第6篇_污水的厌氧生物处理

1、.水污染控制项目，第六次污水的厌氧生物处理，厌氧生物处理法在切断与空气接触的条件下，利用同时细菌、厌氧细菌和特殊厌氧细菌的生化作用，有机物的生化分解过程称为厌氧生化处理或厌氧消化。一、厌氧生物处理的演变、特点和发展趋势1、厌氧生物处理的发展概况，经历了近三个时期的厌氧生物处理：a，20世纪10年代以前的初期阶段，主要用于污水和粪便处理；b，20世纪50年代以前的第二个时期，普通消化罐是唯一实用的装置；c，20世纪50年代，特别是70年代以后的第三个时期，出现了很多更先进、更实用的厌氧生物处理技术。2、厌氧生物处理工艺在污水处理中的应用状态a、厌氧生物处理工艺；b、厌氧生物处理工艺处理垃圾；c、

2、秸秆等生物质资源和能源。3、厌氧生物处理的特点，4、厌氧生物处理的发展趋势从目前厌氧生物处理技术和设备发展规律的角度看，进一步提高生物处理能力和稳定性的方法主要是a、提高反应器的生物储备；b、利用微生物种群的特性进行厌氧生物处理，实现相分离；c，开发反应器形成特殊的水力流，产生厌氧微生物的最佳生态条件。第二，厌氧消化原理1，厌氧消化的生化阶段水解酸生产阶段废水不溶性大分子有机物，例如多糖、淀粉、纤维素、碳氢化合物(烷烃、日元、醇酸等)水解，主要产物为a、b、c、丁酸、乳酸；接着，根据氨基酸、蛋白质、脂肪水解产生氨、胺、多肽等(因此，部分书将水解酸分为两个阶段)。第一阶段厌氧发酵产气阶段(1)阶

3、段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和其他小分子有机物通过产甲烷作用，通过产甲烷细菌的发酵过程，将这些小分子有机物转化为甲烷。因此，在水解酸化阶段，鳕鱼、BOD值没有明显变化，只是在产气阶段，构成鳕鱼或BOD的有机物大部分以CO2和H4的形式排出，使废水中的鳕鱼、BOD明显下降。酸化阶段，发酵细菌将有机水解转化为甲烷细菌直接使用的第一种小分子有机物，例如乙酸、甲酸、甲醇、甲胺。二是不能直接被甲烷细菌使用的有机物，如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等，结束不完全厌氧消化或发酵。如果全厌氧过程持续，产氢，产乙酸菌将第二类有机物进一步转化为氢和乙酸。两阶段的生物化学过程使甲烷产生的细菌通过不同的途径将甲酸、乙酸、甲胺

4、、甲醇等基质转化为甲烷，其中主要的基质是乙酸。2、发酵条件控制(1)营养和环境条件厌氧要求高有机物浓度，一般为1000mg/L以上。因此，厌氧适用于高浓度有机废水和污泥处理。像好的氧气生物处理一样，厌氧处理也需要提供综合营养，但是有氧细菌迅速繁殖，有机物5060%用于细菌增殖，因此对n，p的要求很高；厌氧增殖缓慢，只有510%的BOD用于合成菌，对n，p的要求较低。CODNP20051或CN1216(好氧CODNP10051)厌氧过程对环境条件要求更严格。氧化还原电位(e)和温度，氧溶解和氧化状态，氧化剂的存在：Fe3，Cr2O72-，NO3-，SO42-，PO43-，h提高系统内电位，对厌氧

5、消化不利。高温消化500600mv，5055中温消化300380mv，3038产细菌氧还没有潜力要求不足100100mv产甲烷细菌氧还没有潜力要求350mv，pH和碱度pH主要是3种生化阶段平衡状态，原液本身的pH和发酵系统中产生的分压(20.340.5kpa)水解物有机酸的积累降低了pH值，抑制了甲烷细菌的生理功能，气化速度可以急剧下降，因此，原液pH68，发酵过程中有机酸的浓度不超过3000mg/L，这是可取的。HCO3-和NH3是形成厌氧处理系统碱度的主要原因，高碱度的缓冲能力强，一般碱度为2000mg/L以上，NH3浓度50200mg/L为宜。在毒物厌氧处理过程中起抑制和毒性作用的任何

6、物质都可以称为毒物。无机酸浓度为消化液pH6.8不要创建；NH3不应超过1500mg/L，其他负离子浓度请参阅本书。(2)工艺运行条件，生物质大小以污泥浓度表示，一般在1030gvss/L之间，为了防止反应器中的污泥丢失，可以装载填料介质，附着细菌悬挂的膜，调节水流速度或污泥回流。负荷率表示灭火器处理能力的一个参数，负荷率以三种方式表示。容积率反应器单位有效容积率单位时间允许的有机物Kg/m3d污泥负荷率反应器内单位重量污泥单位时间内容纳的有机物量Kg/Kgd登记率单位时间内单位有效容积率内投入的材料体积m3/m3d渗透率的倒数可以用平均停留时间或消化时间、单位d(天)、渗透率池的百分比单位表

7、示。负荷率的影响：有机物装载率高时，营养充分、代谢产物有机酸很多，超过甲烷细菌的吸收和利用能力，有机酸积累pH值效率低，状态不稳定。以适当的负荷率生产细菌代谢产物的有机酸(有机酸)，基本上由甲烷细菌以适当的速度使用，残留的有机酸量只有数百毫克/升。PH77.5，弱碱性，高效稳定的发酵状态。有机负载少，营养素不足时，酸少，pH7.5是碱性发酵状态，是无效发酵状态。温度控制发酵要求高温度，8000mg/L cod生产沼气去除温度提高10，典型工艺设计中温消化3035 .pH控制液体pH6.5或8.0以上，调整液体pH。PH6.87，有机负荷率降低，pH6.5，供应中断，必要时添加石灰中和。第三，悬

8、浮生长厌氧生物处理1，完全混合悬浮生长厌氧消化池2，厌氧接触方法3，厌氧排序批反应器4，附着生长厌氧生物处理方法(即厌氧生物膜方法)1，上流式厌氧填充床反应器2，厌氧生物过滤器2，厌氧膨胀床，流化床反应器3，厌氧生物转盘5，2，根据相分离概念，建立两个独立调节的反应器，培养产酸菌和甲烷的细菌，分别调节产酸和甲烷相的运行参数，提供各自的最佳生态条件，提高污水处理能力和反应器的运行稳定性。2，两相厌氧生物处理技术a，两相均采用UASB反应器b，Anodek工艺的特点是产床生成为接触反应器，甲烷相生成为利用UASB反应器。3、选择最佳液相末端发酵产品，与厌氧生物处理相比，具有以下特点：a，复盖范围广

9、。好氧应用低浓度废水，厌氧直接处理高浓度废水。b，能量需求低，还能产生能量。c、污泥产量很低。d，对水温的适应范围更广。e，可以分解的有机物更多。但是f，厌氧处理开始时间长。g，处理水质差。h，对pH值更敏感。I，处理机制更加复杂。多种不同性质的微生物共同作用的过程，比有氧复杂得多。6.1 .1厌氧生物处理原理，第一，定义：废水厌氧生物处理在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括同时氧微生物)将废水中的各种复杂有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。其次，厌氧消化过程的厌氧消化过程分为水解酸化阶段、制氢醋酸阶段和甲烷生产阶段三个连续阶段。，2、厌氧消化的第三阶段和大邱转化率过程由两

10、种生理上不同的产甲烷细菌完成，一种是氢和二氧化碳为甲烷，另一种是从乙酸和乙酸的脱羧产生甲烷，后者占总l/3左右。6.1.2厌氧过程的影响因素，控制厌氧处理效率的基本因素两个类别：是包括微生物量(污泥浓度)、营养费、混合接触条件、有机负荷等的基本因素；另一类是环境因素，例如温度、pH值、氧化还原电位、有毒物质等。产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是限制厌氧过程速度的阶段。第一，温度条件可以根据甲烷生成适宜的温度条件分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。(1)常温消化(1030) (2)中温消化(3538) (3)高温厌氧消化(5055)，其次，pH酸细菌比甲烷细菌对碱

11、度不敏感，相应的pH值范围在4.58.0之间。产甲烷细菌要求环境介质的pH值靠近中性，最合适的pH值为7.07.2，pH6.67.4更合适。在废水处理中，酸的生产和甲烷大部分是在同一结构内进行的，因此为了保持平衡，避免过量的酸积累，最好在反应器中将pH值保持在6.57.5 (6.87.2)。pH值对甲烷生成活性的影响，第三，氧化还原电位厌氧环境是严格厌氧甲烷生成菌繁殖的最基本条件之一。产甲烷的细菌和好氧细菌一样没有过氧化氢酶，因此对氧和氧化剂非常敏感。氧是影响厌氧反应器氧化还原电位条件的重要因素，但不是唯一的因素。第四，有毒物质包括有毒有机物、重金属离子、一些负离子等。在有机化合物方面，醛基、

12、双键、氯取代、苯环等结构往往具有抑制性。有毒物质的最大允许浓度与处理系统的工作方式、污泥顺应性、废水特性、运行控制条件等有关。6.1.3厌氧反应器，第一，厌氧工艺相关术语(1)高速度(表面速度或表面负荷)(2)液压停留时间(HRT) (3)反应器中的污泥量(4)反应器中的有机负荷(OLR):体积负荷(5)污泥体积指数(SVI) (6)污泥的非甲烷生成活性(7)反应器中污泥停留时间(SRT):也称为污泥年龄。其次，厌氧反应器厌氧活性污泥工艺包括普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物转盘等。1，普通厌氧消化池普通消化池，又称传统或普通

13、消化池。消化系统定期或连续排放废水，消化的污泥和废水分别从消化系统底部和上部排出的沼气从顶部排出。水池直径从几米到3，40米，柱子部分的高度约为直径的一半，水池底部是排泥的圆锥形。需要一些交配，以便水尽快与微生物接触。常用的混合方法有三种：全机搅拌；沼气混合；循环消化液搅拌。螺旋混合消化池，循环消化液混合消化池，一般消化池的特点是：可以直接处理悬浮固体含量高或颗粒大的液体。厌氧消化反应和高额分离在同一个游泳池内进行，结构更简单。如果缺乏维持或补充厌氧活性污泥的特殊装置，灭火器很难维持很多微生物细胞。对于未混合的灭火器，还有微生物不能与物质液均匀接触的严重液体分层的问题。温度不均匀，消化效率低，

14、3、厌氧接触法克服了一般消化池不能维持或补充厌氧活性污泥的缺点，在消化池河乌设置了沉淀池，将沉淀污泥回流到消化池，形成了厌氧接触法。厌氧接触氧化的过程是，厌氧接触法的特点： (a)通过污泥回流保持消化池的污泥浓度高，一般为1015g/L，耐冲击(b)消化池的容积比一般消化池高。(c)固体分含量高或颗粒大的液体可以直接处理，不会堵塞问题。(d)混合溶液沉淀后水质好。(e)但应增加沉淀池、污泥回流、除气等设备。(f)厌氧接触法有使混合液在沉淀池中难以分离固液的缺点。3、上行流厌氧污泥床反应器上行流anaid sludge blanket reactor，简称UASB反应器，荷兰G. Lettnga

15、等在20世纪70年代初开发。污泥床反应器中没有载体的悬浮生长型灭火器。“反应区域”(reaction region)、“沉淀区域”(settling region)和“气体集合域”(gas collection dome)。上流式厌氧污泥床的池形有圆形、方形、矩形。小装置通常是圆柱形的，底部是圆锥形或弧形的。一般为矩形，高38米，其中污泥床12m，污泥悬浮层24m，多用途钢结构或钢筋混凝土结构，向上流厌氧污泥床反应器的特性：4，厌氧过滤器厌氧过滤器(称为厌氧固定膜反应器)是60年代末开发的新型高效厌氧处理装置。过滤器为圆柱形、池包装、池底和池顶密封。厌氧微生物附着在填料的表面生长，废水通过填料

16、层时，填料表面厌氧生物膜作用分解废水中的有机物，产生沼气，沼气从池顶部排出。厌氧生物过滤器组成的厌氧生物过滤器主要由过滤器、配水系统、沼气收集系统的几个重要部分组成。可根据厌氧生物过滤装置的废水流量分为上流式厌氧生物过滤装置、上流式厌氧生物过滤装置、上流式混合厌氧生物过滤装置等三种形式，分别如下图所示。厌氧生物过滤装置的特点和改进：厌氧生物过滤装置改善如下：(a)出水回流；(b)部分填充载体；(c)使用柔软的填料。厌氧生物滤池(a)为附着微生物的生长提供了较大的表面积，因此过滤器中的微生物量高，生物膜停留时间长，平均停留时间约100天，因此可承受的有机容积负荷高，大邱容积负荷为216kg COD/(m3d)，冲击负荷能力强。(b)废水和生物膜两相接触面大，传质过程加强，有机物去除速度加快。(c)微生物主要生长，不易丢失，因此不需要污泥回流和搅拌设备。(d)启动或停止后重新启动比上述厌氧工艺短。(e)处理固体物浓度高的有机废水容易堵塞，尤其是进水口更为严重。清洗过滤器还没有简单有效的方法。5，厌氧流化床厌氧流化床的基本原理：厌氧流化床的特性：(a)载体颗粒细，比表面积大，可达2003000 m2/m3左右，床内微生物浓度很高，有机物容积负荷大，一般为1040kgCOD/m3d，水力停留时间短，冲击负荷能力强，工作稳定性好；(b)载体处