环境工程学(王玉恒)重点-第3章第4节.pptxVIP

第四节 厌氧生物处理技术 是指在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌分解有机物的一种生物处理法。 第一页，共二十二页。※三阶段:大分子有机物（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）水解 细菌的胞外酶简单溶解性有机物 酸化 产酸菌 有机酸、醇类、醛类等 乙酸化 产氢产乙酸菌 乙酸、H2 、CO2 甲烷化 产甲烷菌a产甲烷菌b CH4 （占2/3） CH4（占1/3）水解酸化产氢、产乙酸产甲烷第二页，共二十二页。一、厌氧生物处理的基本原理 三阶段理论： 水解酸化阶段（水解产酸细菌 ，兼性或专性厌氧菌，如梭菌属，双歧杆菌属等）； 产氢产乙酸阶段（产氢产乙酸菌，兼性或专性厌氧菌，互营单胞菌属、互营杆菌属 ）； 产甲烷阶段（产甲烷菌，专性厌氧菌，如产甲烷八叠球菌属、产甲烷丝状菌属等，世代周期长，对环境条件要求严格）。 注意：在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡，这种动态平衡一旦被外加因素所破坏，则首先使产甲烷阶段受到抑制，从而影响厌氧消化反应的进行。第三页，共二十二页。二、厌氧生物处理的影响因素 产甲烷阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应器的各项影响因素也以对产甲烷细菌的影响因素为准。1、温度： 根据产甲烷菌适宜温度条件的不同，可分为三种类型。 （1）常温消化（10～20 ℃） （2）中温消化（30～35 ℃ ，大多数甲烷菌适宜） （3）高温厌氧消化（50～55 ℃ ）※注意：反应速率随着温度的升高而增大； 产甲烷菌对温度的突变也十分敏感，要求日波动范围在±2℃之内，温度突变幅度太大，会导致系统的停止产气。 第四页，共二十二页。二、厌氧消化的影响因素※2、pH和酸碱度： 产甲烷菌对pH值变化适应性很差，其最佳范围为6.8～7.2。 在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的挥发性有机酸(VFA)积累，常保持反应器内的pH值在6.5～7.5(最好在6.8～7.2)的范围内，或保持碱度2000-3000mg/L(以碳酸钙计）。第五页，共二十二页。二、厌氧消化的影响因素 3、营养与C/N比 ※一般要求C/N比达到（10~20）：1为宜。 C/N比太高，氮量不足，消化液缓冲能力低，pH容易降低；C/N太低，氮量过多，铵盐容易积累，pH过高，会影响消化进程。 就污泥消化而言：初沉池污泥C/N为10：1；二沉池活性污泥C/N为5：1（太低），需投加高C/N的原料，如粪便、植物茎干等。第六页，共二十二页。二、厌氧消化的影响因素4、有机负荷（kgCOD/m3·d）或投配率（%） 污泥消化池的投配率是每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。 有机负荷或投配率过高，反应器内脂肪酸可能积累，pH值下降，产气率下降；过低，消化完全，产气率高，但消化池容积大，基建费用高。 常规厌氧消化工艺：处理高浓度工业废水的有机负荷为2～3kgCOD/m3·d，在高温下为4～6kgCOD/m3·d；处理污泥时，投配率以5~8%为宜。第七页，共二十二页。二、厌氧消化的影响因素5、有毒物质 包括有毒有机物、重金属离子、H2S、氨等。 有毒有机物：带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构，往往具有抑制性。 重金属离子：破坏酶的活性，对甲烷消化产生抑制作用； 氨的毒害作用：当NH4+浓度超过150mg/L时，消化受到抑制。第八页，共二十二页。二、厌氧消化的影响因素7、有毒物质 H2S的影响： 含硫无机物（ SO42- 、 SO32-）过高时，由于硫酸盐还原作用优先进行，产生H2S，产甲烷过程受到抑制。要求进入系统的底物中硫酸盐浓度要小于5000mg/L。 有毒物质的最高容许浓度与处理系统的运行方式、污泥驯化程度、废水特性、操作控制条件等因素有关。第九页，共二十二页。厌氧工艺和设备的分类 ※厌氧活性污泥法包括厌氧消化池、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、厌氧生物转盘。第十页，共二十二页。厌氧工艺的有关术语（1）上流速度（表面速度或表面负荷，m/h或m3/(m2·h) ）（2）水力停留时间（HRT）（3）反应器中的污泥量（gSS/L或gVSS/L）（4）反应器的负荷：分为容积负荷（VLR， kgCOD/m3·d ）、污泥负荷（SLR，kgCOD/kgMLSS·d ）和投配率。 （5）污泥体积指数（SVI）（6）反应器内的污泥停留时间（SRT）：亦称泥龄。第十一页，共二十二页。 常规厌氧消化池构 造 2、高速厌氧消化池：池顶为圆拱形顶盖，分固定盖和浮动盖，池顶一般还兼做集气罩；常用搅拌方式有池内机械搅拌、沼气搅拌和循环消化液搅拌（※搅拌的作用？） ；消化时间缩短(10~20d），产气率提高。螺旋桨(机械)搅拌的高速消化池（间歇式的搅拌）第十二页，共二十二页。 搅拌的作用：通过搅