工学第6章厌氧生物处理课件

第六章第六章 污水的厌氧生污水的厌氧生 物处理物处理 第一节第一节 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理 第二节第二节 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法 第三节第三节 厌氧生物处理法的设计厌氧生物处理法的设计 第四节第四节 厌氧和好氧技术的联合运用厌氧和好氧技术的联合运用 第一节第一节 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理 厌氧生物处理是有机污染物在无氧的条件下，借助 专性厌氧细菌和兼性厌氧细菌的作用下，将大部分有机 污染物转化为甲烷、二氧化碳、水以及简单小分子有机 物等的一种生物处理方法。 经厌氧生物处理以后，多数有机物被分解和稳定， 厌氧处理以后的污泥（熟污泥）或消化液可回用于农田 作为肥料。随着厌氧研究的不断深入，在污水预处理中 的作用愈发突出，目前已经受到普遍重视。 四阶段: 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 水解的和溶 解的有机物 酸化 产酸细菌 有机酸 醇 类 醛类等 H2，CO2 乙酸化 乙酸细菌 乙酸 甲烷化 甲烷细菌 CH4 甲烷细菌 CH4 大分子有机物（碳水化合物 、蛋白质、脂肪等） 简单有机物（单糖、氨基酸等） 有机酸（丙酸、丁酸、戊酸等 ）、醇、醛等 H2/CO2 乙酸 CH4 水解(胞外酶) 酸化（产酸细菌） 乙酸化（乙酸细菌） 甲烷化 （甲烷细菌） 甲烷化 （甲烷细菌） 厌氧生物处理的特点 优点: 1、需要的能量少，产生甲烷是一种潜在的能源； 2、产生的剩余生物污泥较少； 3、容积负荷较高，可处理高浓度、难降解的有机废水； 4、需要的营养物较少； 1、处理过程的反应复杂，反应速度较慢，起动时间较长； 2、对温度、pH等环境因素更为敏感； 3、出水水质较差，需要进一步处理； 缺点: 一般来说，对于废水中有机物浓度较低、温度较低、出水水质要求较高，并要 求去除营养物的场合倾向于采用好氧生物处理技术。而对于有机物浓度较高、温度较 高的工业废水，厌氧处理可能更为经济。 随着对厌氧生物处理工艺的进一步了解，厌氧处理作为好氧处理的预处理手段已 经成为目前较为广泛采用的一种方法。 厌氧生物处理的微生物 发酵细菌群（产酸细菌） 多为兼性厌氧或专性厌氧细菌，主要参与复杂有机物的水 解，其主要功能是： 首先通过胞外酶的作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物； 将可溶性有机物转化为乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等有机酸及乙 醇、CO2、H2等。 研究表明，该类细菌对有机物的水解比较缓慢，但产酸反 应速率较快。 厌氧生物处理的微生物 产氢产乙酸菌群 绝对厌氧或兼性厌氧细菌，可将前面步骤产生的挥发性有 机酸转化为乙酸、H2/CO2。 厌氧生物处理的微生物 产甲烷细菌 产甲烷细菌是严格专性厌氧细菌，其生存环境要求绝对无氧； 产甲烷细菌属古细菌，一类可利用乙酸转化为甲烷和CO2，另 一类利用H2还原CO2合成甲烷； 对环境影响非常敏感，氧和氧化剂有毒害作用； 生长特别缓慢； 影响厌氧生物处理的主要因素 1. pH和碱度 最佳为 7.07.3 厌氧 产生有机酸 pH 甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加 2. 温度 中温：3335C 高温：5055C 甲烷菌pH6.57.5 水解酸化菌pH3.08 3. 负荷及营养 厌氧反应池的容积决定于厌氧反应的负荷率。 表 达 方 式 容积负荷参数为投配率 日进入的有机物量与池子容积之比，在一定 程度上反映了污染物在消化池中的停留时间 有机物负荷参数为有机负荷率 COD:N:P=500:5:1 4. 消化池的搅拌 在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微 生物和营养物质(有机物)搅拌混合，充分接触，将 使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。 作用 使池内污泥浓度分布均匀，利于 微生物生长繁殖 释放有害气体 使环境因素在反应器内保持均匀 5. 有毒有害物质（生物抑制性物质） 重金属、氢 氨氮：50200mg/l有益；2001000mg/l不利； 10003000mg/l抑制；3000有毒。 硫酸盐、硝酸盐 一定浓度的有毒有机物：酚、氰、甲醛、氯仿等 6. 溶解氧（氧化还原电位） -300mV(产酸菌100400mV) 第二节第二节 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法 一、化粪池 化粪池例图 用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用于不 设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅 式建筑。 二、厌氧生物滤池 优点：处理能力高 ；滤池内可以保持很高 的微生物浓度；不需另 设泥水分离设备，出水 SS较低；设备简单、操 作方便。 缺点：滤料费用较 高；滤料易堵塞，尤其 是下部，生物膜很厚； 堵塞后，没有简单有效 的清洗方法。因此，悬 浮物高的废水不适用。 三、厌氧接触法 对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接 触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而 需要脱气。 四、上流式厌氧污泥床反应器(UASB) 上流式厌氧污泥床反应器 良好的厌氧污泥床 污泥形成颗粒状，污泥 浓度高（6080g/l） ，有机负荷率和去除率 均较高，不需要搅拌， 能适应负荷冲击和温度 与pH的变化。 UASB是一种有发 展前途的厌氧处理设备 。 五、分段厌氧处理法 第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和 稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态 物质。一般停留时间0.81.5天，pH3.64.0。 第二段：保持严格的厌氧条件和pH，以利于甲 烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多 的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。 第三节第三节 厌氧生物处理法的设计厌氧生物处理法的设计 一、流程和设备的选择 处理工艺的选择（见表153） 消化温度 采用单级或两级(段)消化 内容 二、厌氧反应器的设计 计算确定反应器容积的常用参数是负荷率N和 消化时间t，公式为： 一般t=15d； 厌氧滤池或接触法:0.53d N=13kgCOD/M3 d ; N=310 kgCOD/M3 d 产气量一般可按0.40.5m3/kg(COD)进行估算。 三、 消化池的热量计算 包括将废水提高到池温所需的热量和补偿池壁、 池盖所散失的热量。 提高废水温度所需的热量为Q1： 通过池壁、池盖等散失的热量Q2与池子构造和材 料有关，可用下式估算： 第四节第四节 厌氧和好氧技术的厌氧和好氧技术的 联合运用联合运用 有些废水含有很多复杂的有机物，对于好氧 生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的， 但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分 子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过 好氧菌进一步分解。 采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达 到生物脱氮的目的(A/O法)。厌氧-缺氧-好氧法 (A/A/O法)和缺氧-厌氧-好氧法(倒置A/A/O法)，可 以在去除BOD和COD的同时，达到脱氮、除磷的 效果。 某印染有限公司2400吨/日棉印染废 水处理工程实例 安徽某印染有限公司是一家经营家用纺织 品为主的现代化跨国公司。 该公司产生污水的工序有棉纺的煮练、 退浆、染色等工序，分别排放含有烧碱、 双氧水、渗透剂、淀粉酶、染料、食盐、 保险粉、碱剂等物质的废水。 1）设计水量 本工程处理水量为2,400m3/d，Qh=100m3/h。 2）进水水质 3）处理目标 格 栅 井 预处 理沉 淀池 曝气池 污泥脱水污泥浓缩生化沉淀池 厌氧 反应 池 物化沉淀池 外运 调 节 池 废 水 混凝反应 预 处 理 反 应 池