废水的厌氧生物处理.doc

6 废水的厌氧生物处理6.1 厌氧生物处理机理及常用设备6.1.1 厌氧生物处理机理在隔绝与空气接触的条件下，借助兼性菌和厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生化降解的过程，称为厌氧生化处理法或厌氧消化法。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，主要依靠水解产酸细菌、产氢产乙酸菌和甲烷细菌的联合作用完成。因此将厌氧消化过程分为三个阶段（见图6-1）：第阶段水解酸化阶段污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素等水解成小分子，进入细胞体内分解产生挥发性有机酸、醇、醛类等。主要产物为较高级脂肪酸。第阶段产氢产乙酸阶段产氢产乙酸菌将第阶段产生的有机酸进一步转化为氢气和乙酸。第阶段产甲烷阶段甲酸、乙酸等小分子有机物在产甲烷菌的作用下，通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解酸化阶段COD、BOD值变化不很大，仅在产气阶段由于构成COD或BOD的有机物多以CO2和CH4的形式逸出，才使废水中COD、BOD明显下降。图6-1 厌氧消化的三个阶段和COD转化率厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。6.1.2 常用消化设备1、传统消化池主要用于处理城市污水的沉淀污泥。普通消化池多建成加顶盖的筒状。生污泥从池顶进入，通过搅拌与池内污泥混合，进行厌氧消化。分解后的污泥从池底排出，产生的生物气从池顶收集。普通消化池需要加热，以维持高的生化速率。这种处理构筑物通常是每天加排料各12次，与此同时进行数小时的搅拌混合。由于微生物不能与有机物充分接触，消化速率很低，消化时间长，池子的容积很大。 圆筒形厌氧消化池 蛋形厌氧消化池6-2 普通厌氧消化池2、单级浮动盖消化池 生污泥从中心投入，其主要功能为挥发性有机物的消化，熟污泥的浓缩和储存。6.1.3 影响厌氧处理的主要因素1、温度温度主要影响微生物的生化反应速度，因而与有机物的分解速率有关。工程上：中温消化温度为3038（以3335为多）；高温消化温度为5055。厌氧消化对温度的突变也十分敏感，要求日变化小于2。温度突变幅度太大，会招致系统的停止产气。2、pH值水解酸化过程的生化速率大大超过产气速率，将导致水解产物有机酸的积累使pH下降，抑制甲烷菌的生理机能，使气化速率锐减，所以最适合pH范围是6.87.2。3、负荷负荷率是表示消化装置处理能力的一个参数。负荷的影响：（1）当有机物负荷很高时，营养充分，代谢产物有机酸产量很大，超过甲烷菌的吸收利用能力，有机酸积累pH下降，是低效不稳定状态。（2）负荷适中，产酸细菌代谢产物中的有机物（有机酸）基本上能被甲烷菌及时利用，并转化为沼气，残存有机酸量仅为几百毫克/升。pH77.2，呈弱碱性，是高效稳定发酵状态。（3）当有机负荷小，供给养料不足，产酸量偏少，pH7.2是碱性发酵状态，是低效发酵状态。在厌氧消化中，负荷常以投配率表示。投配率指每天加入消化池的生污泥或有机废水的容积与消化池容积的比例。4、碳氮比和好氧生物处理一样，厌氧处理也要求供给全面的营养，但好氧细菌增殖快，有机物有5060%用于细菌增殖，故对N、P要求高；而厌氧增殖慢，BOD仅有510%用于合成菌体，对N、P要求低，CODNP20051或CN1216。5、缺氧状态6.2升流式厌氧污泥床法（UASB）6.2.1. UASB反应器的工作原理这种反应器是目前应用最为广泛的一种厌氧生物处理装置（见图6-3）。图6-3 UASB反应器反应区污泥层 高度约为反应区高度的1/3，污泥量占全部污泥量的2/3，有机物在此转化80%以上，悬浮物SS6080g/L悬浮层 高度约为反应区高度的2/3，污泥量占全部污泥量的1/3，有机物在此转化10%左右UASB主体部分沉降区 进行泥水分离，污泥沿斜板下滑回污泥床气室 收集排出反应产生的沼气1、污水从污泥床底部进入与污泥混合接触，污泥中微生物分解水中有机物产生气泡。2、微小气泡上升中不断形成较大气泡，气泡产生剧烈的搅动，气、水和泥的混合液上升至三相分离器。3、上升的沼气泡碰到反射板折向气室，污泥和水经过孔道进入沉降区泥水分离，上清夜从上部排出，污泥沿斜避返回反应区内。6.2.2 UASB系统的工艺流程常用的UASB系统工艺流程如图6-4所示格栅初沉隔油池调节池UASB出水多余污泥沼气PH调节图6-4 UASB系统工艺流程示意图6.2.3 UASB反应器的构造池形：圆形、方形和矩形，小型反应器常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。高度：38m，其中污泥床12m，污泥悬浮层24m。材料：多为钢结构或钢筋混凝土结构。1、三相分离器 沉降区斜壁角度约50； 设计 缝隙的流速不大于2m/h； 要求 防止气泡进入沉淀区，挡板与分离器重叠20cm； 高度为1.52m2、进水系统功能：使进入反应器的废水均匀分布，均匀上升起到水力搅拌作用。3、排泥 在反应器中设排泥设备，最佳位置在反应器高度一半处，有时也可设在反应器底部附近污泥床的上部。一般设56个阀门，监控反应器中污泥总量，并及时排泥。6.2.4 UASB反应器的启动 主要是迅速培养运行需要的颗粒污泥。6.2.5 UASB反应器的特点1、UASB反应器结构紧凑，无需搅拌和回流设备，占地少，造价低，运行管理方便。2、UASB反应器内形成颗粒化污泥反应器内平均污泥浓度3040g/L，底部6080g/L，颗粒粒径一般为12mm，相对密度为1.041.08。3、形成颗粒污泥，容积负荷高，一般为1020kgCOD/m3d4、处理高浓度有机废水，沼气产量大，有经济效益，降低成本。采用封闭式UASB反应器，低浓度的可采用敞开式UASB反应器。5、厌氧分解，污泥产生量少，间歇运行不影响系统的处理能力。6、运行控制困难，若控制不好，污泥会大量或全部流失。6.3 厌氧生物滤池1.工艺特点：池内填充粒径为2050mm的滤料或装置软性或半软性滤料，污泥龄很长。2.优点：负荷率较高，能承受冲击负荷，运行稳定，能耗低，出水悬浮物较少。3.缺点：粒状介质填料层易堵塞，不适应处理ss含量高的废水。6.4 污泥的脱水与利用6.4.1 污泥的性质1、污泥的分类根据其主要成分分为有机污泥和无机沉渣。2、污泥的性质指标（1）污泥固体浓度 污泥中的总固体包括溶解物质和不溶解物质两部分，污泥固体浓度常用mg/L表示。（2）含水率 污泥中水的百分含量。（3）污泥比重 指污泥重量与同体积水重量的比值。6.4.2 污泥的脱水干化将污泥的含水率降低到8085以下的操作叫脱水，将污泥的含水率进一步降低到5065以下的操作叫干化（最低达10）。1、污泥的浓缩浓缩的主要目的是减少污泥体积。根据浓缩机理分为：（1）重力