第十五章 污水的厌氧生物处理

第十五章第十五章 污水的厌氧污水的厌氧第十五章第十五章 污水的厌氧污水的厌氧 生物处理生物处理生物处理生物处理 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 第二节第二节第二节第二节 污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺第二节第二节第二节第二节 污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺 第第三三节第节第三三节节 厌氧生物处理法的设计计算厌氧生物处理法的设计计算厌氧生物处理法的设计计算厌氧生物处理法的设计计算第节第节第节第节 厌氧生物处理法的设计计算厌氧生物处理法的设计计算厌氧生物处理法的设计计算厌氧生物处理法的设计计算 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 污泥的厌氧处理面对的是固态有机物 所以称 为消化 两阶段两阶段 消化 过 液化 酸化 液态污泥的pH迅速下降 转化产物中有机酸是主体 两阶段两阶段 过程 气化 甲烷化 产生消化气 主体是CH4 三阶段三阶段 三阶段三阶段 H2 CO2 复杂有机物 有机酸 和醇类 甲烷 乙酸 第一阶段 水解与发酵 第二阶段第三阶段 产氢产乙酸产甲烷 厌氧消化的影响因素 一 pH 一 pH 产甲烷菌适宜的pH在6 8 7 2之间 污水和泥液中的碱度 有缓冲作用如果有足够的碱度中和有机酸其 H可能维持有缓冲作用 如果有足够的碱度中和有机酸 其pH可能维持 在6 8之上 酸化和甲烷化两大类细菌就有可能共存 从而消 除分阶段现象 此外 消化池池液的充分混合对调整pH也是除分阶段现象 此外 消化池池液的充分混合对调整pH也是 必要的 度 二 温度 从液温看 消化可分为中温消化 35 38 和高温消 化 52 55 中温消化的消化时间 产气量达到总量 90 所需时间 约为20d 高温消化约为10d 中温消化对寄 生虫卵及大肠菌的杀灭率较低高温消化对寄生虫卵的杀灭生虫卵及大肠菌的杀灭率较低 高温消化对寄生虫卵的杀灭 率可达99 但高温消化需要的热量比中温消化要高很多 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素 三 生物固体停留时间 污泥泥龄 厌氧消化的效果与污泥泥龄有直接关系 污泥泥龄的表 达式为 r c e m 式中 c 污泥泥龄 SRT d m消化池内的总生物量 kg mr 消化池内的总生物量 kg e 消化池每日排出的生物量 e me t 其中 为排出消化池的总生物量kgt为排泥时间dme为排出消化池的总生物量 kg t为排泥时间 d 消化池的水力停留时间等于污泥泥龄 由于产甲烷菌的 殖速率较境条件变感此获增殖速率较慢 对环境条件的变化十分敏感 因此要获得稳 定的处理效果就需要保持较长的污泥泥龄 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素 四 搅拌和混合 四 搅拌和混合 厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反 应因此必须使两者充分混合有研究表明产乙酸细菌和应 因此必须使两者充分混合 有研究表明 产乙酸细菌和 产甲烷细菌之间存在着严格的共生关系 但如果在系统内进 行连续的剧烈搅拌则会破坏这种共生关系 搅拌的方法一般行连续的剧烈搅拌则会破坏这种共生关系 搅拌的方法般 有 水射器搅拌法 消化气循环搅拌法和混合搅拌法 五 营养与C N比 与好氧法相比 厌氧处理对污水中N P的含量要求低 一般来讲 要求C N比达到 10 20 1为宜 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素 六 有毒物质 1 重金属离子的毒害作用 1 与酶结合产生变性物质使酶的作用消失 1 与酶结合 产生变性物质 使酶的作用消失 2 重金属离子及氢氧化物的絮凝作用 使酶沉淀 2 H2S的毒害作用 脱硫细菌会优先还原SO42 和SO32 产生H2S H2S的存在脱硫细菌会优先还原SO4和SO3 产生H2S H2S的存在 降低消化气的质量并腐蚀金属设备 其对产甲烷菌的毒害作用 更进一步影响整个系统的正常工作 3 氨的毒害作用 当有机酸积累时H降低此时NH 转变为NH 当NH 当有机酸积累时 pH降低 此时NH3转变为NH4 当NH4 浓度超过150mg L时 消化受到抑制 第二节第二节污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺第二节第二节污水的厌氧生物处理工艺污水的厌氧生物处理工艺 一化粪池一 化粪池 用于处理来自厕所的粪便污水 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设污水厂的合流制排水系统 还可用于郊区的别墅 式建筑 化粪池的一种构造方式 二普通厌氧消化池二 普通厌氧消化池 普通厌氧消化池是一个完全 混合的厌氧过程 它没有污 泥回流 其特点是水力停留 时间和固体停留时间相同 适合于处理高浓度的有机废 水或含悬浮固体高的废水 为了保证稳定的厌氧产甲烷 量 通常水力停留时间达到 15 30d 有机负荷在 1 0 5 0 kgCOD m d g 三厌氧生物滤池三 厌氧生物滤池 优点 处理能力较 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 操作方便等 缺点 滤料费用较缺点 滤料费用较 贵 滤料易堵塞 尤其 是下部 生物膜很厚 是下部 生物膜很厚 堵塞后 没有简单有效 的清洗方法 因此 悬的清洗方法 因此 悬 浮物高的污水不适用 厌氧生物滤池 四厌氧接触法四 厌氧接触法 对于悬浮物较高的有机污水 可以采用厌氧接 触法它实质是氧活性法需要曝气触法 它实质上是厌氧活性污泥法 不需要曝气而 需要脱气 水力停留时间短 反应器具有一定的耐冲击负荷能力优点 易产生污泥上浮现象 固液分离效果不佳 缺点 在反应器和沉淀池之间设脱气器 尽可能将混合液中的 沼气去除但不能抑制产甲烷菌在沉淀池内继续产气沼气去除 但不能抑制产甲烷菌在沉淀池内继续产气 在反应器与沉淀池之间设冷却器 使混合液温度由35 在反应器与沉淀池之间设冷却器 使混合液温度由35 降至15 以抑制产甲烷菌在沉淀池内活动 冷却器与脱 气器联用可有效防止产生污泥上浮现象 技术 措施 投加混凝剂 提高沉淀效果 措施 用膜过滤代替沉淀池 五升流式厌氧污泥床反应器 UASB 五 升流式厌氧污泥床反应器 UASB 试验结果证明 良好的颗粒污泥床的形成 使 得有机负荷和去除率高不需要搅拌能适应负荷得有机负荷和去除率高 不需要搅拌 能适应负荷 冲击和温度与pH的变化 上流式厌氧污泥床反应器 六 厌氧流化床和颗粒污泥膨胀床 优点 有机物容积 负荷较高 水力停留时 间短 耐冲击负荷能力 强 运行稳定 载体不 易堵塞 点较大缺点 能耗较大 厌氧膨胀床和流化床 七 厌氧内循环反应器 以UASB为基以UASB为基 础开发而出的 反应器反应器 有机容积负荷 高可达高 可达 30 50 k COD d kgCOD m d 八 厌氧折流板反应器 废水进入反应器后以 升流形式流经每个升流形式流经每一个 折板反应区 由于产 气和向上流速形成气和向上流速 形成 n个升流污泥床反应 器床层可能形成颗器 床层可能形成颗 粒污泥 也可以是絮 体形式进行体形式进行 九 厌氧生物转盘 优点 可承受较高有机负荷和冲击负荷 COD去优点 可承受较高有机负荷和冲击负荷 COD去 除率达90 以上 不存在载体堵塞问题 生物膜可经 常保持较高的活性 便于操作 易于管理 缺点 能耗较大 转动盘片 沼气固定盘片 转轴 出水 进水 反应槽 转轴 厌氧生物转盘 十 厌氧序批式反应器 其反应和固液分离在同个反应器内进行其反应和固液分离在同一个反应器内进行 而良好的沉淀分离效果取决于是否形成了颗粒污 泥根据进水浓度和设计有机负荷不同序批时间泥 根据进水浓度和设计有机负荷不同 序批时间 在6 24h 十一两相厌氧法十一 两相厌氧法 把产酸和产甲烷两个阶段的反应分别在两个独 立的反应器内进行 并将两个反应器串联起来 形 成两相厌氧发酵系统 特点 为产酸菌和酸化反应器酸化反应器反负荷高 为产酸菌和 产甲烷菌分别 提供最佳的生 酸化反应器 有一定的缓 冲作用 缓 酸化反应器反 应进程快 水力 停留时间短 可 负荷高 反应器容 积小 基 长繁殖条件 在各自反应器 内可以得到最 解冲击负荷 对后续的产 甲烷菌反应 去除20 25 的 COD 减轻产甲 烷反应器的负荷 建费用低 内可以得到最 高反应速率 甲烷菌反应 器的影响 烷反应器的负荷 十二分段厌氧处理法十二 分段厌氧处理法 第一段 固态有机物水解为有机酸 缓冲和稀 释负荷冲击与有害物质截留态难降解物质释负荷冲击与有害物质 截留固态难降解物质 第二段 保持严格的厌氧条件和pH 以利于产第二段 保持严格的厌氧条件和pH 以利于产 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 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计算厌氧生物处理法的设计计算第三节第三节厌氧生物处理法的设计计算厌氧生物处理法的设计计算 一流程和设备的选择一 流程和设备的选择 处理工艺和设备的选择择 消化温度 内容 采用单级或两级 段 消化 二厌氧反应器的设计二 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L和消 化时公式为化时间t 公式为 VQ 0 Q S V VQ t 0 Q V L 3 算产气量一般可按0 4 0 5m3N kgCOD进行估算 反应器的热量计算三 反应器的热量计算 包括 将污水提高到池温所需的热量和补偿池壁 包括 将污水提高到池温所需的热量和补偿池壁 池盖所散失的热量 提高污水温度所需的热量为Q1 QQ 121 QQ c tt 式中Q污水投加量 3 h 式中 Q 污水投加量 m3 h c 污水的比