厌氧生物处理市公开课获奖课件

1、第四章 厌氧生物处理第1页第1页本章内容 4.1 厌氧生物处理原理4.2 厌氧反应器4.3 厌氧生物处理数学模型4.4 硫酸盐还原第2页第2页本章内容 4.1 厌氧生物处理原理4.2 厌氧反应器4.3 厌氧生物处理数学模型4.4 硫酸盐还原第3页第3页4、 厌氧生物处理原理4.1 厌氧处理优缺点：长处(1)应用范围广 高浓度：15000mg/L (BOD) 低浓度：200300mg/L (BOD)(2)能耗低、不需充氧(3)剩余污泥少 好氧：0.40.6kg生物量/kgCOD清除 厌氧：0.150.2kg生物量/kgCOD清除第4页第4页(4)沼气能够利用： 产沼气： 0.350.45m3/k

2、gCOD清除 沼气热值：2100025000 KJ/m3第5页第5页(5)营养需求量小： 好氧： BOD:N:P = 100:5:1 厌氧： BOD:N:P = 300:5:1 (6)间歇运营能够连续保持活性 厌氧颗粒污泥能够保持1年以上(7)能够分解一些好氧难以降解化合物缺点：(1)启动慢(2)出水水质不如好氧，普通需要后处理第6页第6页第7页第7页4、 厌氧生物处理原理4.2 厌氧发酵与厌氧呼吸：厌氧发酵： 电子供体和电子受体都是有机物；厌氧呼吸： 无机氧化物作为最后电子受体；第8页第8页厌氧发酵：第9页第9页有氧呼吸O2H 2O硝酸盐还原NO3NO2 N2 硫酸盐还原SO2-4S2 (H

3、S 、H2S)硫呼吸S0S2碳酸盐呼吸CO2、HCO3CH3COO-铁呼吸Fe3+Fe2+(产甲烷)CO2 、 HCO3、CH4氧化还原电位4.2 厌氧发酵与厌氧呼吸第10页第10页4、 厌氧生物处理原理4.2 厌氧处理过程及微生物： 美国微生物学会采用Eh来厌氧和好氧过程:（1980年）： 好氧： 50300mv 兼性厌氧：420300mv 专性厌氧：420150mv第11页第11页4.2 厌氧处理过程及微生物：厌氧生物处理过程： 上世纪三十年代人们结识：两阶段第12页第12页4.2 厌氧处理过程及微生物：厌氧生物处理过程： 上世纪七十年代人们结识：三阶段第13页第13页4.2 厌氧处理过程

4、及微生物：厌氧微生物： （1）不产甲烷菌 （2）产甲烷菌（1）不产甲烷菌 发酵细菌：（水解、发酵） 胞外酶作用小分子在细胞内转化成为简朴化合物分泌到体外 Eh: 100100mv 第14页第14页4.2 厌氧处理过程及微生物：水解过程动力学： Kh 水解常数 可降解非溶解性基质浓度 （mg/L）第15页第15页4.2 厌氧处理过程及微生物：水解产物： VFA （挥发性脂肪酸：乙、丙、丁酸.) 醇、CO2、H2、氨、H2S产氢产乙酸菌 发觉：奥氏产甲烷“S”菌株是产甲烷菌和产氢产乙酸菌共生体。第16页第16页甲烷乙醇丁酸丙酸04080G/KJlgPm/atm048+40+80共生：“种间氢转移”

5、，氢在0.5s内被消耗，传 递距离仅0.1mm 。第17页第17页（2）产甲烷菌（a）产甲烷菌分类 伯杰氏细菌鉴定手册（第九版）： 产甲烷菌：3目、6科、13属、43个种 （1991年，共分离到65个种）3目：甲烷杆菌、甲烷球菌、甲烷微菌6科：甲烷杆菌、甲烷热菌、甲烷球菌、甲烷微菌、甲烷八叠球菌、甲烷盘菌。 （尚有部分未定科、未定目和科） 第18页第18页(b)产甲烷菌特性： （1）细胞壁结构 蛋白质和多糖 （2）细胞膜： 没有甘油脂 （3）碳源： 当前证实只有8种物质能够被甲烷菌所利用： CH3-COO-、 HCOO-、 CH3OH、 CH3-NH2-、(CH3)2NH、(CH3)3-N、C

6、O、 CO2、 第19页第19页(4)产甲烷菌特殊酶系统： CH3COOH CO2 CH3OH甲基辅酶M甲基还原酶（F420)CH4第20页第20页 （5）氧化还原电位Eh： -330 mv （6）营养物质 氮源：利用氨态氮 生长因子：10种水溶性微生物 微量元素：Ni、Co、Fe （7）繁殖： 倍增时间：46天 （8）温度： 中温菌：3040oC 高温菌：5057oC 尤其嗜高温菌：6597oC第21页第21页第22页第22页 （9） pH值： 产甲烷菌对pH改变适应性差 最佳pH为6.67.5厌氧体系酸碱平衡：碳酸离解： pH = pK1+lgHCO3-/H2CO3 pK1=6.3CO2溶

7、解： HCO3-= KhPCO2 Kh亨利常数(mol/atm)其它： H2S/HS pK1=6.5 H2PO4/HPO42- pK1=7.2第23页第23页/d-1乙酸浓度/ mmol/L产甲烷八叠球菌产甲烷丝菌动力学特性：第24页第24页(3)硫酸盐还原菌（SRB）1895年 Beijerinck发觉： 利用H硫酸盐还原菌 利用乙酸硫酸盐还原菌 利用高级脂肪酸硫酸盐还原菌SRB特点：利用基质范围广： 甲酸十八烷脂肪酸 芳香族酸、甘油、多糖营养：有机物、硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐pH: 4.59.5, 最佳：6.58.0 氧化还原电位：Eh -100mv 第25页第25页(3)硫酸盐还原菌

8、（SRB）盐度：嗜盐和非嗜盐 嗜盐菌：13（以NaCl计）代谢：碳源酶CO2 H2O CH3COOH产生ATPSO42- + H2O消耗ATPS2- + OH-第26页第26页 4H2 + SO42- H2S + 2H2O + 2OH- CH3COO- + SO42- HS- + 2HCO3-硫酸盐还原反应：长处： 增进有机物酸化分解 缺点： 与甲烷菌竞争基质，克制甲烷菌生长第27页第27页4.3 厌氧生物反应动力学Andrews方程当未离解挥发性脂肪酸为基质，浓度HS Ki 克制系数第28页第28页4.4 厌氧产气化学计量学VCH4 0.35（QSr 1.42X）10-3 (m3/d SPT

9、) Yi 清除BODu或CODb (kg/m3) Q 污水流量 (m3/d) X 厌氧微生物增长量 (kg/d)微生物： C5H7O2N + 5O2 5CO2- + H2O + NH3第29页第29页4.4 厌氧产气化学计量学VCH4 0.35（QSr 1.42X）10-3 (m3/d SPT) 微生物氧化： C5H7O2N + 5O2 5CO2- + 2H2O + NH3 113 160 O2/微生物 160 / 113 = 1.42 （kg BODu /kg 微生物） 第30页第30页VCH4 0.35（QSr 1.42X）10-3 (m3/d SPT) 甲烷氧化： CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 16 64 在SPT下： 第31页第31页Buswell方程： 不含氮有机物，不含合成细胞部分： 含氮有机物，不含合成细胞部分： 第32页第32页4.5 厌氧生物反应器及工艺（1）厌氧接触氧化法脱气第33页第33页第34页第34页第35页第35页第36