废水厌氧生物处理原理与工艺.ppt

1、废水厌氧生物处理，厌氧生物处理，厌氧生物处理概述2。厌氧工艺流程3。厌氧生物处理反应器，a，3，第1节，厌氧生物处理概述，a，4，厌氧生物处理，1。厌氧生物处理概述从19世纪末到20世纪，1860年，法国穆拉斯改进了简单的沉淀池，将其用作污水污泥处理结构，1881年，法国杂志称之为穆拉斯创造的自动监控装置。1895年，英国的唐纳德设计了厌氧化粪池。厌氧化粪池的建立是厌氧处理技术发展史上的一个里程碑。从那以后，像厕所这样的生活污水可以通过化粪池得到很好的处理。特拉维斯普尔于1903年出现在英国。废水从一端流入，从另一端流出。从两侧沉淀区分离出来的污泥在池的中部和下部消化，产生的沼气从中部和上部排

2、出，不影响两侧沉淀区。1905年，德国的伊姆霍夫改进了特拉维斯池塘，并设计了伊姆霍夫池塘，也被称为隐蔽池塘，在中国也被称为双层沉淀池。这种水池结构将污水的沉淀和污泥的消化完全分开，并且互不干扰。这种装置在20世纪20年代被广泛应用于欧洲和美国。化粪池和双层沉淀池在排水工程中仍然发挥着重要作用。厌氧生物处理，a，6，中期-由好氧工艺取代，已应用于污泥处理，污泥厌氧消化；普通消化池是这一时期的主要反应器。经过20世纪70年代的二次开发、环境问题和能源危机，一种新型厌氧生物处理反应器被开发出来。各种工艺，如UASB和厌氧接触工艺，实现了高污泥浓度和高负荷，并得到广泛应用。应用状态： (A)。废水处理

3、，高浓度高温废水；污泥处理和城市废物处理；(c)。生物质作为资源和能源的利用。厌氧生物处理，水污染控制工程，A，7，厌氧生物处理，1.1厌氧生物处理原理(1)。复杂有机物的厌氧生物处理：(1)水解。在胞外酶的作用下，大分子有机物被水解成小分子溶解有机物。如多糖-单糖、脂肪-脂肪酸甘油、蛋白质-氨基酸和小分子进入细胞。难降解或大分子有机物的水解过程缓慢，或可能成为限速步骤。颗粒有机物的大小、温度、酸碱度、组成、氨浓度和水力停留时间影响水解速率。a，8，厌氧生物处理，水解可部分分解难降解有机物，为促进后续处理过程的生物有效性，厌氧反应器可预设用于难降解废水，如水污染控制工程，温度和停留时间对水解速

4、率常数Kh的影响，a，9，厌氧生物处理，(b)酸化，产酸细菌酸化，将溶解的有机物转化为挥发性脂肪酸和醇类作为主要产物的过程，主要产生有机酸(甲酸，乙酸，丙酸，丁酸等)。)，酸化过程快，产品对甲烷产量影响大。酸化过程的产物与厌氧条件、底物类型和微生物组成有关。主要有三种类型：丙酸型、丁酸型和乙醇型。人们常把不完全厌氧处理过程称为水解酸化。一、一、十、厌氧生物处理，(三)产氢和产乙酸。水解酸化产物(主要是C以上的两种有机酸，无)主要反应是：(醇与高级脂肪酸反应生成乙酸)。ch3co H2O=ch3co-h2ch2co-H2O=ch3co-hhco 3-3 H2丁酸。在将丙酸转化为乙酸的过程中，标准

5、吉布斯自由能为正。只有当反应产物h和H2的浓度低时，反应才能进行。水污染控制工程，a，11，厌氧生物处理，(d)甲烷生产。甲烷主要由两种不同类型的甲烷细菌产生。这是一个严格的厌氧过程。乙酸脱羧：2ch3cooh=2ch42co2氢还原CO2 :4 H2O 2=CH4 2h2o 3h2o co=CH4 H2O 2h2o 4co=CH4 3co 2。此外，甲烷和有机酸可以通过用醇还原CO2来获得。一、12、厌氧生物处理、厌氧生物处理原理及工艺示意图：水污染控制工程、复杂有机物、挥发性酸醇、CO2、H2、乙酸、CH4、水解酸化产生氢气和乙酸产生甲烷、5%、20%、28%、72%、简单、10%、13%

6、、35%、17%、30%、一、13、厌氧生物处理，(2)其它厌氧生物处理硫酸盐还原菌(SRB)，其利用废水中的有机物作为电子供体，转化氧化硫化合物然而，较高浓度的硫酸盐会严重抑制有机物的厌氧生物降解(竞争底物不利于产甲烷菌；产生的H2S不利于微生物)。在厌氧或缺氧条件下，反硝化：的硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)被还原成氮气(N2)。光合细菌：光异养光合细菌在厌氧条件下利用简单的有机物进行光合作用，然后在微需氧或需氧条件下进行氧化代谢。光合细菌只能如此，因此，需要水解作为预处理过程。水污染控制工程，a，15，厌氧生物处理，d .厌氧氨氧化：在厌氧条件下，微生物直接使用NH4作为电子

7、供体。以NO3-或NO2-为受体，将NO3-、NO2-和NH4转化为N2的生物转化和氧化过程。氮的转化过程尚不清楚。a，16，厌氧生物处理，1.2厌氧生物处理微生物(a)。水解酸化细菌：细菌、真菌和原生动物，主要是专门的厌氧菌或细菌。根据分解有机物的不同，可分为纤维素、碳水化合物、蛋白质、脂肪分解菌等。(二)产乙酸细菌可分为两类产氢产乙酸细菌和同型产乙酸细菌，厌氧或兼性细菌。产氢产乙酸细菌可将有机酸转化为氢和乙酸，高乙酸细菌可将H2 CO2转化为乙酸或醇转化为乙酸。a，17，厌氧生物处理，产氢和产乙酸细菌：有机酸转化为氢和乙酸。例如，在将丙酸转化为乙酸的过程中， CH3C2COH 2H2O=C

8、H3COOH 3H2 CO2均乙酸细菌3360将H2 CO2转化为乙酸。或将乙醇转化为乙酸，如乙醇转化为乙酸：ch3ch2oh H2O=ch3cooh2h2，水污染控制工程，a，18，厌氧生物处理，(c)。产甲烷菌：严格的厌氧菌。环境条件要求苛刻，对酸碱度、温度、氧气、有毒物质浓度等敏感。a、19、厌氧生物处理、厌氧与好氧微生物参数的比较、a、20、厌氧生物处理、1.3厌氧生物处理的影响因素产甲烷菌增殖速度慢、生成周期长、受环境影响大、对酸碱度敏感，产甲烷菌是废水处理系统的控制因素。废水厌氧生物处理的主要因素是甲烷细菌的影响。(1)酸碱度：6.8 7.2最合适。由于酸化和醋酸的产生，系统的酸碱

9、度很容易降低。此外，蛋白质降解的氨可以被缓冲，系统中酸、碱、CO2和氨的降解速率达到平衡。一、21、厌氧生物处理，(2)温度：常温中温，适宜温度35左右；高温，约53。高温对微生物有很强的杀灭作用，温度要求波动小。A，22，消化温度与消化时间的关系为：厌氧生物处理，水污染控制工程，A，23，厌氧生物处理，(3)。污泥龄：要求高，20 30天，厌氧微生物产生时间长。(4)营养素：cod:n3360p=80033605:1，bod:n3360p=10033602.533601左右。与好氧工艺相比，对氮和磷等营养物质的需求较少(5)氧化还原电位：水力负荷大，微生物损失大；太低，反应器体积大，运行投资

10、成本大。a、24、厌氧生物处理，(7)搅拌混合：需要搅拌措施，过度搅拌不会影响微生物的生存环境。因为产乙酸细菌和产甲烷细菌之间存在严格的共生关系。(8)有毒物质：H2S、NH3等。对微生物有毒性作用。NH3的毒性作用是以NH4的形式存在的，这与酸碱度有关，a，25，厌氧生物处理，1。4厌氧生物处理工艺特点高负荷：高容积负荷，低运行费用，并能回收CH4，好氧法如普通活性污泥0.5，普通生物滤池0.3，生物转盘1.0，生物接触氧化2-5，生物流化床Xe，故HRTSRT此外，X越大，心率变异性越小，心率变异性可以缩短到几个小时到十个小时。厌氧生物处理，a，53，厌氧生物处理，(2)厌氧接触过程的性质

11、：属于厌氧活性污泥过程，污泥悬浮生长。沉淀池中的污泥和水很难分离，解决方法：真空脱气破泡；(2)通过热交换快速冷却以抑制气体生产过程；絮凝沉淀；采用膜过滤；浮选，a，54，厌氧生物处理，(3)厌氧接触工艺特点：污泥浓度高，容易引起污泥膨胀(类似于好氧活性污泥)；容积负荷较高；处理能力强，适用于处理高悬浮物废水，无堵塞问题；增加了回流、沉淀、脱气等设备，脱气困难，抗冲击负荷能力不强。55、厌氧生物处理，3.8 UASB升流式厌氧污泥床(1) UASB工艺原理：生物反应与沉淀相结合，同时反应器具有沉淀功能。进水自下而上流经反应器，底部有高污泥浓度、高活性的污泥层。上层为悬浮污泥层，两层污泥层为反应

12、区。三相分离器：气-液-固分离。颗粒污泥的形成是UASB过程的关键。关于颗粒污泥的形成机理，a，56，厌氧生物处理，(2) UASB反应器结构：进水布水系统：均匀布水反应区：颗粒污泥和悬浮污泥三相分离：效果相当于沉淀池，收集气体，a，57，1)进水布水系统：功能：废水水力搅拌；2)反应区：分为污泥床区和污泥悬浮区。污泥床区集中活性高的颗粒污泥，污泥悬浮区是絮凝污泥集中的区域。3)三相分离器：功能：分离气体、固体和液体；保证出水水质；3)保持反应器中的污泥量；有利于污泥颗粒化。厌氧生物处理，一，58，UASB反应器外观，厌氧生物处理，一，59，UASB反应器沼气收集警告标志，厌氧生物处理，一，6

13、0，UASB反应器沼气收集管，厌氧生物处理，沼气，一，61，大量沼气是从UASB反应器的中间沉淀池的表面释放！厌氧生物处理，一、62、厌氧生物处理，(3)。UASB工艺特点：底部污泥浓度大，水力停留时间短(接近好氧)，容积负荷高；(2)底部污泥以颗粒形式存在，最大比重为1.041.08。污泥颗粒化后，反应器对不利条件的抵抗力增强，因此它能抵抗冲击负荷；颗粒污泥的相对密度小于人工载体。在一定的水力负荷下，可与反应器中产生的气体混合，节省了搅拌回流污泥所需的设备和能耗；a、63、厌氧生物处理沉降良好的颗粒污泥避免了沉淀分离装置、辅助脱气装置和污泥回流设备的增加，简化了工艺，节约了投资和运行成本；容

14、积利用率高，无堵塞问题；治疗效果好；需要分离器，如果污泥膨胀，污泥会流失；启动时间长，水质要求(悬浮物不宜过高，污泥排放量少，污泥密度低)，对氮、磷的去除效果差；运营和管理要求高。a，64，厌氧生物处理，(4)UASB反应器中的：颗粒污泥和悬浮污泥。反应器底部为高污泥浓度的颗粒污泥；反应器中部为悬浮污泥，污泥浓度大。甲，65。UASB反应器A:的污泥浓度特性低水力负荷B:高水力负荷厌氧生物处理。颗粒污泥：的特性可以在反应器中形成沉降性能好、活性高的颗粒污泥，这是UASB反应器的一个重要特点。这也是保证UASB反应堆高效稳定运行的前提。(1)颗粒污泥的出现(2)颗粒污泥的组成(3)颗粒污泥的培养

15、和驯化，厌氧生物处理，颗粒污泥，a，67，厌氧生物处理，颗粒污泥层的形成和培养(反应器启动): (1)初始污泥负荷应低于0.1 0.2千克化学需氧量/。(2)在有效分解废水中存在和产生的各种挥发性酸之前，反应器负荷不应增加；(3)反应器内的环境条件应控制在有利于厌氧菌繁殖的范围内；(4)种泥量应尽可能多，一般为10 15公斤/立方米；(5)控制一定的上升流速，让多余的污泥排出，拦截重污泥。a、68、厌氧生物处理，形成颗粒污泥层的过程：第一阶段：启动和提高污泥活性的阶段；有机负荷1kgCOD/(m3d)约1 1.5个月。第二阶段：形成颗粒污泥；有机负荷为1 3 kgcod/(m3d)，颗粒逐渐成长为直径约1 3 mm的颗粒污泥，从1月持续到1月。第三阶段：逐渐形成颗粒污泥层。反应器的有机负荷大于3 5 kgcod/(m3d)。随着负荷的增加，反应器中的总污泥量和污泥层逐渐增加，颗粒污泥层需要3 4个月。，a，69，厌氧生物处理，颗粒污泥性质1。颗粒污泥的物理性质(1)不规则形状，一般为球形或椭球形，直径约0.1 2 mm，最大3 5mm；(2)颜色为灰黑色或棕黑色；(3)相对密度一般在1.0