第七章厭氧生物法

第五章厭氧生物法5.1厭氧生物處置原理一、定義：廢水厭氧生物處置是指在無分子氧條件下經(jīng)過厭氧微生物〔包括兼氧微生物〕的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化。二、厭氧消化過程厭氧消化過程劃分為三個(gè)延續(xù)的階段：即水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

二、厭氧消化的三個(gè)階段和COD轉(zhuǎn)化率此過程由兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的l/3后者約占2/3。

5.2厭氧法的影響要素控制厭氧處置效率的根本要素有兩類:一類是根底要素，包括微生物量(污泥濃度)、營養(yǎng)比、混合接觸情況、有機(jī)負(fù)荷等；另一類是環(huán)境要素，如溫度、pH值、氧化復(fù)原電位、有毒物質(zhì)等。產(chǎn)甲烷細(xì)菌是決議厭氧消化效率和成敗的主要微生物，產(chǎn)甲烷階段是厭氧過程速率的限制步驟。一、溫度條件

據(jù)產(chǎn)甲烷菌適宜溫度條件的不同，厭氧法可分為常溫消化、中溫消化和高溫消化三種類型?！?〕常溫消化〔10～30℃〕〔2〕中溫消化〔35～38℃〕〔3〕高溫厭氧消化〔50～55℃〕二、pH值

產(chǎn)酸細(xì)菌對(duì)酸堿度不及甲烷細(xì)菌敏感，其適宜的pH值范圍較廣，在4.5～8.0之間。產(chǎn)甲烷菌要求環(huán)境介質(zhì)pH值在中性附近，最適宜pH值為7.0～7.2，pH6.6～7.4較為適宜。在厭氧法處置廢水的運(yùn)用中，由于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷大多在同一構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)展，故為了維持平衡，防止過多的酸積累，常堅(jiān)持反響器內(nèi)的pH值在6.5～7.5(最好在6.8～7.2)的范圍內(nèi)。pH值對(duì)產(chǎn)甲烷菌活性的影響三、氧化復(fù)原電位無氧環(huán)境是嚴(yán)厲厭氧的產(chǎn)甲烷菌繁衍的最根本條件之一。產(chǎn)甲烷菌對(duì)氧和氧化劑非常敏感，這是由于它不象好氧菌那樣具有過氧化氫酶。氧是影響厭氧反響器中氧化復(fù)原電位條件的重要要素，但不是獨(dú)一要素。

四、有毒物質(zhì)包括有毒有機(jī)物、重金屬離子和一些陰離子等。對(duì)有機(jī)物來說，帶醛基、雙鍵、氯取代基、苯環(huán)等構(gòu)造，往往具有抑制性。有毒物質(zhì)的最高允許濃度與處置系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式、污泥馴化程度、廢水特性、操作控制條件等要素有關(guān)。5.3厭氧反響器一、厭氧工藝的有關(guān)術(shù)語〔1〕上流速度〔外表速度或外表負(fù)荷〕〔2〕水力停留時(shí)間〔HRT〕〔3〕反響器中的污泥量〔4〕反響器的有機(jī)負(fù)荷〔OLR〕：分為容積負(fù)荷〔VLR〕和污泥負(fù)荷〔SLR〕。(5)污泥體積指數(shù)〔SVI〕〔6〕污泥的比產(chǎn)甲烷活性〔7〕反響器內(nèi)的污泥停留時(shí)間〔SRT〕:亦稱泥齡。二、厭氧反響器厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床反響器等。厭氧生物膜法包括厭氧生物濾池、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤等。1、普通厭氧消化池普通消化池又稱傳統(tǒng)或常規(guī)消化池。消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或延續(xù)進(jìn)入池中，經(jīng)消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產(chǎn)沼氣從頂部排出。池徑從幾米至三、四十米，柱體部分的高度約為直徑的1/2，池底呈圓錐形，以利排泥。為使進(jìn)水與微生物盡快接觸，需求一定的攪拌。常用攪拌方式有三種：池內(nèi)機(jī)械攪拌；沼氣攪拌；循環(huán)消化液攪拌。螺旋漿攪拌的消化池循環(huán)消化液攪拌式消化池普通消化池的特點(diǎn)是:可以直接處置懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。厭氧消化反響與固液分別在同一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)，構(gòu)造較簡(jiǎn)單。缺乏持留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的特殊安裝，消化器中難以堅(jiān)持大量的微生物細(xì)胞。對(duì)無攪拌的消化器，還存在料液的分層景象嚴(yán)重，微生物不能與料液均勻接觸的問題。溫度不均勻，消化效率低3、厭氧接觸法

為了抑制普通消化池不能持留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的缺陷，在消化池侯設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，構(gòu)成了厭氧接觸法。厭氧接觸氧化法的工藝流程為：厭氧接觸法的特點(diǎn):〔a〕經(jīng)過污泥回流，堅(jiān)持消化池內(nèi)污泥濃度較高，普通為10～15g/L，耐沖擊才干強(qiáng)〔b〕消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高；〔c〕可以直接處置懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液，不存在堵塞問題；〔d〕混合液經(jīng)沉降后，出水水質(zhì)好；〔e〕但需添加沉淀池、污泥回流和脫氣等設(shè)備；〔f〕厭氧接觸法存在混合液難于在沉淀池中進(jìn)展固液分別的缺陷。3、上流式厭氧污泥床反響器上流式厭氧污泥床反響器〔upflowanaerobicsludgeblanketreactor)，簡(jiǎn)稱UASB反響器，是由荷蘭的G.Lettnga等人在70年代初研制開發(fā)的。污泥床反響器內(nèi)沒有載體，是一種懸浮生長型的消化器。由反響區(qū)(reactionregion)、沉淀區(qū)(settlingregion)和氣室(gascollectiondome)三部分組成。上流式厭氧污泥床的池形有圓形、方形、矩形。小型安裝常為圓柱形，底部呈錐形或圓弧形。大型安裝為便于設(shè)置氣、液、固三相分別器，那么普通為矩形，高度普通為3～8m，其中污泥床1～2m，污泥懸浮層2～4m，多用鋼構(gòu)造或鋼筋混凝土構(gòu)造，上流式厭氧污泥床反響器的特點(diǎn)：UASB布置結(jié)果表示圖布水區(qū)反響區(qū)三相分別區(qū)超高4、厭氧濾池厭氧濾池，又稱厭氧固定膜反響器，是60年代末開發(fā)的新型高效厭氧處置安裝。濾池呈圓柱形，池內(nèi)裝放填料，池底和池頂密封。厭氧微生物附著于填料的外表生長，當(dāng)廢水經(jīng)過填料層時(shí)，在填料外表的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機(jī)物被降解，并產(chǎn)生沼氣，沼氣從池頂部排出。

厭氧生物濾池的組成厭氧生物濾池主要由以下幾個(gè)重要部分組成的，即：濾料、布水系統(tǒng)、沼氣搜集系統(tǒng)。根據(jù)廢水在厭氧生物濾池中的流向的不同，可分為升流式厭氧生物濾池、降流式厭氧生物濾池和升流式混合型厭氧生物濾池等三種方式，即分別如以下圖所示：厭氧生物濾池的特點(diǎn)及改良：厭氧生物濾池采取如下改良：〔a〕出水回流；〔b〕部分充填載體；〔c〕采用軟性填料。厭氧生物濾池的特點(diǎn)是：〔a〕由于填料為微生物附著生長提供了較大的外表積，濾池中的微生物量較高，又因生物膜停留時(shí)間長，平均停留時(shí)間長達(dá)100天左右，因此可接受的有機(jī)容積負(fù)荷高，COD容積負(fù)荷為2～16kgCOD/(m3·d)，且耐沖擊負(fù)荷才干強(qiáng)；〔b〕廢水與生物膜兩相接觸面大，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，因此有機(jī)物去除速度快；〔c〕微生物固著生長為主，不易流失，因此不需污泥回流和攪拌設(shè)備；〔d〕啟動(dòng)或停頓運(yùn)轉(zhuǎn)后再啟動(dòng)比前述厭氧工藝法時(shí)間短?！瞖〕處置含懸浮物濃度高的有機(jī)廢水，易發(fā)生堵塞，尤以進(jìn)水部位更嚴(yán)重。濾池的清洗也還沒有簡(jiǎn)單有效的方法。5、厭氧流化床

厭氧流化床的根本原理：

厭氧流化床的特點(diǎn)：〔a〕載體顆粒細(xì)，比外表積大，可高達(dá)2000～3000m2/m3左右，使床內(nèi)具有很高的微生物濃度，因此有機(jī)物容積負(fù)荷大，普通為10～40kgCOD/m3·d，水力停留時(shí)間短，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷才干，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定；〔b〕載體處于流化形狀，無床層堵塞景象，對(duì)高、中、低濃度廢水均表現(xiàn)出較好的效能；〔c〕載體流化時(shí)，廢水與微生物之間接觸面大，同時(shí)兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度快，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，從而具有較高的有機(jī)物凈化速度；〔d〕床內(nèi)生物膜停留時(shí)間較長，剩余污泥量少；〔e〕構(gòu)造緊湊、占地少以及基建投資省等。〔f〕但載體流化耗能較大，且對(duì)系統(tǒng)的管理技術(shù)要求較高。為了降低動(dòng)力耗費(fèi)和防止床層堵塞，可采取如下措施：〔a〕間歇性流化床工藝〔b〕盡能夠取質(zhì)輕、粒細(xì)的載體，如粒徑20～30m、相對(duì)密度1.05～1.2g/cm3的載體。堅(jiān)持低的回流量，甚至免除回流就可實(shí)現(xiàn)床層流態(tài)化。6、兩步厭氧法和復(fù)合厭氧法厭氧消化反響分別在兩個(gè)獨(dú)立的反響器中進(jìn)展，每一反響器完成一個(gè)階段的反響，比如一為產(chǎn)酸階段，另一為產(chǎn)甲烷階段，故又稱兩段式厭氧消化法。第一步反響器可采用簡(jiǎn)易非密閉安裝、在常溫、較寬pH值范圍條件下運(yùn)轉(zhuǎn)；第二步反響器那么要求嚴(yán)厲密封、嚴(yán)厲控制溫度和pH值范圍。接觸消化池－上流式污泥床兩步消化工藝流程兩步厭氧法具有如下特點(diǎn):〔a〕耐沖擊負(fù)荷才干強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，防止了一步法不耐高有機(jī)酸濃度的缺陷；〔b〕兩階段反響不在同一反響器中進(jìn)展，相互影響小，可更好地控制工藝條件〔c〕消化效率高，尤其適于處置含懸浮固體多、難消化降解的高濃度有機(jī)廢水〔d〕但兩步法設(shè)備較多，流程和操作復(fù)雜。5.4污泥消化污泥消化目的：是改善污泥的衛(wèi)生條件和使污泥易于脫水〔因污泥氣的上升可使污泥具有較大的空隙，因此易于脫水〕。

一、消化設(shè)備消化污泥的主要構(gòu)筑物稱為消化池或沼氣池。二、影響消化的要素

影響消化的主要要素有：溫度碳氮比生、熟污泥配比有毒物質(zhì)酸堿度攪拌〔1〕溫度

細(xì)菌的活動(dòng)與溫度有關(guān)，普通可根據(jù)不聽的溫度將發(fā)酵過程分為三個(gè)類型：溫度為5～15℃，稱為低溫發(fā)酵；溫度為30～35℃，稱為中溫發(fā)酵；溫度為50～55℃，稱為高溫發(fā)酵。

〔2〕碳氮比碳氮比太高，細(xì)菌的氮量缺乏，消化液緩沖才干低，pH值容易降低。碳氮比太低，含氮量過多，pH值能夠上升到8.0以上，脂肪酸的銨鹽要積累，使有機(jī)物分解遭到抑制。對(duì)于污泥處置來說，碳氮比以〔10～20〕:1較適宜?！?〕生熟污泥配比正常運(yùn)轉(zhuǎn)的消化池是處于堿性發(fā)酵階段，如參與的生污泥多，產(chǎn)酸率那么大于用酸率，揮發(fā)酸將累積起來而破壞酸性發(fā)酵；參與的生污泥少，分解速度雖可參與，但池子容積將增大，所以消化池的投配率須恰當(dāng)?！?〕有毒