第七章厭氧生物法

第五章厭氧生物法5.1厭氧生物處理原理一、定義：

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物（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連續(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厭氧法的影響因素控制厭氧處理效率的基本因素有兩類:一類是基礎(chǔ)因素，包括微生物量(污泥濃度)、營養(yǎng)比、混合接觸狀況、有機(jī)負(fù)荷等；另一類是環(huán)境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質(zhì)等。

產(chǎn)甲烷細(xì)菌是決定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。（1）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。在厭氧法處理廢水的應(yīng)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)行，故為了維持平衡，避免過多的酸積累，常保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5～7.5(最好在6.8～7.2)的范圍內(nèi)。pH值對產(chǎn)甲烷菌活性的影響三、氧化還原電位

無氧環(huán)境是嚴(yán)格厭氧的產(chǎn)甲烷菌繁殖的最基本條件之一。產(chǎn)甲烷菌對氧和氧化劑非常敏感，這是因為它不象好氧菌那樣具有過氧化氫酶。氧是影響厭氧反應(yīng)器中氧化還原電位條件的重要因素，但不是唯一因素。

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。對有機(jī)物來說，帶醛基、雙鍵、氯取代基、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)，往往具有抑制性。有毒物質(zhì)的最高容許濃度與處理系統(tǒng)的運行方式、污泥馴化程度、廢水特性、操作控制條件等因素有關(guān)。5.3厭氧反應(yīng)器一、厭氧工藝的有關(guān)術(shù)語（1）上流速度（表面速度或表面負(fù)荷）（2）水力停留時間（HRT）（3）反應(yīng)器中的污泥量（4）反應(yīng)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）反應(yīng)器內(nèi)的污泥停留時間（SRT）:亦稱泥齡。二、厭氧反應(yīng)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應(yīng)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，廢水定期或連續(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，需要一定的攪拌。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是:可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。厭氧消化反應(yīng)與固液分離在同一個池內(nèi)實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較簡單。缺乏持留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的特殊裝置，消化器中難以保持大量的微生物細(xì)胞。對無攪拌的消化器，還存在料液的分層現(xiàn)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

為了克服普通消化池不能持留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的缺點，在消化池侯設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法。厭氧接觸氧化法的工藝流程為：厭氧接觸法的特點:（a）通過污泥回流，保持消化池內(nèi)污泥濃度較高，一般為10～15g/L，耐沖擊能力強(qiáng)（b）消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高；（c）可以直接處理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）但需增加沉淀池、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)行固液分離的缺點。3、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（upflowanaerobicsludgeblanketreactor)，簡稱UASB反應(yīng)器，是由荷蘭的G.Lettnga等人在70年代初研制開發(fā)的。污泥床反應(yīng)器內(nèi)沒有載體，是一種懸浮生長型的消化器。由反應(yīng)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。小型裝置常為圓柱形，底部呈錐形或圓弧形。大型裝置為便于設(shè)置氣、液、固三相分離器，則一般為矩形，高度一般為3～8m，其中污泥床1～2m，污泥懸浮層2～4m，多用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的特點：

UASB布置結(jié)果示意圖布水區(qū)反應(yīng)區(qū)三相分離區(qū)超高4、厭氧濾池厭氧濾池，又稱厭氧固定膜反應(yīng)器，是60年代末開發(fā)的新型高效厭氧處理裝置。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表面生長，當(dāng)廢水通過填料層時，在填料表面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重要部分組成的，即：濾料、布水系統(tǒng)、沼氣收集系統(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形式，即分別如下圖所示：

厭氧生物濾池的特點及改進(jìn)：厭氧生物濾池采取如下改進(jìn)：（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是：（a）由于填料為微生物附著生長提供了較大的表面積，濾池中的微生物量較高，又因生物膜停留時間長，平均停留時間長達(dá)100天左右，因而可承受的有機(jī)容積負(fù)荷高，COD容積負(fù)荷為2～16

kgCOD/(m3·d)，且耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；（b）廢水與生物膜兩相接觸面大，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，因而有機(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）啟動或停止運行后再啟動比前述厭氧工藝法時間短。（e）處理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單有效的方法。5、厭氧流化床

厭氧流化床的基本原理：

厭氧流化床的特點：（a）載體顆粒細(xì)，比表面積大，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，一般為10～40kgCOD/m3·d，水力停留時間短，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，運行穩(wěn)定；（b）載體處于流化狀態(tài)，無床層堵塞現(xiàn)象，對高、中、低濃度廢水均表現(xiàn)出較好的效能；（c）載體流化時，廢水與微生物之間接觸面大，同時兩者相對運動速度快，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)生物膜停留時間較長，剩余污泥量少；（e）結(jié)構(gòu)緊湊、占地少以及基建投資省等。

（f）但載體流化耗能較大，且對系統(tǒng)的管理技術(shù)要求較高。

為了降低動力消耗和防止床層堵塞，可采取如下措施：（a）間歇性流化床工藝（b）盡可能取質(zhì)輕、粒細(xì)的載體，如粒徑20～30

m、相對密度1.05～1.2g/cm3的載體。保持低的回流量，甚至免除回流就可實現(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應(yīng)分別在兩個獨立的反應(yīng)器中進(jìn)行，每一反應(yīng)器完成一個階段的反應(yīng)，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。第一步反應(yīng)器可采用簡易非密閉裝置、在常溫、較寬pH值范圍條件下運行；第二步反應(yīng)器則要求嚴(yán)格密封、嚴(yán)格控制溫度和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:（a）耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運行穩(wěn)定，避免了一步法不耐高有機(jī)酸濃度的缺陷；（b）兩階段反應(yīng)不在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，互相影響小，可更好地控制工藝條件（c）消化效率高，尤其適于處理含懸浮固體多、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，因而易于脫水）。

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、影響消化的因素

影響消化的主要因素有：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)菌的活動與溫度有關(guān)，一般可根據(jù)不聽的溫度將發(fā)酵過程分為三個類型：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)菌的氮量不足，消化液緩沖能力低，pH值容易降低。碳氮比太低，含氮量過多，pH值可能上升到8.0以上，脂肪酸的銨鹽要積累，使有機(jī)物分解受到抑制。對于污泥處理來說，碳氮比以（10～20）:1較合適。（3）生熟污泥配比正常運行的消化池是處于堿性發(fā)酵階段，如加入的生污泥多，產(chǎn)酸率則大于用酸率，揮發(fā)酸將累積起來而破壞酸性發(fā)酵；加入的生污泥少，分解速度雖可加入，但池子容積將增大，所以消化池的投配率須恰當(dāng)。（4）有毒物質(zhì)含量

主要的有毒物質(zhì)是重金屬和某些陰離子。因此必須嚴(yán)格控制排入城市排水系統(tǒng)的工業(yè)廢水中的重金屬離子含量。（5）酸堿度甲烷細(xì)菌生長最適宜的pH值范圍約為6.8～7.2之間，如果pH值低于6或者高于8，生長繁殖將大受影響。（6）攪拌攪拌可使新鮮有機(jī)物與腐熟有機(jī)物均勻接觸，加速熱傳導(dǎo)；均勻地供給細(xì)菌以養(yǎng)料；打碎發(fā)酵池液面上的浮渣層，使整個池子處于消化發(fā)酵活躍狀態(tài)，以提高發(fā)酵池的負(fù)荷。9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。3月-253月-25Saturday,March8,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。20:13:3220:13:3220:133/8/20258:13:32PM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無以廣才，非志無以成學(xué)。3月-2520:13:3220:13Mar-2508-Mar-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。20:13:3220:13:3220:13Saturday,March8,202513、志不立，天下無可成之事。3月-253月-2520:13:3220:13:32March8,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thavek