污水處理培訓(xùn)(厭氧+好氧).ppt

厭氧處理的原理 在厭氧生物轉(zhuǎn)化過程中 大量的能量被轉(zhuǎn)化為甲烷的形式存在 而僅僅極少部分能量會用于生成微生物細(xì)胞物質(zhì) 當(dāng)所產(chǎn)生的沼氣在鍋爐或加熱器中燃燒時 這部分能量才被釋放出來 厭氧消化過程可劃分為四個相對獨立但密不可分的步驟 水解階段 酸化階段 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段 酸化細(xì)菌完成厭氧消化過程的前兩個步驟 即水解和酸化 它們通過胞外酶將聚合物如蛋白質(zhì) 脂肪和碳水化合物水解為能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的小分子物質(zhì) 在細(xì)胞內(nèi)部氧化降解而形成二氧化碳 CO2 氫 H2 和主要產(chǎn)物 揮發(fā)性脂肪酸 VFA 水解 不溶于水的基質(zhì)被微生物轉(zhuǎn)化為較小的可溶于水的基質(zhì)的過程 最佳PH 6 酸化 在酸化過程中 溶解性有機物被主要轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸 ?；?xì)菌具有很高的PH耐受性 隨著酸性物質(zhì)的不斷形成 最終PH可降至4左右 產(chǎn)甲烷菌有它的PH適應(yīng)范圍 PH6 8 8 3 第二組微生物 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌在酸化過程中把上述產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為乙酸鹽 氫及二氧化碳 第三組微生物是產(chǎn)甲烷菌 它們將乙酸鹽或氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷 無論酸化還是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段都未發(fā)生重要的COD減少 事實上僅僅是發(fā)生了COD從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種COD形式的轉(zhuǎn)化反應(yīng) 最終的COD去除發(fā)生在產(chǎn)甲烷階段 在這里COD轉(zhuǎn)化為甲烷而從水中去除 厭氧污泥顆粒污泥和絮狀消化污泥 處于產(chǎn)氣的 顆粒污泥 顆粒污泥的電子顯微鏡照片 顆粒污泥 絮狀消化污泥 原來的環(huán)境是厭氧沉淀性好污泥濃度高不易從反應(yīng)器中洗出 原來環(huán)境是好氧 經(jīng)過厭氧后 沉淀性差污泥濃度低很容易從反應(yīng)器中洗出 絮狀污泥可以顆粒化后 成為顆粒污泥的條件 1 微生物洗出的速度需要小于微生物的最大生長速度2 至少70mg l的Ca3 營養(yǎng)物質(zhì)的需求4 合適的微生物種群比例5 破碎的小污泥顆?；驘o機固體成為內(nèi)核6 產(chǎn)甲烷菌附于內(nèi)核上生長7 酸化細(xì)菌幫助維持顆粒結(jié)構(gòu)8 適者生存 顆粒污泥的生長是自然選擇的結(jié)果 厭氧控制參數(shù) 一個厭氧消化過程的成敗取決于環(huán)境因素和工藝設(shè)計 完全理解這些參數(shù)對正確進(jìn)行工藝控制非常重要 最重要的環(huán)境因素是溫度 PH值 所需的營養(yǎng)和廢水組成 人類的需要 細(xì)菌的需要 碳源營養(yǎng)物適合的溫度PH中性不能挨餓不能吃太飽會中毒 碳源營養(yǎng)物適合的溫度PH中性負(fù)荷太低開始自溶負(fù)荷太高易酸化會中毒 溫度 溫度是影響微生物的活性和生長速率的一個重要的因素 大多數(shù)已知的產(chǎn)甲烷菌最佳的溫度范圍都在30 40 在28到35 之間每升溫1攝氏度活性約增加約10 溫度在35 左右活性相當(dāng)穩(wěn)定 但溫度一旦超過42 則活性急速下降 所以有必要保證厭氧反應(yīng)器內(nèi)溫度低于40 因為在此范圍內(nèi)溫度稍稍上升產(chǎn)甲烷菌的活性就會急劇下降 溫度對酸化細(xì)菌的影響至今未確證 只知道溫度下降對酸化菌活性的影響沒有對產(chǎn)甲烷的影響那么大 在溫度突然下降的情況下 污泥中產(chǎn)甲烷菌的活性比產(chǎn)酸菌下降得多 產(chǎn)甲烷污泥在下列情況下不會發(fā)生溫度問題 溫度不超過40 當(dāng)溫度突然下降時負(fù)荷很低產(chǎn)甲烷菌一個非常重要的特點是當(dāng)它們在4 15 儲存在沒有營養(yǎng)的情況下仍可保持它們絕大部分的活性 即使儲存時間超過兩年后 污泥仍可很快的恢復(fù)活性 鈣離子 污泥最佳的顆粒性來說需要水中最少有40 50mg l的鈣 最佳的鈣離子 70mg l的鈣 鈣離子過高 易形成沉淀 容易在出水溝槽 管線 暴氣池的暴氣頭 沉降池中形成水垢 主要是受溫度 PH和鈣離子濃度的影響 水中磷酸根 PO43 濃度達(dá)到或超過5mg L時也會非常有效地減少碳酸鈣沉淀的程度 硫化物 硫酸鹽 亞硫酸鹽和硫化氫三種形式 1 硫化氫 硫化氫的毒性主要由其非離解狀態(tài)的硫化氫引起的 溶解的H2S 這是因為它能滲透過細(xì)胞膜 當(dāng)有150mg 非解離的硫化氫存在時 通常負(fù)責(zé)70 75 產(chǎn)甲烷量的甲烷菌的最大比產(chǎn)甲烷活性會下降50 PH上升 可以降低硫化氫的活性 亞硫酸鹽 亞硫酸鹽是有毒性的化合物 一般來說當(dāng)亞硫酸鹽濃度達(dá)到150 250PPm時 50 的產(chǎn)甲烷活性受到抑制 但需視底物的種類而定 然而產(chǎn)甲烷菌可以適應(yīng)亞硫酸鹽的毒性 當(dāng)污泥適應(yīng)之后其毒性比原來小70倍 采取在調(diào)節(jié)池中來還原成硫化氫的措施 硫酸鹽 是一相對沒有毒性的化合物 但在厭氧條件下還原成硫化氫 硫化氫的副作用 異味問題 降低COD的轉(zhuǎn)化效率 水與空氣界面的腐蝕問題 降低沼氣的質(zhì)量 由于硫化氫的毒性使污泥活性降低 產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷最佳的在PH6 0 8 5之間產(chǎn)甲烷作用能進(jìn)行 而酸化菌在 之間都有很好的活性 這意味當(dāng)PH降到 以下 產(chǎn)甲烷菌已停止產(chǎn)甲烷而酸化菌仍繼續(xù)產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸 結(jié)果造成揮發(fā)性脂肪酸的積累 這個過程會導(dǎo)致反應(yīng)器酸化 因而必須防止 低PH值的有害影響是由未解離的揮發(fā)脂肪酸和硫化氫濃度的增而引起的 與解離的形式相反 未解離的揮發(fā)脂肪酸和硫化氫能穿透細(xì)胞膜并在細(xì)胞內(nèi)解離造成毀滅性的PH下降 PH緩沖和堿度 溶液的緩沖能力是指溶液緩解PH變化的能力 厭氧反應(yīng)器內(nèi)的 就取決于這種緩沖能力 緩沖能力決定于水中存在的弱酸 諸如二氧化碳 碳酸 揮發(fā)性脂肪酸和硫化氫 弱堿 氨和碳酸鹽 以及各種酸堿的鹽的量 當(dāng) 時 污水的緩沖能力最大 堿度的測定可認(rèn)為廢水是由CO 和一 假設(shè)的 強堿的混合物 其堿度就是堿的濃度并可通過用酸的中和滴定法來測定 在滴定之后 值會達(dá)到等當(dāng)點即等于純CO 溶液的 值 在這一點所有的碳元素都以CO 的形式存在 且只有少量的CO 會溶解于水中 所以H2CO3 HCO3 系統(tǒng)的所有的緩沖能力都用完了 在厭氧反應(yīng)器中堿度的上升有 種情況 其中CO 的脫出是迄今最為重要的因素 凱氏氮的消化作用 蛋白質(zhì)中的氮消化成為NH4 脂肪酸轉(zhuǎn)化為甲烷 硫酸鹽的還原 CO 隨沼氣脫除及尤為重要的CO 從出水中脫除 所需的營養(yǎng) 就如所有的有機生物一樣 厭氧菌也需要生長所需的營養(yǎng) 最低所需的氮和磷可根據(jù)生長量和細(xì)胞組份 總固體中10 12 和 來計算 對于酸化程度很高的廢水 主要含有VFA 的消化 微生物生長量為0 05gTS gCOD 主要為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌 可生化降解COD 1000 對于沒有酸化或部分酸化的廢水 如碳水化合物 蛋白質(zhì)等 的消化 微生物生長量為0 15gTS gCOD 有許多生長快速的酸化菌 可生化降解COD N 350 同樣微量元素也可能需要作為營養(yǎng)物質(zhì)少量添加 通常在廢水中都含有足量這些物質(zhì)而無需額外添加 這些存在于其它物質(zhì)中的元素是 a g Fe Co NI Mo其中最后三個元素對產(chǎn)甲烷菌最為重要 厭氧操作 我們工廠厭氧部分包括 調(diào)節(jié)池和 共兩部分 調(diào)節(jié)池作用 均衡 和 為污水酸化提供時間性 調(diào)整 比 提高可生化性 污水的 以上的 在此去除 影響厭氧操作的因素主要有以下各項 溫度 PH VFA SS COD負(fù)荷和氨氮及有毒性物質(zhì) 如何控制好這些參數(shù) 使厭氧污泥有良好的生存條件 保持良好的活性 溫度 我們現(xiàn)場的厭氧裝置是中溫厭氧 適合的溫度范圍為 35 40度間 正常控制在35 36度之間 每天內(nèi)的溫度變化范圍應(yīng)在1度內(nèi) 否則容易引起顆粒污泥洗出和破碎 低于35度時 應(yīng)根據(jù)實際溫度 如34度 此時的進(jìn)水負(fù)荷應(yīng)是所添加顆粒污泥對應(yīng)負(fù)荷的90 溫度高于40度時 很容易溫度再升高 而溫度超過40度時 污泥的活性是直線下降的 所以最佳的溫度控制范圍在35 36度間 最高不能超過40度 關(guān)鍵控制點在厭氧進(jìn)水 通過冷卻塔或蒸汽加熱的方式 控制溫度 PH 應(yīng)在厭氧部分控制以下各點的PH 厭氧進(jìn)水 厭氧一層 厭氧出口 共三點 這些點的控制范圍分別為 厭氧進(jìn)水 最佳控制范圍6 8 8之間 根據(jù)水質(zhì)以保證厭氧一層的PH在最佳的范圍內(nèi) 并根據(jù)污水在調(diào)節(jié)池中的預(yù)酸化度 來調(diào)節(jié) 如果厭氧進(jìn)水的預(yù)酸化度高 在保證厭氧一層的PH情況下 可以適當(dāng)降低厭氧進(jìn)水的PH 厭氧一層 最佳的控制范圍在7 7 5之間 因為產(chǎn)甲烷菌適應(yīng)的PH范圍6 0 8之間 當(dāng)PH低于6時 產(chǎn)甲烷菌將喪失活性 而酸化菌在PH范圍為4 10之間 都能存活 所以當(dāng)厭氧一層的PH低于6時 將產(chǎn)生VFA的積累 此時產(chǎn)甲烷菌無法把VFA分解為沼氣 所以此時 厭氧裝置的酸化是很快的 厭氧出口的PH 在6 8 8之間 最佳的PH為7 7 5 厭氧進(jìn)水和出水及厭氧一層的PH 都需要保持在6 8 8之間 而最佳的PH范圍為 7 7 5之間 當(dāng)厭氧出口PH高于厭氧入口的PH時 此時證明顆粒污泥的活性最高 并且供給的COD量合適于污泥負(fù)荷 揮發(fā)酸VFA及堿度 發(fā)酸和堿度需要在以下各點來取樣來分析 厭氧進(jìn)水 厭氧一層 厭氧出口 厭氧進(jìn)水 控制揮發(fā)酸主要根據(jù)預(yù)酸化度來控制 預(yù)酸化度 揮發(fā)酸 69 SCOD所得到的 數(shù)就時預(yù)酸化度 一般情況下 預(yù)酸化度控制在30 50 范圍內(nèi) 確切值主要依據(jù)此時厭氧裝置的SCOD的去除率最高 去除率達(dá)到85 90 最好 并且 轉(zhuǎn)化為沼氣的比率最大 為什么控制一定的預(yù)酸化度 這主要是產(chǎn)甲烷菌分解揮發(fā)酸的速度低于產(chǎn)酸菌分解揮發(fā)酸的速度 如果污水不進(jìn)行預(yù)酸化 污水首先進(jìn)入?yún)捬跹b置的底部 而厭氧裝置的底部是污泥濃度最大的區(qū)域 此時 酸化菌把SCOD經(jīng)水解而酸化為VFA 但此時產(chǎn)甲烷菌沒有可分解的低物 不利于VFA轉(zhuǎn)化為甲烷 這樣會產(chǎn)生厭氧出口的VFA提高 在調(diào)節(jié)池中沒有酸化而產(chǎn)生VFA 將在顆粒污泥的組成中促進(jìn)酸化菌含量 而酸化菌是在產(chǎn)甲烷菌的外殼 這樣外殼將加厚 而導(dǎo)致VFA進(jìn)入產(chǎn)甲烷的擴散速度減慢 產(chǎn)甲烷菌所產(chǎn)生的甲烷也不容易從顆粒污泥中分離出去 這樣顆粒污泥的沉降性下降 容易污泥洗出 調(diào)節(jié)預(yù)酸化度 可以通過以下方式 控制調(diào)節(jié)池的PH 在6 8之間 通過加堿來提高廢水的預(yù)酸化度 提高停留時間 保持較高的調(diào)節(jié)池液位 控制調(diào)節(jié)池的厭氧狀態(tài) 減少調(diào)節(jié)鼓風(fēng)攪拌的時間 厭氧一層 厭氧一層的揮發(fā)酸要保證厭氧裝置出口的揮發(fā)酸低于5MEQ L為準(zhǔn) 如果厭氧一層的揮發(fā)酸低于厭氧裝置出口的揮發(fā)酸 說明厭氧一層以上的產(chǎn)甲烷菌含量低 也就是說超過了對應(yīng)污泥量的COD處理能力 即COD負(fù)荷高了或現(xiàn)在反應(yīng)器理的污泥量少了 這主要原因是沒有污泥時 只要PH合適并且在厭氧狀態(tài)下 就會有水解酸化發(fā)生 而與污泥是否存在無關(guān) 厭氧出口的揮發(fā)酸 應(yīng)控制在小于5MEQ l是控制加減負(fù)荷的重要依據(jù) 厭氧出口的SCOD與厭氧出口的VFA 69差 來說明有這些剩余的COD是厭氧裝置現(xiàn)在不能轉(zhuǎn)化為甲烷的量 堿度 是分析揮發(fā)酸的同時獲得的數(shù)據(jù) 來顯示該水的緩沖能力 所以厭氧進(jìn)水 厭氧一層和厭氧出水的堿度 是逐步增加的 一般要求厭氧出口堿度要高于15MEQ L 這樣系統(tǒng)對進(jìn)水的緩沖的能力較大 硫化物 亞硫酸鹽濃度抑制產(chǎn)甲烷菌的現(xiàn)象為 1 降低厭氧的去除率 2 厭氧出口的VFA快速提3 同樣COD濃度情況下 產(chǎn)沼氣量下降 工廠內(nèi)硫酸鹽的來源 1 淀粉中殘存的硫酸鹽和亞硫酸鹽 離交再生時 隨再生液排到污水處理 2 冷卻塔由于加硫酸 冷卻塔的排水含有硫酸鹽 亞硫酸鹽中毒的處理 當(dāng)確認(rèn)是由于亞硫酸鹽中毒時 采取以上措施 1 停止進(jìn)含亞硫酸鹽的廢水2 用清水置換厭氧裝置中的污水3 增長亞硫酸鹽廢水的停留時間 使亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫 而硫化氫在水中的溶解度低 可以擴散到大氣中 從而降低毒性 此時必須停止在調(diào)節(jié)池中的鼓風(fēng)攪拌 提高調(diào)節(jié)池的PH 鈣離子 鈣離子主要來自于 1 離交再生的排水中的鈣離子高于普通水中的鈣離子2 冷卻塔所排放的濃縮水 這主要決定于冷卻塔的濃縮倍數(shù) 鈣離子的濃度測定 可以采用循環(huán)水中鈣硬度的方法 但鈣離子濃度是40 的鈣硬度 碳酸鈣沉淀物是隨溫度升高 PH升高而溶解度降低的 而厭氧過程中溫度變化小 主要取決于PH 在PH 8的情況下 鈣離子濃度是100毫克 升的情況 結(jié)垢指數(shù)只有1 所以結(jié)垢的可能性較小 所以在實際運行時 只要保證厭氧和好氧的PH在7 5左右比較好 太高的PH將消耗更多的堿并導(dǎo)致結(jié)垢的發(fā)生 厭氧所需要的營養(yǎng)物 在我們的污水中 COD主要來自再生過程中所排放的糖 N主要來自離交再生過程中所釋放的氮 衛(wèi)生間排是中也富含N和P 流離的氨氮達(dá)到50毫克 升時 對厭氧將起到抑制作用 水中含有一定的PO4離子 當(dāng)濃度達(dá)到5毫克 升有利于防止水垢的生成 冷卻塔排污時 除特殊說明的非磷配方 否則循環(huán)水排污中富含磷酸鹽達(dá)到4 6毫克 升 有鍋爐的排污水中也含有磷酸根含量可以達(dá)到15毫克 升 通常情況下 厭氧出水NH4 N達(dá)到5毫克 升和PO43 濃度3毫克 升時 說明原水中的營養(yǎng)物滿足厭氧處理過程的要求 懸浮物 懸浮物對厭氧處理的影響較大 將產(chǎn)生產(chǎn)以下后果1 污泥洗出2 反應(yīng)器內(nèi)的PH下降很快 幾乎無法控制 3 懸浮物堵塞分布器 影響進(jìn)水水量 4 懸浮物沉積在反應(yīng)器內(nèi) 占據(jù)一定空間 影響反應(yīng)器的容積負(fù)荷 5 水中的懸浮物越低越好 并且這些懸浮物為有機物比較好 有機懸浮物 1 污泥洗出的原因 2 PH降低的原因3 停止進(jìn)水時間一天后 PH還在下降 繼續(xù)產(chǎn)沼氣 降低廢水中有機懸浮物的措施 1 生產(chǎn)排放點減少懸浮物排放 2 在調(diào)節(jié)池中保持高液位 增加停留時間 促進(jìn)這些懸浮水解和酸化 3 在調(diào)節(jié)池中保持6以上的PH 來促進(jìn)這些懸浮物水解和酸化 懸浮物為無機物 這些物質(zhì)可以是纖維 也可以是硅藻土或活性碳 這些無機懸浮物堵塞分布器和在反應(yīng)器內(nèi)留存的主要原因 1 分布器是魚刺管形式 開孔是15毫米 很容易堵塞2 上升流速低 只有0 6米 小時 這是由于UASB通常設(shè)計上升流速也不超過1米 這樣的上升的流速無法從反應(yīng)器中洗出 水中其他有毒物質(zhì)對厭氧的影響 余氯對污水處理的好氧部分和厭氧的污泥 都有殺菌作用 一但接觸余氯 這些污泥的活性是無法恢復(fù)的 來源 循環(huán)水中和生活水中 降低余氯的方式 1 增加停留時間 由于余氯是強氧化劑 所以其不穩(wěn)定 停留時間增長后會分解掉2 光線照射 促進(jìn)余氯分解 油的影響 食用油和植物油 對好氧和厭氧都有很大的影響 好氧處理原理 COD O2CO2 H2O 新生好氧污泥好氧活性污泥法是以活性污泥為主體 利用活性污泥中懸浮生長好氧微生物氧化分解污水中有機物質(zhì)的污水生物處理技術(shù) 好氧處理過程 吸附 代謝 固液分離 經(jīng)過一級處理的污水與二沉池底部回流的活性污泥同時進(jìn)入曝氣池混合后 在曝氣的作用下 混合液得到足夠的溶解氧并使活性污泥與污水充分接觸 污水中的膠體狀和溶解性有機物被活性污泥吸附 并被活性污泥中的微生物氧化分解 從而得以凈化 好氧處理的主要作用 去除經(jīng)厭氧處理后剩余的有機污染物去除水中的營養(yǎng)物質(zhì) N和P 氧化有異味的物質(zhì) H2S 降解和吸附懸浮的COD 好氧的控制參數(shù) DO TSS SVI 溫度 PH等溶解氧 在曝氣池中測定的溶解氧濃度是指示活性污泥系統(tǒng)工作狀況的良好參數(shù) 這個參數(shù)需每天檢查 正常運行下溶解氧的濃度應(yīng)在1到3mg l之間 在正常情況下 溶解氧偏低 現(xiàn)象 污泥顏色變黑 泡沫較多 原因 COD量比較高 暴氣不足 污泥濃度過高 在正常運行條件下 活性污泥系統(tǒng)中溶解氧濃度的提高就指示了活性污泥系統(tǒng)COD負(fù)荷的下降 或者是是流向活性污泥系統(tǒng)流量的下降 如無以上問題 可能的原因 1 PH和溫度的變化 2 可能是由引入活性污泥系統(tǒng)的有毒化品 藥劑 使污泥中毒而引起的 氧電極應(yīng)通過定期人工測定來檢查 同時應(yīng)每周清洗和校準(zhǔn)一次電極 溫度 為保證活性污泥系統(tǒng)良好的工作效率 有必要維持曝氣池內(nèi)溫度在20 35 之間 曝氣池的溫度需每天測定一次 PH 活性污泥系統(tǒng)的PH值須每天測定并應(yīng)在7到8 可能為7 5 PH電極應(yīng)定期由人工測定來檢查 且應(yīng)每周清洗和校準(zhǔn)一次 TSS分析同樣出水的TSS含量要定期分析 用這種方法來檢查污泥的沉淀性和二沉池的效果 出水的TSS濃度須低于50mg l 否則說明沉淀工況不良 須采取措施 如果TCOD減去SCOD高于75mg l則意味著二沉池工作不理想 污泥被洗出 之后可通過分析TSS來檢查 VSS 反應(yīng)了好氧污泥中的有機物 即有效成分 VSS TSS的范圍為70 80 低于70 說明污泥礦化或污泥泥齡較長 VSS TSS高于80 說明污泥中的有效成分太高 污泥容易碎并導(dǎo)致污泥膨脹 污泥體積指數(shù) SVI 和污泥濃度