水污染控制工程污水厭氧生物處理t丨50

第十七章污水的厭氧生物處理第一節(jié)厭氧生物處理的基本原理第二節(jié)厭氧生物處理方法第三節(jié)厭氧生物處理法的設(shè)計第四節(jié)厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用第一節(jié)厭氧生物處理的基本原理厭氧生物處理的特點

1、優(yōu)點能耗少、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)低，適用于高濃度有機(jī)廢水的處理；污泥產(chǎn)量及營養(yǎng)需求少；產(chǎn)生甲烷，可作潛在能源；可承受較高的有機(jī)負(fù)荷，并實現(xiàn)HRT與SRT的有效分離。2、缺點運(yùn)行啟動時間長、控制要求高；難以一次性實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放；處理效果受溫度的影響大。厭氧生物處理的發(fā)展

1、歷史沿革問世至今已百余年；經(jīng)歷四個不同發(fā)展時期：20世紀(jì)20年代前：主要用于生活污水（糞便）處理。如法國的自動凈化器（1881年）、英國的化糞池（1895年）和德國的Imhoff池（1905年）；20世紀(jì)50年代前：應(yīng)用于污泥的穩(wěn)定化處理（普通污泥消化池）；20世紀(jì)50年代后：應(yīng)用于各種高濃度有機(jī)（工業(yè)）廢水處理。20世紀(jì)70年代后：開發(fā)和應(yīng)用新型、高效厭氧處理工藝，應(yīng)用迅速推廣。2、工藝類型第一代厭氧反應(yīng)器工藝（傳統(tǒng)型污泥消化池和廢水厭氧反應(yīng)器）：20世紀(jì)50~60年代前應(yīng)用于污泥的穩(wěn)定化和污水處理處理；時間長、容積大、效率低。HRT=SRT；第二代厭氧反應(yīng)器工藝（兩相及UASB工藝等）：20世紀(jì)70年代后應(yīng)用于污水處理；時間短、容積大大縮小、效能提高。SRT＞HRT（SRT與HRT分離）；第三代厭氧反應(yīng)器工藝（分相多級工藝等）：20世紀(jì)90年代后應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水處理；時間更段、容積更小、效能更高。SRT＞＞HRT（SRT與HRT分離、微生物分相、復(fù)合流態(tài)）。3、應(yīng)用現(xiàn)狀

污泥的厭氧處理面對的是固態(tài)有機(jī)物，所以稱為消化。消化過程液化(酸化)液態(tài)污泥的pH迅速下降，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中有機(jī)酸是主體氣化(甲烷化)產(chǎn)生消化氣，主體是CH4兩階段:四階段:大分子有機(jī)物(碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等)水解細(xì)菌的胞外酶水解的和溶解的有機(jī)物酸化產(chǎn)酸細(xì)菌有機(jī)酸醇類醛類等H2，CO2乙酸化乙酸細(xì)菌乙酸甲烷化甲烷細(xì)菌CH4甲烷細(xì)菌CH4低溫15~25℃，中溫30~35℃，高溫50~55℃影響厭氧的環(huán)境因素溫度pH氧化還原電位有毒物質(zhì)產(chǎn)酸菌：4.5~7.0，產(chǎn)甲烷菌：6.5~8.0，最佳：6.5~7.5堿度：2000mg/l不產(chǎn)甲烷菌：－100~＋100mv產(chǎn)甲烷菌：－350~－400mv甲烷菌專性厭氧，且處理系統(tǒng)中不能含有濃度過高的SO42-，SO32-。污水和泥液中的堿度有緩沖作用，如果有足夠的堿度中和有機(jī)酸，其pH有可能維持在6.8以上，酸化和甲烷化兩大類細(xì)菌就可以共存，從而消除分階段現(xiàn)象。厭氧法與好氧法相比，降解較不徹底，放出的熱量少，反應(yīng)速度低。主要用于污泥的消化、高濃度有機(jī)廢水和溫度較高的有機(jī)工業(yè)廢水的處理。影響甲烷菌生長的因素pH：6.8~7.2溫度：35~38oC、52~55oC第二節(jié)節(jié)污污水水的厭厭氧生生物處處理方方法一、化化糞池池化糞池池例圖圖用于處處理來來自廁廁所的的糞便便廢水水。曾曾廣泛泛用于于不設(shè)設(shè)污水水廠的的合流流制排排水系系統(tǒng)。。還可可用于于郊區(qū)區(qū)的別別墅式式建筑筑。二、厭厭氧生生物濾濾池優(yōu)點：：處理理能力力高；；濾池池內(nèi)可可以保保持很很高的的微生生物濃濃度；；不需需另設(shè)設(shè)泥水水分離離設(shè)備備，出出水SS較低；；設(shè)備備簡單單、操操作方方便。。缺點：：濾料料費(fèi)用用較高高；濾濾料易易堵塞塞，尤尤其是是下部部，生生物膜膜很厚厚；堵堵塞后后，沒沒有簡簡單有有效的的清洗洗方法法。因因此，，懸浮浮物高高的廢廢水不不適用用。特點：：1、生生物濃濃度高高，有有機(jī)負(fù)負(fù)荷率率較高高2、抗抗沖擊擊負(fù)荷荷能力力高3、無無需回回流，，無污污泥流流失4、升升流式式SS≤≤200mg/l類型：升流式式降流式式三、厭厭氧接接觸法法對于懸懸浮物物較高高的有有機(jī)廢廢水，，可以以采用用厭氧氧接觸觸法，，它實實際上上是厭厭氧活活性污污泥法法，不不需要要曝氣氣而需需要攪攪拌、、需要要脫氣氣。主要特特征：：在厭氧氧器后后設(shè)沉沉淀池池，污污泥進(jìn)進(jìn)行回回流，，使反反應(yīng)器器內(nèi)維維持較較高的的污泥泥濃度度，降降低水水力停停留時時間。。有關(guān)技技術(shù)措措施：：1、在在反應(yīng)應(yīng)器與與沉淀淀池之之間設(shè)設(shè)脫氣氣器2、在在反應(yīng)應(yīng)器與與沉淀淀池之之間設(shè)設(shè)冷卻卻器（（35℃-15℃）），抑抑制甲甲烷菌菌活動動3、投投加混混凝劑劑四、上上流式式厭氧氧污泥泥床反反應(yīng)器器(UASB)試驗結(jié)結(jié)果證證明，，良好好的污污泥床床，有有機(jī)負(fù)負(fù)荷率率和去去除率率高，，不需需要攪攪拌設(shè)設(shè)備，，能適適應(yīng)負(fù)負(fù)荷沖沖擊和和溫度度與pH的變化化。上流式式厭氧氧污泥泥床反反應(yīng)器器結(jié)構(gòu)組成：集生物物反應(yīng)應(yīng)與沉沉淀于于一體體1、進(jìn)進(jìn)水配配水系系統(tǒng)：：均勻勻布水水、水水利攪攪拌2、反反應(yīng)區(qū)區(qū)：顆顆粒污污泥區(qū)區(qū)40—80mg/l懸浮污污泥區(qū)區(qū)10—30mg/l3、三相分分離器器：由由沉淀淀區(qū)、、回流流縫、、氣封封組成成，將將沼氣氣、污污泥和和廢水水三相相分離離4、氣室：：集氣氣5、廢廢水排排出系系統(tǒng)顆粒污污泥形形成機(jī)機(jī)理顆粒污污泥：：密實實、邊邊緣圓圓滑的的顆粒粒，直直徑為為0.5——4mm，，、反應(yīng)區(qū)區(qū)：顆顆粒污污泥區(qū)區(qū)和懸懸浮污污泥區(qū)區(qū)形成機(jī)機(jī)理：：晶核核假說說—Lettinga電中和和作用用—Mahoney胞外多多聚物物架橋橋作用用—Samson影響顆顆粒污污泥形形成的的因素素1、溫溫度：：中溫溫或高高溫2、接接種污污泥的的數(shù)量量和質(zhì)質(zhì)量3、堿堿度：：750——1000mg/l4、廢水性性質(zhì)：：C/N高5、水水力負(fù)負(fù)荷和和有機(jī)機(jī)負(fù)荷荷：顆粒污污泥的的類型型顆粒污污泥的的類型型（1）桿菌菌顆粒粒：緊緊密球球形顆顆粒，，主要要由桿桿狀菌菌、絲絲狀菌菌組成成；顆顆粒直直徑1~3mm。（2）絲菌菌顆粒粒：顆顆粒大大致呈呈球形形，主主要由由松散散互卷卷的絲絲狀菌菌組成成，絲絲狀菌菌附著著在惰惰性粒粒子表表面；；顆粒粒直徑徑1~5mm。（3）球球菌菌顆顆粒粒：：精精密密球球狀狀顆顆粒粒，，主主要要由由甲甲烷烷八八疊疊球球菌菌組組成成；；顆顆粒粒直直徑徑0.1~1.5mm。顆粒粒污污泥泥的的形形成成過過程程UASB初次次啟啟動動的的操操作作原原則則最初初的的污污泥泥負(fù)負(fù)荷荷低低于于0.1~0.2kgCODcr/kgMLSS.d；在廢廢水水中中原原有有和和分分解解產(chǎn)產(chǎn)生生的的VFA有效效分分解解之之前前，，不不應(yīng)應(yīng)提提高高反反應(yīng)應(yīng)器器負(fù)負(fù)荷荷；；反應(yīng)應(yīng)器器內(nèi)內(nèi)的的環(huán)環(huán)境境條條件件應(yīng)應(yīng)控控制制在在有有利利于于產(chǎn)產(chǎn)甲甲烷烷菌菌繁繁殖殖之之范范圍圍內(nèi)內(nèi)；；接種種污污泥泥量量應(yīng)應(yīng)盡盡可可能能多多，，一一般般應(yīng)應(yīng)為為10~15kgVSS/m3；控制制一一定定的的上上升升流流速速，，允允許許多多余余（（穩(wěn)穩(wěn)定定差差））的的污污泥泥洗洗脫脫掉掉，，而而截截留留重重質(zhì)質(zhì)污污泥泥。。主要要設(shè)設(shè)計計參參數(shù)數(shù)表面面水水力力負(fù)負(fù)荷荷（（上上升升流流速速u，m/h）；；有機(jī)機(jī)容容積積負(fù)負(fù)荷荷（（OLR，kgCODcr/m3.d）；；反應(yīng)應(yīng)區(qū)區(qū)高高度度（（h）。?！裥涡纬沙尚跣跄孕晕畚勰嗄鄬訉訒r時：：u=0.5m/h（最最大大1.5m/h），，相相應(yīng)應(yīng)的的OLR為5~6kgCODcr/m3.d，反反應(yīng)應(yīng)區(qū)區(qū)高高度度一一般般為為6m為宜宜；；●完完全全為為顆顆粒粒污污泥泥床床時時：：u=0.6~0.9m/h（最最大大1.5m/h），，相相應(yīng)應(yīng)的的OLR為10~20kgCODcr/m3.d或以以上上，，反反應(yīng)應(yīng)區(qū)區(qū)高高度度一一般般為為3.5~6m；表面面水水力力負(fù)負(fù)荷荷（（上上升升流流速速u，m/h）重要要的的工工藝藝設(shè)設(shè)計計參參數(shù)數(shù)；；決定定UASB的截截面面積積（（A）；；與顆顆粒粒污污泥泥的的沉沉降降速速度度和和進(jìn)進(jìn)水水水水質(zhì)質(zhì)有有關(guān)關(guān)。。有機(jī)機(jī)容容積積負(fù)負(fù)荷荷（（OLR，kgCODcr/m3.d）有機(jī)機(jī)容容積積負(fù)負(fù)荷荷（（OLR，kgCODcr/m3.d）重要要工工藝藝設(shè)設(shè)計計參參數(shù)數(shù)；；決定定UASB的處處理理效效能能；；與所所需需達(dá)達(dá)到到的的處處理理要要求求和和進(jìn)進(jìn)水水水水質(zhì)質(zhì)有有關(guān)關(guān)。。三相相分分離離器器的的設(shè)設(shè)計計集氣氣罩罩安安裝裝角角度度α=45°°~60°°；沉淀淀區(qū)區(qū)表表面面水水力力負(fù)負(fù)荷荷≤≤0.7m3/m2.h；水流流通通過過縫縫隙隙的的流流速速≤≤2.0m/h；集氣氣室室間間縫縫隙隙的的總總截截面面積積不不小小于于反反應(yīng)應(yīng)器器截截面面積積的的15%~20%；集氣氣室室高高度度1.0~1.5m；氣封封交交叉叉板板重重疊疊10~20cm。布水水系系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)設(shè)計計作用用：：均均勻勻布布水水是是保保證證處處理理效效果果的的重重要要條條件件；；原則則：：采采用用大大阻阻力力配配水水系系統(tǒng)統(tǒng)；；方式式：：間間歇歇式式、、脈脈沖沖式式、、連連續(xù)續(xù)式式、、組組合合式式；；布置置：：多多點點布布水水，，每每個個點點的的服服務(wù)務(wù)面面積積為為1~3m2。水封封高高度度作用用：：保保證證集集氣氣；；原則則：：不不堵堵塞塞；；計算算：：H=H1-H2=（h1+h2）-H2。沼氣氣產(chǎn)產(chǎn)量量及及其其成成分分1mol（16g）的的甲甲烷烷相相當(dāng)當(dāng)于于64gCODcr；氧化化l.0gCODcr或BOD5可產(chǎn)產(chǎn)生生0.35L的CH4；CODcr濃度度越越低低，，單單位位重重量量有有機(jī)機(jī)物物的的產(chǎn)產(chǎn)氣氣率率越越高高。。在在實實際際工工程程中中，，高高濃濃度度有有機(jī)機(jī)廢廢水水的的產(chǎn)產(chǎn)氣氣率率能能接接近近理理論論值值，，而而低低濃濃度度有有機(jī)機(jī)廢廢水水則則一一般般低低于于理理論論值值；；穩(wěn)態(tài)態(tài)運(yùn)運(yùn)行行時時，，沼沼氣氣中中的的CH4含量量和和CO2的含含量量基基本本穩(wěn)穩(wěn)定定。。甲甲烷烷的的含含量量一一般般為為65%~75%，二二氧氧化化碳碳的的含含量量為為20%~30%。當(dāng)當(dāng)沼沼氣氣中中含含有有H2S氣體體時時，，反反應(yīng)應(yīng)器器將將受受到到嚴(yán)嚴(yán)重重的的抑抑制制而而使使甲甲烷烷和和二二氧氧化化碳碳的的含含量量大大大大降降低低。。上流流式式厭厭氧氧污污泥泥床床——濾濾層層反反應(yīng)應(yīng)器器(UBF)UASB+AFEGSB反應(yīng)應(yīng)器器IC反應(yīng)應(yīng)器器五、、分分段段厭厭氧氧處處理理法法第一一段段：：水水解解和和液液化化有有機(jī)機(jī)物物為為有有機(jī)機(jī)酸酸；；緩緩沖沖和和稀稀釋釋負(fù)負(fù)荷荷沖沖擊擊與與有有害害物物質(zhì)質(zhì)，，并并將將截截留留難難降降解解的的固固態(tài)態(tài)物物質(zhì)質(zhì)。。第二段：：保持嚴(yán)嚴(yán)格的厭厭氧條件件和pH，以利于甲甲烷菌的的生長；；降解、、穩(wěn)定有有機(jī)物，，產(chǎn)生含含甲烷較較多的消消化氣，，并截留留懸浮固固體，以以改善出出水水質(zhì)質(zhì)。六、厭氧生物轉(zhuǎn)盤厭氧生物轉(zhuǎn)盤與好氧生物轉(zhuǎn)盤大體相同，微生物附著在惰性的介質(zhì)上，它完全或部分淹沒在水中，廢水中同時保持一定數(shù)量的懸浮物。七、厭氧流化床法厭氧流化床法與好氧流化床法相似，但它是在厭氧條件下，封閉水力循環(huán)式的生物濾池反應(yīng)器。

八、厭氧氧折流板板反應(yīng)器器（ABR））第三節(jié)厭厭氧生生物處理理法的設(shè)設(shè)計一、流程程和設(shè)備備的選擇擇處理工藝藝的選擇擇消化溫度度采用單級級或兩級級(段)消化化內(nèi)容二、厭氧氧反應(yīng)器器的設(shè)計計計算確定定反應(yīng)器器容積的的常用參參數(shù)是負(fù)負(fù)荷率N和消化時時間t，公式為：：產(chǎn)氣量一一般可按按0.4~0.5m3/kg(COD)進(jìn)行估算算。三、消消化池的的熱量計計算包括將廢水提提高到池溫所所需的熱量和和補(bǔ)償池壁、、池蓋所散失失的熱量。提高廢水溫度度所需的熱量量為Q1：通過池壁、池池蓋等散失的的熱量Q2與池子構(gòu)造和和材料有關(guān)，，可用下式估估算：第四節(jié)厭氧氧和好氧技術(shù)術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用用有些廢水含有有很多復(fù)雜的的有機(jī)物，對對于好氧生物物處理而言是是屬于難生物物降解或不能能降解的，但但這些有機(jī)物物往往可以通通過厭氧菌分分解為較小分分子的有機(jī)物物，而那些較較小分子的有有機(jī)物可以通通過好氧菌進(jìn)進(jìn)一步分解。。采用缺氧與好好氧工藝相結(jié)結(jié)合的流程，，可以達(dá)到生