污泥處理厭氧生物處理

污泥處理厭氧生物處理第1頁/共33頁§9-3污泥的厭氧消化AnaerobicDigestionofSludge第2頁/共33頁主要內(nèi)容一、厭氧生物處理基本原理二、厭氧消化的影響因素三、厭氧消化池的池型、構(gòu)造四、厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展五、消化池的運(yùn)行與管理第3頁/共33頁一、厭氧生物處理基本原理厭氧消化三階段理論厭氧消化的微生物第4頁/共33頁1、厭氧消化三階段理論（p353）由多種相互依存的細(xì)菌群來完成復(fù)雜的基質(zhì)混合物最終轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，并合成自身細(xì)胞物質(zhì)。每一階段各有其獨(dú)特的微生物類群。水解發(fā)酵階段：使碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪水解與發(fā)酵轉(zhuǎn)化為單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2、H2。產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：利用第一階段的產(chǎn)物產(chǎn)生乙酸、氫氣和二氧化碳等；產(chǎn)甲烷階段：甲烷菌利用乙酸、H2/CO2、丙酸、甲醇等為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基質(zhì)。

第5頁/共33頁2、參與各階段的m菌群(p354)水解發(fā)酵階段細(xì)菌、原生動(dòng)物和真菌(專性厭氧菌、兼性厭氧菌)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群和同型乙酸菌；(專性厭氧菌、兼性厭氧菌)甲烷菌（絕對(duì)厭氧菌）產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段第6頁/共33頁二．厭氧消化的影響因素

甲烷發(fā)酵階段是厭氧消化反應(yīng)的控制階段，因此厭氧反應(yīng)的各項(xiàng)影響因素也以對(duì)甲烷菌的影響因素為準(zhǔn)。

溫度因素泥齡與負(fù)荷攪拌與混合營養(yǎng)與C/N比氮的守恒和轉(zhuǎn)化有毒物質(zhì)酸堿度、pH值和消化液的緩沖作用

第7頁/共33頁1、溫度因素溫度與有機(jī)物負(fù)荷、產(chǎn)氣量關(guān)系;

消化溫度與消化時(shí)間的關(guān)系見;厭氧消化中的微生物對(duì)溫度的變化非常敏感，溫度的突然變化，對(duì)沼氣產(chǎn)量有明顯影響，溫度突變超過一定范圍時(shí)，則會(huì)停止產(chǎn)氣。根據(jù)采用消化溫度的高低，可以分為常溫消化（10～30℃）、中溫消化（30～35℃左右）和高溫消化（50～55℃）。第8頁/共33頁2、泥齡與負(fù)荷（p358）

負(fù)荷是決定有機(jī)物厭氧消化速率快慢的綜合性指標(biāo)，是厭氧消化的重要控制參數(shù)。負(fù)荷常以投配率表示（國內(nèi)）（1）投配率：中溫消化5～８％為宜。第9頁/共33頁（2）有機(jī)負(fù)荷率可以較好地反映有機(jī)物量與m量之間的相對(duì)關(guān)系一定范圍內(nèi)，F(xiàn)V↑，消化速率↑。（3）泥齡（p358）第10頁/共33頁4、營養(yǎng)與C/N比（p358）

C/N=（10～20：1）可供消耗的碳素少，氮素養(yǎng)料相對(duì)過剩，則容易造成系統(tǒng)中氨氮濃度過高，pＨ↑，出現(xiàn)氨中毒。

碳素多，氮素養(yǎng)料相對(duì)缺乏，細(xì)菌和其他微生物的生長繁殖受到限制，有機(jī)物的分解速度就慢、發(fā)酵過程就長；消化液緩沖能力低。若C/N比過低原料C/N比過高第11頁/共33頁5、氮的守恒和轉(zhuǎn)化硝酸鹽被還原成N2存在于系統(tǒng)中；細(xì)胞增殖很少，很少的氮轉(zhuǎn)化為細(xì)胞；大部分可生物降解的氮都轉(zhuǎn)化為消化液中的NH3，消化液中的氮的濃度高于進(jìn)入消化池的原污泥。第12頁/共33頁6、有毒物質(zhì)

有許多化學(xué)物質(zhì)能抑制厭氧消化過程中微生物的生命活動(dòng)，這類物質(zhì)被稱為抑制劑。抑制劑的種類也很多，包括部分氣態(tài)物質(zhì)、重金屬離子、酸類、醇類、苯、氰化物及去垢劑等。第13頁/共33頁7、酸堿度、pH值和消化液的緩沖作用

厭氧微生物的生命活動(dòng)、物質(zhì)代謝與pH有密切的關(guān)系，pH值的變化直接影響著消化過程和消化產(chǎn)物，不同的微生物要求不同的pH值，過高或過低的pH對(duì)微生物是不利的。甲烷細(xì)菌生長最適宜的pH值是6.8～7.2，消化系統(tǒng)內(nèi)必須存在足夠的緩沖物質(zhì)，即保持一定的堿度2000～3000mg/L（以CaCO3計(jì)），以中和產(chǎn)酸菌產(chǎn)生的過量酸。第14頁/共33頁揮發(fā)性脂肪酸（VFA）

是消化原料酸性消化的產(chǎn)物，同時(shí)也是甲烷菌的生長代謝的基質(zhì)。一定的揮發(fā)性脂肪酸濃度是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件，但過高的VFA會(huì)抑制甲烷菌的生長，從而破壞消化過程。第15頁/共33頁三、厭氧消化池的池型、構(gòu)造

污泥的厭氧消化是污泥穩(wěn)定處理最基本的方法。1、污泥消化設(shè)備的分類與構(gòu)造（１）傳統(tǒng)消化池：無攪拌，有分層現(xiàn)象，池容積利用率低，有浮渣層。（２）高速消化池：有加熱、攪拌第16頁/共33頁高速消化池（浮動(dòng)蓋式）第17頁/共33頁高速消化池負(fù)荷率：1.6～6.4kgVSS/(m3·d)攪拌：完全混合式加溫：消化速率↑進(jìn)料：連續(xù)；間歇停留時(shí)間：連續(xù)運(yùn)行＞10～15d第18頁/共33頁2、高速消化池池形與構(gòu)造（1）池形圓柱形：蛋形：大型消化池（p362）（2）構(gòu)造①污泥的投配、排泥及溢流系統(tǒng)第19頁/共33頁第20頁/共33頁②沼氣的收集與貯存設(shè)備（p363）利用貯氣柜調(diào)節(jié)產(chǎn)氣量和用氣量的平衡③攪拌機(jī)械法水力法污泥氣法聯(lián)合攪拌法（p363）第21頁/共33頁

④加熱1.池內(nèi)直接加熱：利用蒸汽直接加熱，或池內(nèi)盤管加熱設(shè)備簡單，熱效率高；蒸汽管周圍局部污泥過熱，影響細(xì)菌正常活動(dòng)，增加污泥含水率；盤管外壁結(jié)垢。2.池外間接預(yù)熱：用熱交換器或投配池在池外將新鮮污泥加熱后送入消化池預(yù)熱的是少量新鮮污泥，易于控制，是較理想的加熱方法。但加熱設(shè)備比較復(fù)雜。第22頁/共33頁四、厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展兩級(jí)厭氧生物處理兩相厭氧生物處理水解酸化預(yù)處理第23頁/共33頁1、兩級(jí)厭氧生物處理兩級(jí)消化原理：根據(jù)沼氣產(chǎn)生的規(guī)律設(shè)計(jì)。目的：節(jié)省能量（節(jié)省污泥加溫與攪拌的部分能量），能耗和電耗較低。特點(diǎn)：第一級(jí)：加熱（33～35℃）、攪拌；第二級(jí)：不加熱（20～26℃）、不攪拌（可視為污泥濃縮池用）。第24頁/共33頁2、兩相厭氧生物處理（p371）根據(jù)消化機(jī)理設(shè)計(jì)。將厭氧消化的第一、二階段和第三階段分別放在兩個(gè)消化池中進(jìn)行，使各自都有最佳的環(huán)境條件。改善厭氧消化條件，從而減少池容與能耗第25頁/共33頁設(shè)計(jì)參數(shù)：

第一相：n=100%；t停=1d

處于酸性消化階段(水解與發(fā)酵、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段)，第二相：n=（15～17）%；t停=6～6.5d

處于堿性消化階段（產(chǎn)甲烷階段）

兩相都需加熱、攪拌?？?cè)莘e?。患訜岷臒崃可?，攪拌能耗少；運(yùn)行管理方便第26頁/共33頁兩相厭氧流化床工藝流程第27頁/共33頁3、水解酸化預(yù)處理工藝

將厭氧過程控制在水解酸化階段，不再進(jìn)行堿性消化。這一階段的產(chǎn)物主要是小分子的有機(jī)物，易于生物降解。COD去除率不高水力停留時(shí)間短，總體積小。第28頁/共33頁五、消化池的運(yùn)行與管理1、消化污泥的培養(yǎng)馴化2、正常運(yùn)行的化驗(yàn)指標(biāo)3、正常運(yùn)行的控制參數(shù)4、消化池發(fā)生異?，F(xiàn)象時(shí)的管理第29頁/共33頁1、消化污泥的培養(yǎng)馴化（p371）（1）逐步培養(yǎng)法（2）一次培養(yǎng)法第30頁/共33頁2、正常運(yùn)行的化驗(yàn)指標(biāo)產(chǎn)氣率沼氣成分；投配污泥含水率：94～96%有機(jī)物含量：60～70有機(jī)