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，將廢水中的各種復雜有機物分解轉(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、有機負荷等；另一類是環(huán)境要素，如溫度、pH值、氧化復原電位、有毒物質(zhì)等。產(chǎn)甲烷細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)酸細菌對酸堿度不及甲烷細菌敏感，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用中，由于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷大多在同一構筑物內(nèi)進展，故為了維持平衡，防止過多的酸積累，常堅持反響器內(nèi)的pH值在6.5～7.5(最好在6.8～7.2)的范圍內(nèi)。pH值對產(chǎn)甲烷菌活性的影響三、氧化復原電位無氧環(huán)境是嚴厲厭氧的產(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原電位條件的重要要素，但不是獨一要素。

四、有毒物質(zhì)包括有毒有機物、重金屬離子和一些陰離子等。對有機物來說，帶醛基、雙鍵、氯取代基、苯環(huán)等構造，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。5.3厭氧反響器一、厭氧工藝的有關術語〔1〕上流速度〔外表速度或外表負荷〕〔2〕水力停留時間〔HRT〕〔3〕反響器中的污泥量〔4〕反響器的有機負荷〔OLR〕：分為容積負荷〔VLR〕和污泥負荷〔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池內(nèi)實現(xiàn)，構造較簡單。缺乏持留或補充厭氧活性污泥的特殊安裝，消化器中難以堅持大量的微生物細胞。對無攪拌的消化器，還存在料液的分層景象嚴重，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充厭氧活性污泥的缺陷，在消化池侯設沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，構成了厭氧接觸法。厭氧接觸氧化法的工藝流程為：厭氧接觸法的特點:〔a〕經(jīng)過污泥回流，堅持消化池內(nèi)污泥濃度較高，普通為10～15g/L，耐沖擊才干強〔b〕消化池的容積負荷較普通消化池高；〔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備；〔f〕厭氧接觸法存在混合液難于在沉淀池中進展固液分別的缺陷。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，多用鋼構造或鋼筋混凝土構造，上流式厭氧污泥床反響器的特點：UASB布置結果表示圖布水區(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，當廢水經(jīng)過填料層時，在填料外表的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機物被降解，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，又因生物膜停留時間長，平均停留時間長達100天左右，因此可接受的有機容積負荷高，COD容積負荷為2～16kgCOD/(m3·d)，且耐沖擊負荷才干強；〔b〕廢水與生物膜兩相接觸面大，強化了傳質(zhì)過程，因此有機物去除速度快；〔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備；〔d〕啟動或停頓運轉(zhuǎn)后再啟動比前述厭氧工藝法時間短?！瞖〕處置含懸浮物濃度高的有機廢水，易發(fā)生堵塞，尤以進水部位更嚴重。濾池的清洗也還沒有簡單有效的方法。5、厭氧流化床

厭氧流化床的根本原理：

厭氧流化床的特點：〔a〕載體顆粒細，比外表積大，可高達2000～3000m2/m3左右，使床內(nèi)具有很高的微生物濃度，因此有機物容積負荷大，普通為10～40kgCOD/m3·d，水力停留時間短，具有較強的耐沖擊負荷才干，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定；〔b〕載體處于流化形狀，無床層堵塞景象，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，強化了傳質(zhì)過程，從而具有較高的有機物凈化速度；〔d〕床內(nèi)生物膜停留時間較長，剩余污泥量少；〔e〕構造緊湊、占地少以及基建投資省等?！瞗〕但載體流化耗能較大，且對系統(tǒng)的管理技術要求較高。為了降低動力耗費和防止床層堵塞，可采取如下措施：〔a〕間歇性流化床工藝〔b〕盡能夠取質(zhì)輕、粒細的載體，如粒徑20～30m、相對密度1.05～1.2g/cm3的載體。堅持低的回流量，甚至免除回流就可實現(xiàn)床層流態(tài)化。6、兩步厭氧法和復合厭氧法厭氧消化反響分別在兩個獨立的反響器中進展，每一反響器完成一個階段的反響，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易非密閉安裝、在常溫、較寬pH值范圍條件下運轉(zhuǎn)；第二步反響器那么要求嚴厲密封、嚴厲控制溫度和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:〔a〕耐沖擊負荷才干強，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，防止了一步法不耐高有機酸濃度的缺陷；〔b〕兩階段反響不在同一反響器中進展，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廢水〔d〕但兩步法設備較多，流程和操作復雜。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、消化設備消化污泥的主要構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

細菌的活動與溫度有關，普通可根據(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，使有機物分解遭到抑制。對于污泥處置來說，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?！?〕有毒