【环境课件】第十五章 厌氧生化法.ppt
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1、嘱 艺 违 砸 凿 樱 肺 蜕 帛 裕 舱 励 襟 痛 涩 互 事 肇 息 硒 恍 隘 苗 揖 直 媚 省 乔 鸣 阁 间 雨 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 第十五章 厌氧生化法 第一节 厌氧法的基本原理 第二节 厌氧法的影响因素 第三节 厌氧法的工艺和设备 第四节 厌氧消化过程动力学 第五节 厌氧产气量的计算 第六节 厌氧反应器的设计 第七节 厌氧设备的运行管理 罐 稽 伏 塘 拣 鲁 盛 泰 众 彪 旋 萌 卒 瓷 门 鸡 盂 键 偷 斟 罩 珐 工 瓷 茵 擂 粘 使 夫 浊 一 银 【 环 境 课
2、 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点: (1)既适用于高浓度废水,又适用于中低浓度废水。 (2)能耗低:厌氧法产生的沼气可作为能源。 (3)负荷高:厌氧法为210kgCOD/m3d。 (4)剩余污泥量少,且其浓缩性、脱水性良好。 (5)氮、磷营养需要量少:厌氧法的C:N:P为100:2.1:0.5 (6)厌氧处理过程有一定的杀菌作用。 (7)厌氧活性污泥可以长期贮存。 厌氧生物处理法也存在下列缺点: (1)厌氧微生物增殖缓慢,设备启动时间长。 (2)出水往往达不到排放标准,需要进一步处理
3、。 (3)厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。 垫 册 若 咸 胳 撤 疤 藏 蔡 皿 津 明 熄 匡 麦 账 宁 惺 路 梁 娃 诬 咬 呆 缝 芳 蔷 肮 巩 砸 柠 翱 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 第一节 厌氧法的基本原理 废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧 微生物(包括兼氧微生物)的作用,将废水中的各种复杂有 机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程,也称为厌氧 消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体 ,而以化合态氧、碳、硫、氢等为受氢体。 牌 护 替 芥 司 逊 吓 符
4、枢 戚 综 碘 芝 畜 瓜 疫 毯 起 挺 同 眠 棕 救 玛 刷 洗 痰 阵 嘿 侈 仗 貌 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细菌完成的复 杂的微生物学过程。将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段: 第一阶段为水解酸化阶段 第二阶段为产氢产乙酸阶段 第三阶段为产甲烷阶段 榆 廷 授 殿 岸 颠 瘩 便 中 赊 塑 页 籽 房 仅 舞 噬 畏 僵 棺 嗣 好 读 蹬 炒 啤 悸 煞 斡 鲍 漓 毛 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件
5、 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 第一阶段 水解酸化阶段 复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作 用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,分 解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较 高级脂肪酸。 碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解酸化过程 履 搬 踌 倔 骇 志 鞠 拜 理 宫 捐 良 涎 码 铂 扼 野 噪 继 患 厌 透 靠 踊 呐 藤 悄 吴 斟 宰 阶 挟 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 第二阶段 产氢产乙酸阶段 在产氢产乙酸细菌的作用下,第一阶段产生的各种 有机酸被
6、分解转化成乙酸和H2,在降解奇数碳素有机酸时还 形成CO2。 第三阶段 产甲烷阶段 产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷 。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成,一组把氢和二 氧化碳转化成甲烷,另一组从乙酸或乙酸盐脱控产生甲烷, 前者约占总量的1/3,后者约占2/3。 元 脸 欠 践 镍 贿 背 蕴 沙 贿 勒 幌 来 屹 沏 止 迂 郊 俞 嘶 茶 齿 唱 舒 猩 债 划 塘 销 吓 垮 宽 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 第二节 厌氧法的影响因素 甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段,因此
7、厌 氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。 一、温度条件 温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因 素之一。各类微生物适宜的温度范围是不同的,一般认为, 产甲烷菌的温度范围为560,在35和53上下可以分别 获得较高的消化效率,温度为4045时,氧消化效率较低 。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时间 内温度升降5,沼气产量明显下降,波动的幅度过大时,甚 至停止产气。温度的波动,不仅影响沼气产量,还影响沼气 中的甲烷含量,此其高温消化对温度变化更为敏感。 祝 仙 眼 曲 摹 绒 棉 烤 奴 犀 雾 皱 摇 明 咏 恿 抗 失 挤 映 瑶 杉 纽 耶 莆 液 展 舶 播
8、 起 颠 渤 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 二、pH值 pH值条件失常首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用 受抑制,使产酸过程所形成的有机酸不能被正常地代谢降解 ,从而使整个消化过程的各阶段间的协调平衡丧失。若pH值 降到5以下,对产甲烷菌毒性较大,同时产酸作用本身也受抑 制,整个厌氧消化过程即停滞。即使pH值恢复到7.0左右,厌 氧装置的处理能力仍不易恢复;而在稍高pH值时,只要恢复 中性,产甲烷菌能较快地恢复活性。所以厌氧装置适宜在中 性或稍偏碱性的状态下运行。最适pH值为7.07.2,pH6.6 7.4
9、较为适宜。 溜 斤 虐 丧 傀 卧 殴 临 叭 禾 肾 苦 我 仇 恤 日 榷 洼 骏 坞 攀 总 氦 叶 觅 阴 律 笛 拎 并 搽 寡 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 三、氧化还原电位 无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一, 产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始繁殖的环境条 件是氧化还原电位不能高于-330mV, 相当于2.361056L水中 有1mol氧。 在厌氧消化全过程中,不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成 ,氧化还原电位为+0.1-0.1V,而在产甲烷阶段,氧化还原 电位须控制为-
10、0.3-0.35V(中温消化)与-0.560.6V(高 温消化),常温消化与中温相近。产甲烷阶段氧化还原电位的 临界值为-0.2V。 坎 湛 烹 耕 仕 粘 藻 厘 黍 境 般 巢 炒 镐 足 顽 竿 沪 从 蒜 栗 埂 鸣 倾 豪 境 沥 眠 崇 箍 俏 遵 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 四、有机负荷 在一定范围内,随着有机负荷的提高,产气率趋向下 降,而消化器的容积产气量则增多,反之亦然。 若有机负荷过高,则产酸率将大于用酸(产甲烷)率 ,挥发酸将累积而使pH值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行, 严重时
11、产甲烷作用停顿,系统失败,并难以调整复苏。此外, 有机负荷过高,则过高的水力负荷还会使消化系统中污泥的流 失速率大于增长速率而降低消化效率。若有机负荷过低,物料 产气率或有机物去除率虽可提高,但容积产气率降低,反应器 容积将增大,使消化设备利用效率降低,投资和运行费用提高 。 滩 兹 撩 痊 掇 蝎 漏 水 刃 螺 坑 急 鬃 致 寄 戴 岳 痪 织 呼 潭 瓣 鼓 浮 波 台 傲 谋 翼 嘛 抗 须 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 五、厌氧活性污泥 厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附 的有机物、
12、无机物组成。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化 的效能有密切的关系。性状良好的污泥是厌氧消化效率的基 础保证。厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉 淀性能,前者主要取决于活微生物的比例及其对废物的适应 性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不 产甲烷菌数量相适应的水平。活性污泥的沉淀性能与污泥的 凝聚性有关、与好氧处理一样,厌氧活性污泥的沉淀性能也 以SVI衡量。 鹏 番 心 诽 棺 瞻 囊 召 利 级 胜 宰 蝎 怜 松 盟 蓝 沽 法 膏 苑 咽 懒 柿 因 郎 肿 敌 棕 尖 眨 享 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第
13、十 五 章 厌 氧 生 化 法 六、搅拌和混合 混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅 拌的厌氧消化池,池内料液常有分层现象。通过搅拌可消除 池内梯度,增加食料与微生物之间的接触,避免产生分层, 促进沼气分离。在连续投料的消化池中,还使进料迅速与池 中原有料液相混匀。 搅拌的方法有:(1)机械搅拌器搅拌法;(2)消 化液循环搅拌法;(3)沼气循环搅拌法等。其中沼气循环 搅拌,还有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的底物被细菌利用 ,提高甲烷的产量。 垂 欢 拙 谆 缸 洪 多 讽 盗 厩 鳞 揩 感 肮 圣 膊 帐 坊 宪 抖 谜 裁 缀 酌 溢 穗 驾 臀 冶 巴 芥 劝 【 环 境 课
14、件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 七、废水的营养比 一般认为,厌氧法中碳:氮:磷控制为20O300:5:1 为宜。此比值大于好氧法中100:5:1,这与厌氧微生物对碳素 养分的利用率较好氧微生物低有关。在碳、氮、磷比例中, 碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。 在厌氧处理时提供氮源,除满足合成菌体所需之外 ,还有利于提高反应器的缓冲能力。若氮源不足,不仅厌氧 菌增殖缓慢,而且消化液缓冲能力降低。相反,若氮源过剩 ,氮不能被充分利用,将导致系统中氨的过分积累,抑制产 甲烷菌的生长繁殖,使消化效率降低。 末 彦 闽 毙 翻 蒸 疲
15、 戴 内 亏 净 壹 蒜 蕾 柔 渔 蒸 阴 凉 愈 滩 缺 恬 责 勃 咒 解 蟹 冈 膘 蒙 酉 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 八、有毒物质 抑制物质浓度/(mg/L)抑制物质浓度/(mg/L) 挥发性脂肪酸2000Na35005500 氨氮15003000Fe1710 溶解性硫化物200Cr6+3 Ca25004500Cr3+500 Mg10001500Cd150 K25004500 共 锗 兜 鹿 淌 赴 殊 骑 巫 蒲 捅 糠 驰 缩 龚 录 猾 找 苑 曙 摄 遵 棉 蒲 撞 宾 幽 桅 香
16、仍 抛 陛 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 第三节 厌氧法的工艺和设备 一、普通厌氧消化池 废水定期或连续进入池中 ,经消化的污泥和废水分别由消化 池底和上部排出,所产沼气从顶部 排出。 为了使进料和厌氧污泥充 分接触、使所产的沼气气泡及时逸 出而设有搅拌装置,常用搅拌方式 有三种:(1)池内机械搅拌;(2 )沼气搅拌;(3)循环消化液搅拌 。 卤 判 芽 关 账 稻 诵 揭 洽 范 剔 瘴 洁 黔 吱 筏 峨 恫 欲 致 铣 汉 耻 歌 褐 橱 汉 蚂 功 矾 酮 闰 【 环 境 课 件 】 第 十 五
17、章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 常用加热方式有三种:(1)废水在消化池外先经热 交换器预热到定温再进入消化池;(2)热蒸汽直接在消化器 内加热;(3)在消化池内部安装热交换管。 普通消化池一般的负荷,中温为23kgCOD/m3d,高 温为56kgCOD/m3d。 普通消化池的特点是可以直接处理悬浮固体含量较 高或颗粒较大的料液。厌氧消化反应与固液分离在同一个池 内实现,结构较简单。但缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特 殊装置,消化器中难以保持大量的微生物细胞;对无搅拌的 消化器,还存在料液的分层现象严重,微生物不能与料液均 匀接触,温度也不均匀,
18、消化效率低等缺点。 澄 图 回 览 污 既 诽 锻 俩 活 唉 蔑 存 菊 涎 腕 垄 绝 敲 不 俩 死 衡 佳 骂 桂 旺 孝 昨 吩 蛤 品 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 二、厌氧接触法 为克服普通消化池不 能持留或补充厌氧活性污泥的 缺点,在消化池后设沉淀池, 将沉淀污泥回流至消化池,形 成了厌氧接触法,其工艺流程 如右图所示。该系统既使污泥 不流失、出水水质稳定,又可 提高消化池内污泥浓度,从而 提高设备的有机负荷和处理效 率。 邯 掉 疆 哨 诧 裂 窟 库 庙 仪 追 熙 济 诊 想 柔 婆
19、 褒 镁 连 仗 疑 喧 乐 饰 锁 勾 尧 椒 泣 缝 押 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果,目前采 用以下几种方法脱气:(1)真空脱气,由消化池排出的混 合液经真空脱气器,将污泥絮体上的气泡除去,改善污泥的 沉淀性能;(2)热交换器急冷法,将从消化池排出的混合 液进行急速冷却,如中温消化液35冷到1525,可以控 制污泥继续产气,使厌氧污泥有效地沉淀;上页图是设真空 脱气器和热交换器的厌氧接触法工艺流程;(3)絮凝沉淀 ,向混合液中投加絮凝剂,使厌氧污泥易凝聚成大颗粒
20、,加 速沉降;(4)用超滤器代替沉淀他,以改善固液分高效果 。 铀 植 捶 莹 薄 况 刊 瞧 琉 躇 乎 敌 咐 蔗 堆 沧 攀 马 同 赖 职 墟 泅 绅 诫 茨 乌 贮 妓 卒 疾 匝 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 厌氧接触法的特点:(1)通过污泥回流,保持消 化池内污泥浓度较高,一般为1015g/L,耐冲击能力强;( 2)消化池的容积负荷较普通消化池高,中温消化时,一般 为210kgCOD/m3d,水力停留时间比普通消化池大大缩短 ,如常温下,普通消化池为1530天,而接触法小于10天; (3)可
21、以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液, 不存在堵塞问题;(4)混合液经沉淀后,出水水质好,但 需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。厌氧接触法还存在 混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点。 针 绝 髓 示 馏 转 撑 占 拴 侥 泪 续 挛 眉 缔 澡 杭 嘘 陪 蹲 奠 蒸 锐 峪 尼 泊 岩 垂 兹 麓 好 蛾 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 三、上流式厌氧污泥床应应器 废水从污泥床底部进入,与污泥 床中的污泥进行混合接触,微生物分 解废水中的有机物产生沼气,微小沼 气泡在上升过程中,不断合并逐渐
22、形 成较大的气泡。由于气泡上升产生较 强烈的搅动,在污泥床上部形成悬浮 污泥层。气、水、泥的混合液上升至三相分离器内,沼气气 泡碰到分离器下部的反射板时,折向气室而被有效地分离排 出;污泥和水则经孔道进入三相分离器的沉淀区,在重力作 用下,水和泥分离,上清液从沉淀区上部排出,沉淀区下部 的污泥沿着斜壁返回到反应区内。 侄 译 钳 牺 臻 官 网 稼 侵 咸 倾 藻 酚 烯 郭 奸 砂 张 蔼 矫 鸳 酣 恍 摩 叼 茹 倾 犯 辑 去 距 威 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 上流式厌氧污泥床反应器的特点是:
23、(1)反应器 内污泥浓度高,一般平均污泥浓度为3040g/L;(2)有机 负荷高,水力停留时间短,中温消化,COD容积负荷一般为 1020kgCOD/m2d;(3)反应器内设三相分离器,被沉淀 区分离的污泥能自动回流到反应区,一般无污泥回流设备; (4)无混合搅拌设备。投产运行正常后,利用本身产生的 沼气和进水来搅动;(5)污泥床内不填载体,节省造价及 避免堵塞问题。但反应器内有短流现象,影响处理能力;进 水中的悬浮物应比普通消化池低得多,特别是难消化的有机 物固体不宜太高;运行启动时间长,对水质和负荷变化比较 敏感。 挛 种 昨 认 盖 叛 溜 玲 版 制 劫 辐 纵 丑 眉 胺 胶 褥 批
24、 驳 宫 帽 多 型 索 壁 搪 蜀 讥 蔷 彦 左 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 【 环 境 课 件 】 第 十 五 章 厌 氧 生 化 法 四、厌氧生物滤池 厌氧微生物附着于填 料的表面生长,当废水通过填 料层时,在填料表面的厌氧生 物膜作用下,废水中的有机物 被降解并产生沼气,沼气从池 顶部排出。滤池中的生物膜不 断地进行新陈代谢,脱落的生 物膜随出水流出池外。 废水从池底进入,从池上部排出,称升流式厌氧滤池;废水 从池上部进入,从池底部排出,称降流式厌氧滤池。 搁 铡 嗜 腐 挎 糜 览 陈 漳 方 瘁 撩 宁 煞 吞 宅 勺 弗 扒 苑 貉 判 屠 叁
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