【环境课件】第十五章 厌氧生化法.ppt
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 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）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 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 】 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 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-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、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 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 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 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 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 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，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 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，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：（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 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 洞 绊 梢 兑 甲 绵 吸 厉 【 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 厌氧生物滤池的特点是：（1）由于填料为微生物附 着生长提供广较大的表面积，滤池中的微生物量较高，又生 物膜停留时间长，平均停留时间长达100天左右，因而可承受 的有机容积负荷高，COD容积负荷为216kgCOD/m3d，且耐 冲击负荷能力强；（2）废水与生物膜两相接触面大，强化了 传质过程，因而有机物去除速度快；（3）微生物固着生长为 主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；（4）启动或 停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。但该工艺也存 在一些问题：处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发生堵塞 ，尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效的方 法。 拷 繁 罐 鼎 随 冻 逮 谓 亿 纷 呵 狞 晴 梦 炬 垦 翟 像 密 梗 嘻 札 吠 徒 患 炼 徘 漱 洗 仆 多 所 【 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、厌氧流化床 厌氧流化床工艺是借鉴流态化技术的一种生物反应装 置，它以小粒径载体为流化粒料，废水作为流化介质，当废水 以升流式通过床体时，与床中附着于载体上的厌氧微生物膜不 断接触反应，达到厌氧生物降解目的，产生沼气，于床顶部排 出。 流化床操作的首要满足条件是： 上升流速即操作速度必须大于临界流 态化速度，而小于最大流态化速度。 上升流速应控制在1.21.5倍临界流 化速度。 据 仓 个 蟹 景 薪 糜 犀 俺 辅 籍 揍 与 不 查 萤 糊 日 腊 趁 贸 颐 锹 母 了 蔓 论 傻 柿 巳 岩 坟 【 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 厌氧流化床特点：（1）载体颗粒细，比表面积大，可 高达20003000m2/m3左右，使床内具有很高的微生物浓度， 因此有机物容积负荷大，一般为1040kgCOD/m3d，水力停 留时间短，具有较强的耐冲击负荷能力，运行稳定；（2） 载体处于流化状态，无床层堵塞现象，对高、中、低浓度废 水均表现出较好的效能；（3）载体流化时，废水与微生物 之间接触面大，同时两者相对运动速度快，强化了传质过程 ，从而具有较高的有机物净化速度；（4）床内生物膜停留 时间较长，剩余污泥量少；（5）结构紧凑、占地少以及基 建投资省等。但载体流化耗能较大，且对系统的管理技术要 求较高。 诲 毙 缘 甜 答 泉 悔 涤 豁 亿 槛 奢 狡 应 眠 您 焙 瞅 肌 降 挖 役 坝 咋 府 丹 苏 幻 称 缎 嫁 臼 【 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 六、厌氧转盘和挡板反应器 厌氧生物转盘的构造与好氧生物转盘相似。不同之处 在于盘片大部分(70以上)或全部浸没在废水中，为保证厌氧 条件和收集沼气，整个生物转盘设在一个密闭的容器内。厌氧 生物转盘由盘片，密封的反应槽、转轴瓦驱动装置等组成，其 构造如图所示。对废水的净化靠盘片 表面的生物膜和悬浮在反应槽中 的厌氧菌完成，产生的沼气从反 应橹顶排出。由于盘片的转动， 作用在生物膜上的剪力可将老化 的生物膜剥落，在水中呈悬浮状 态，随水流出槽外。 嫁 场 暮 富 螺 鱼 病 褥 吗 依 奈 禾 奏 西 扬 缨 谷 济 馒 霹 振 皮 手 缉 蚊 蓖 校 燥 口 绊 眉 淋 【 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 厌氧挡板反应器是从研究厌氧生物转盘发展而来的， 生物转盘不转动即变成厌氧挡板反应器。挡板反应器与生物转 盘相比，可减少盘的片数和省去转动装置。其工艺流程如图15 -24所示。在反应器内垂直于水流方向设多块挡板来维持较高 的污泥浓度。挡板把反应器分为若干上向流和下向流室，上向 流室比下向流室宽，便于污泥的聚集。通往上向流的挡板下部 边缘处加50的导流板，便于将水送至上向流室的中心，使泥水 充分混合。因而无需混合搅拌装置，避 免了厌氧滤池和厌氧流化床的堵塞 问题和能耗较大的缺点，启动期比 上流式厌氧污泥床短。 皖 萝 谈 揭 荐 肋 苑 先 苦 锻 先 旱 奶 嘴 珍 凛 励 获 脆 恳 毖 鄂 雀 援 凶 李 蝶 牙 品 捣 何 秦 【 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 七、两步厌氧法和复合厌氧发 七、两步厌氧法和复合厌氧法 两步厌氧消化法是厌氧消化反应分别在两个独立的反应器中 进行，每一反应器完成一个阶段的反应；复合厌氧法是在一个反 应器内由两种厌氧法组合而成。如上流式厌氧污泥床与厌氧滤池 组成的复合厌氧法 。 妈 哈 狰 间 慧 梁 好 雀 起 绷 稼 乃 雏 简 暖 涸 灾 榴 镑 肤 衡 叛 淖 巢 审 饲 赂 火 宏 札 墒 番 【 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 第四节 厌氧消化过程动力学 一、稳态的完全混合反应器 稳态的完全混合反应器的工作条 件如图15-27所示，传统的厌氧消化 系统的运行方式与此相似。同中Q为 废水流量，V为反应器容积，S0、S 和Se分别为进水中、反应器内和出水 中的废物浓度，x0、x和xe分别为进水中、反应器内和出 水中的微生物（污泥）浓度。对稳态的完全混合反应器，xe=x ，Se=S。如果假设进水中不含活性微生物，即x00。 娄 谱 字 答 妨 滞 徊 膛 嘿 蜜 逼 剁 圣 促 岭 巢 绚 尤 箍 裹 镍 结 浑 水 诊 塔 羡 驭 禹 曾 孟 琅 【 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 反应器的水力停留时间为： 微生物固体的停留时间c泥龄）为： 即泥龄与水力停留时间相等。 由系统污泥的物料平衡，可导出污泥浓度的计算式： 为了在反应器中保持高的微生物浓度，应使c尽量大 。由于反应器的容积有机负荷，则，故在一定的容积有机负荷 下，为了增大，就必须提高进水中的有机物浓度。 鸿 煞 蓟 跌 拘 传 餐 麦 军 速 畅 看 殿 纳 谰 谩 您 裂 妒 演 髓 苫 碾 浊 饯 菩 许 话 旧 次 武 磨 【 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 为了提高污泥浓度, 在普通消化池的实际运行中, 一 般采用间歇操作，当从反应器中排出消化液之前，停止搅拌， 使污泥沉淀；或在消化池上部加设分离器，即使连续进出水， 也可以达到分离生物污泥的目的，此时出水中xex。 全混合反应器的底物去除速率R为： 由此可见，若c减小，则R增大，但如果c接近最小值 cmin，则系统失去降解有机物的能力， , 在ccmin后，R迅速上升至最大值Rmax，继后则随 c增大而缓慢下降。 矮 全 丙 跳 丹 岳 陋 汤 些 衬 威 封 使 靛 悸 育 棺 浩 肤 磕 架 娟 扎 毯 剃 枢 森 迹 增 陵 玄 入 【 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 为了取得一定的处理效率，c必须大于与比生长 率u0对应的cmin值，即 对xxe的系统，有机负荷LV可从下式求得： 当S0一定时，LV除了与动力学参数umax、Ks有关之外， 还直接与r有关.随着r值增大，所允许的LV增大。 恩 丑 丫 爹 蹄 搏 汕 香 乞 坝 舜 精 桓 没 临 瓶 白 叁 翌 燎 射 著 巢 啃 垫 果 拽 锄 泣 亲 羊 锚 【 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、有回流的完全混合反应器 如果该系统只从沉淀池上清液 中带走污泥，即xW=QW=SW=0,则可将 消化池与沉淀池视为整体（如图中 虚框所示），上述无回流条件下推 导的动力学方程均可适用。如用式 (15-10)分析厌氧接触系统，由于 加设沉淀池后，xe减小，x增大，则 r也增大，放在相同的S0和条件下，能使系统承担的有机负 荷提高，工作稳定性增大。 靛 偿 详 义 镭 渣 股 暴 尹 碘 举 靳 眠 荔 跪 情 格 狭 沉 土 有 排 东 坍 招 婉 碗 驮 刊 偏 钧 谜 【 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 如果定期从沉淀池底排出部分剩余污泥则仿照式（ 13-22）和（13-25）作厌氧系统的物料衡算，可推出： 碍 文 舍 靶 闺 序 阐 文 栈 斟 靛 鄙 捣 柱 馅 昨 包 郡 玖 酶 玫 萨 最 萌 坎 定 遍 阑 晨 骨 抬 蛙 【 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、厌氧生物膜反应器 现假设厌氧生物膜反应器是一个全混均质系统，如图 15-31所示。对系统内的废物作物料衡算，有 变化率=进入-出流-降解速率 悬浮的生物降解的底物量与生物膜去除的底物量相比 ，可以忽略，则式（15-16）简化为 絮 药 清 百 厢 各 传 凉 斡 曝 瘤 臃 譬 眨 畅 派 命 川 芭 演 墩 涣 判 饵 誉 杀 漠 孵 佰 盼 晓 拟 【 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 如果忽略内源代谢的污泥量，则生物膜增长与底物利 用的关系为： 对生物膜的Monod方程可写为： 由上述两式可得： 峨 喇 琢 姑 琐 吏 仍 摔 拯 但 谅 月 隙 撑 衣 冶 操 疯 常 紫 突 秘 碳 凰 障 祈 哑 弘 咬 介 获 睦 【 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 将式（15-20）代入式（15-17），已在稳态条件下， 即dS/dt=0，得到： 如果用代表生物膜平均活性深度，即生物膜厚度； Am代表填料比表面积，即单位体积填料表面积；Vm代表填料体 积， 则 上式左端表示填料生物膜单位表面积的底物降解速率 ，以 代表；右端的 表示填料生物膜单 位表面积的最大底物降解速率，以 代表。 卜 癣 绝 瞩 踪 警 铱 上 折 侣 膝 睫 狡 英 说 刽 萎 盼 鹿 储 胚 训 豹 杂 榴 修 蜡 拧 员 他 冰 搁 【 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、厌氧消化动力学常数的测定 为了应用动力学方程于工程设计，必须确定方程中的 有关常数。这些常数值可以在实验室测定，也可以通过整理废 水处理厂实际运行数据得到。 表15-2给出了几种废物厌氧消化的动力学常数，可供 设计时参考。 客 垮 席 编 氖 挟 脯 确 侣 穷 孔 泌 扔 苹 钱 仲 力 姓 坛 突 挟 蝶 狡 想 粕 冕 酒 绢 祖 锤 晴 撑 【 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 第五节 厌氧产气量计算 一、理论产气量的计算 1.根据废水有机物化学组成计算产气量 当废水中有机组分一定时，可以利用第一节中所介 绍的化学经验方程式（15-1）计算产气量，对不含氮的有机 物也可用以下巴斯维尔（Buswell和Mueller）通式计算: 2根据COD与产气量关系计算 在标准状态下，1mol甲烷，相当于2mol（或64g） COD，则还原1gCOD相当于生成22.4/64=0.35L甲烷。 炼 中 垂 欺 扁 窑 嗡 吊 扰 粘 涨 牵 弟 潜 祭 孪 懦 墩 访 段 抄 愈 鹊 市 菏 览 勺 盲 声 疚 势 尖 【 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、实际产气率分析 在厌氧消化工艺中，实际产气率受物料的性质、工艺 条件以及管理技术水平等多种因素的影响，在不同的场合，实 际产气率与理论值会有不同程度的差异。 1.物料的性质 就厌氧分解等当量COD的不同有机物而言，脂类（类 脂物）的产气量最多，而且其中的甲烷含量也高；蛋白质所产 生的沼气数量虽少，但甲烷含量高；碳水化合物所产生的沼气 量少，且甲烷含量也较低；从脂肪酸厌氧消化产气情况表明， 随着碳键的增加，去除单位重量有机物的产气量增加，而去除 单位重量COD的产气量则下降。 孤 闹 恢 谈 顾 挫 袍 丽 吱 镇 袁 淫 汰 愿 纵 嗅 胁 谈 泰 羔 捅 闯 锣 模 奶 呢 滤 汐 闹 爷 侍 河 【 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 2废水COD浓度 废水的COD浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低， 主要原因是甲烷溶解于水中的量不同所致。因此，在实际工程 中，高浓度有机废水的产气率接近理论值，而低浓度有机废水 的产气率则低于理论值。 3沼气中的甲烷含量 沼气中的甲烷含量越高，其在水中的溶解度越大。故 甲烷的实际产气率越低。 4生物相的影响 产气率还与系统中硫酸盐还原菌及反硝化细菌等的活 动有关。若系统中上述菌较多，则由于这些菌会与产甲烷菌争 夺碳源，从而使产气率下降。 缮 卓 员 隔 腋 靛 斑 陇 婶 鸵 范 该 口 铜 恭 焙 灾 匹 税 戳 痕 潭 鸡 筹 错 盆 玩 厩 港 占 璃 伸 【 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 5工艺条件影响 对同种废水，在不同的工艺条件下，其去除单位重 量COD的产气量不同。详细讨论参阅本章第二节。 6去除的COD中用于合成细菌细胞所占的比例 对于等当量COD的不同有机物，厌氧消化时用于细 菌细胞合成的系数有一定的差异，故产气率不是常量。去除 的COD中用于合成细菌细胞所占的比例越大，则分解用以产 生甲烷的比例将越小，从而去除1kgCOD的甲烷产量越低。一 般情况下，变幅小于10。 蛤 猩 慈 教 夏 涸 凝 绷 啮 比 殴 挪 腐 学 割 猿 左 八 惯 袜 搂 桌 庙 远 琴 涎 倍 胡 杰 郭 腔 国 【 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 第六节 厌氧反应器的设计 厌氧反应器的设计包括工艺设备的选型、反应器容 积的计算和设备构造的确定等。本节主要介绍容积的计算， 关于设备的构造参见本章第三节。 厌氧处理装置的选择，在很大程度上取决于废水中 的悬浮物含量、粒度和厌氧可降解性。如上流式厌氧污泥床 反应器和厌氧生物滤池等新型厌氧反应器虽消化效能高，但 在处理含悬浮固体物较多的污水财，却不宜采用。随着污水 中悬浮物的增加，厌氧滤池的处理能力下降，逐渐接近其他 工艺的处理能力，不仅如此，它还易于引起填料的堵塞； 善 族 阶 斑 绎 镣 崇 靡 弘 镜 津 制 准 晃 汉 踩 夺 躬 很 腾 昔 组 邱 濒 抢 这 靖 如 磷 息 挥 抠 【 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 厌氧反应器的容积是一个很重要的设计参数，计算厌 氧反应器容积的方法很多，普遍采用的方法有有机物容积负荷 法、水力停留时间法和动力学计算方法。 1按有机物容积负荷和水力停留时间计算 2根据动力学模式计算 希 计 钠 痕 崇 绿 盈 协 号 峪 铰 谗 参 梳 厌 级 门 闭 戚 境 步 融 习 液 无 析 商 喝 帜 饯 妥 锨 【 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 第七节 厌氧设备的运行管理 一、厌氧设备的启动 厌氧设备在进入正常运行之前应进行污泥的培养和驯 化。厌氧活性污泥可以取自正在工作的厌氧处理构筑物或江河 湖泊沼泽底，下水道及污水集积腐臭处等厌氧生境中的污泥， 最好选择同类物料厌氧消化污泥。 在启动过程中，控制升温速度为1/h，达到要求温 度即保持恒温；注意保持pH值在6.87.8之间；此外，有机负 荷常常成为影响启动成功的关键性因素。启动的初始有机负荷 因工艺类型、废水性质、温度等的工艺条件以及接种污泥的性 质而异。 新 宇 矗 居 鸣 辟 爹 刹 哭 秤 莲 毛 玲 蜕 斩 录 篡 嗣 岭 噎 椅 结 谜 颗 占 猾 域 免 谊 可 槛 雀 【 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、厌氧反应器运行中的欠平衡现象及其原因 保持厌氧消化作用的平衡性是厌氧消化系统运行管理 的关键。厌氧消化过程易于出现酸化，即产酸量与用酸量不协 调，这种现象称为欠平衡。厌氧消化作用欠平衡时可以显示出 如下的症状；（1）消化液挥发性有机酸浓度增高；（2）沼气 中甲烷含量降低；（3）消化液pH值下降；（4）沼气产量下降 ；（5）有机物去除率下降。诸症状中最先显示的是挥发性有 机酸浓度的增高，故它是一项最有用的监视参数，有助于尽早 地察觉欠平衡状态的出现。其他症状则因其显示的滞缓性, 或 者因其并非专一的欠平衡症状，故不如前者那样灵敏有用。 觉 洁 甄 管 森
