第四章污水厌氧生物处理MicrosoftWord文档..docVIP

第四章 污水厌氧生物处理 第一节：厌氧生物处理基本原理 第二节：污水厌氧生物处理方法 第三节：影响厌氧生物处理的因素 第四节：厌氧生物处理工艺设计 第一节：厌氧生物处理的基本原理 一、基本原理 二、厌氧过程的三个阶段 三、反应器内的微生物 四、微生物群体之间的关系 一、厌氧生物处理的基本原理 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，将废水中复杂的有机物分解、转化成CH4和CO2等物质的过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion)。 与好氧过程的区别： 不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。 有机物的甲烷发酵不是单一的甲烷菌所能完成的。 甲烷发酵至少分三个阶段，各阶段均有不同的微生物参与。 参与的微生物大部分是兼性厌氧细菌和少量的原生动物、霉菌和酵母。 主要依靠三类细菌： 即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。 二、厌氧过程的三个阶段 1、水解阶段 由水解和发酵性细菌，将废水中的有机物分解为脂肪酸、醇类、二氧化碳、氨和氢等。 主要由厌氧微生物分泌的胞外酶，水解有机污染物。 细菌的种类和数量，按分解的物质分为三类： 纤维素分解菌；（多糖水解成单糖） 脂肪分解菌；（脂肪分解成甘油和脂肪酸） 蛋白质分解菌；（蛋白质分解成多肽和氨基 酸）。 2、酸化阶段 利用乙酸细菌和芽胞杆菌等：将第一阶段的脂肪酸等，进一步转化为乙酸和氢； 降解较高级的脂肪酸，如长链硬脂酸； 降解芳香族酸，如苯基醋酸，产生乙酸和氢。 3、产甲烷化阶段 由产甲烷菌：利用CO2、CO、H2合成CH4。 利用甲酸、乙酸、甲醇等生成CH4。 厌氧生化过程分为三个阶段，但在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持某种动态平衡；这种平衡受到环境的pH值、温度、有机负荷等因素所约束。 三、反应器内的微生物 1、不产甲烷，分解有机物的微生物 不产甲烷的微生物：包括细菌、真菌和原生动物。有厌氧菌和兼性厌氧菌。 原生动物数量不多，在消化器中，有鞭毛虫、纤毛虫和变形虫等18种原生动物。 细菌：起着最重要的作用。将复杂有机物，转化为简单的小分子物质。 参与分解有机物过程，并产生小分子有机酸。 2、产甲烷的微生物 是甲烷菌。 甲烷菌的特性： （1）、易中毒：氧和氧化剂对甲烷菌具有很强的毒性。 （2）、对pH值敏感：甲烷菌所需最佳pH值为6.7～7.2。 （3）、各种甲烷菌都能利用氢作为生长和产甲烷的电子供体。 （4）、世代时间比较长：甲烷菌世代时间可达4～6d。 四、微生物群体之间的关系 是协同和抑制关系。 1、协同 产酸菌的代谢产物是甲烷菌的营养物质，甲烷菌利用这些物质进行生命活动和转化成甲烷。在正常情况下，两大类微生物的代谢水平处于平衡状态。 2、抑制 如果产酸菌的数量急增，有机酸的积累增多，发酵介质的pH会明显下降，甲烷菌的生命活动将受到抑制。 第二节 污水的厌氧生物处理方法 一、普通厌氧消化池 二、厌氧生物滤池 三、厌氧接触法 四、上流式厌氧污泥床反应器 五、分段厌氧处理法 一、普通厌氧消化池 有机固体污染物浓度较高的废水常用普通厌氧消化。 处理废水消化后的废水从消化池上部排出产生的沼气则由顶部排出污泥从底部出。必须定期搅拌池内的消化液以利于整个反应进行。中温消化的负荷为2～3 Kg COD／(m3d)； 高温消化的负荷为5～6 kg COD／(m3d)。 2、池的结构 池采用密闭的圆柱形。1/2。底部呈圆锥形，以利于排泥。设有顶盖，以保证良好的厌氧条件，便于收集沼气3、普通消化池的优点 可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液； 消化反应和固液分离在同一个池中进行，结构简单。 4、普通消化池的缺点 无法保持或补充活性污泥，池内难以保持大量的微生物； 出现料液分层现象，微生物不能与料液均匀接触，消化效果较差。 解决方法：即搅拌。 5、消化池的搅拌 搅拌方式有3种： （1）机械搅拌； （2）沼气搅拌：即用压缩机将沼气从顶部抽出，再从池底充入，进行循环； （3）循环消化液搅拌：即在池内安装射流器，池外设置水泵，将消化液经射流器重新打入消化池内。 6、消化池加热方式有3种 （1）废水在消化池外，先经热交换器预热到一定温度，再进入消化池； （2）用蒸汽直接在消化池进行加热； （3）在消化池内安装热交换器。 分析：普通消化池消化效率不高的主要原因，酸化和甲烷两个阶段的不同类型微生物混合生长无法各自最佳生长条件。微生物的流失，使消化池内微生物浓度较低，影响了消化分解能力。 1、优点 通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为10-15g/L，耐冲击能力强； 消化池的容积负荷较普通消化池高；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15-30天，而接触法小于10天； 可以直接处理悬浮固体含