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废水厌氧生物处理工程

废水厌氧生物处理工程. 2.1 厌氧生物处理的基本原理 2.2 厌氧消化池 2.3 厌氧接触法 2.4 厌氧滤池 2.5 升流式厌氧污泥床 2.6 厌氧膨胀床和厌氧流化床 2.7 厌氧生物转盘 2.8 厌氧挡板反应器 2.9 两相厌氧消化工艺. ⑴ 起分解作用的微生物类群不同。 ⑵对环境要求不同。 ⑶好氧处理所需时间比厌氧处理短，没有臭气产生。 ⑷ 厌氧法的降解不彻底，放热少，反应速度低，处理的有机物负荷低。

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废水厌氧生物处理工程

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  1. 废水厌氧生物处理工程

  2. 2.1 厌氧生物处理的基本原理 2.2 厌氧消化池 2.3 厌氧接触法 2.4 厌氧滤池 2.5 升流式厌氧污泥床 2.6 厌氧膨胀床和厌氧流化床 2.7 厌氧生物转盘 2.8 厌氧挡板反应器 2.9 两相厌氧消化工艺

  3. ⑴ 起分解作用的微生物类群不同。 ⑵对环境要求不同。 ⑶好氧处理所需时间比厌氧处理短，没有臭气产生。 ⑷ 厌氧法的降解不彻底，放热少，反应速度低，处理的有机物负荷低。 ⑸处理对象不同: 厌氧生物处理多用于处理沉降的有机污泥和高浓度的有机废水；好氧生物处理则多用于处理有机污染浓度较低或适中的废水。 厌氧生物处理与好氧生物处理的区别

  4. 在缺氧条件下利用厌氧微生物(包括兼性厌氧微生物)分解污水中有机物的方法，也称厌氧消化法。在缺氧条件下利用厌氧微生物(包括兼性厌氧微生物)分解污水中有机物的方法，也称厌氧消化法。 其代谢产物沼气主要成分是甲烷，故又称作沼气发酵法或甲烷发酵法。 2.1厌氧生物处理的基本原理

  5. 人工沼气发酵研究已有100多年的历史，从19世纪末到20世纪初，许多国家的微生物学者对纤维素的发酵进行研究。人工沼气发酵研究已有100多年的历史，从19世纪末到20世纪初，许多国家的微生物学者对纤维素的发酵进行研究。 前苏联微生物学者奥梅梁斯基发现奥氏甲烷杆菌，提出沼气发酵理论，并为开辟沼气应用的途径奠定了基础。

  6. ⑴厌氧消化的生化阶段 厌氧生物处理的四阶段理论 （1967年，Bryant)

  7. 有机物质 Ⅰ 发酵细菌 长链脂肪酸、醇类 Ⅱ 产氢产乙酸细菌 乙酸 H2/CO2 Ⅲ 产甲烷细菌 CH4 厌氧生物处理的三阶段理论（1979年）

  8. 水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸：水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸： 纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为丙酮酸； 将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨； 脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。 第Ⅰ阶段——水解产酸阶段

  9. 微生物群落是水解、发酵性细菌群，有专性厌氧的:微生物群落是水解、发酵性细菌群，有专性厌氧的: 梭菌属(Clostridium) 拟杆菌属(Bacteriodes) 丁酸弧菌属(Butyrivibrio) 真杆菌(Eubacterium) 双歧杆菌属(Bifidobacterium) 革兰氏阴性杆菌 兼性厌氧的有: 链球菌 肠道菌

  10. 据研究，每mL下水污泥中含有水解、发酵性细菌108~109个，每克挥发性固体含1010~1011个，其中蛋白质水解菌有107个，纤维素水解菌有105个。

  11. 产氢和产乙酸细菌群进一步把第一阶段的产物分解为乙酸和氢气；产氢和产乙酸细菌群进一步把第一阶段的产物分解为乙酸和氢气； 将第一阶段发酵的有机酸、长链脂肪酸、芳香族酸及醇等分解为乙酸和氢气。 微生物群落： 互营单胞菌属(Syntrophomonas)、互营杆菌属(Syntrophobacter) 、梭菌属(Clostridium) 、暗杆菌属(Pelobacter)等。只有少数被分离出来。 第二阶段：乙酸和氢气的产生

  12. 微生物：两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群微生物：两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群 一组将H2和CO2合成CH4或CO和H2合成CH4； 另一组将乙酸脱羧生成CH4和CO2；或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为CH4。 第三阶段：甲烷的产生

  13. 有28％的甲烷来自H2的氧化和CO2的还原。72％的甲烷来自乙酸盐的裂解。有28％的甲烷来自H2的氧化和CO2的还原。72％的甲烷来自乙酸盐的裂解。 由于大部分甲烷和二氧化碳逸出，氨(NH3)以亚硝酸铵(NH4NO2)、碳酸氢铵(NH4HCO3)形式留在污泥中，它们可中和第一阶段产生的酸，为产甲烷菌创造了生存所需的弱碱性环境。氨可被产甲烷菌用作氮源。 研究表明：

  14. 有机物厌氧分解生成甲烷的过程 1)发酵性细菌 (2)产氢产乙酸细菌 (3)利用H2和CO2产甲烷菌（30%） (4)分解乙酸的产甲烷菌（70%） 产甲烷化学过程 4H2+C02→CH4＋2H20 CH3C00H→CH4+C02

  15. 非产甲烷菌 发酵细菌 产氢产乙酸菌 同型产乙酸菌 产甲烷菌 ⑵厌氧生物处理中的微生物类型

  16. 属别包括梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属和双歧杆菌属。属别包括梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属和双歧杆菌属。 大多数为专性厌氧菌，也有大量兼性厌氧菌。 功能 通过胞外酶将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等。 （一） 发酵细菌（产酸细菌)

  17. 属别 包括互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属和暗杆菌属。 为绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。 功能 把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸、H2，反应如下： 乙醇：CH3CH2OH + H2O CH3COOH + 2H2 丙酸：CH3CH2COOH + 2H2O CH3COOH + 3H2 +CO2 丁酸：CH3CH2CH2COOH + 2H2O 2CH3COOH + 2H2 （二）产氢产乙酸细菌

  18. 最常见的是：产甲烷杆菌、产甲烷球菌、产 甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌和产甲烷丝菌等。 绝对厌氧菌，在分类学上属于古细菌。 可分为两类： （1）利用乙酸产生甲烷 CH3COOH CH4 + CO2 (2) 利用H2和CO2合成CH4 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O (三）产甲烷细菌

  19. 杆状、球状、螺旋状 碳源：有机酸、醇类 氮源：NH4+ 通气：严格厌气 温度：多为中温性 酸碱性：中性或微碱性 甲烷细菌一般性质

  20. （一） 不产甲烷细菌（包括发酵细菌和产氢产乙酸细菌）为产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需要的基质。 （二）不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件。 （三）不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质。 厌氧生物处理微生物群体间的关系

  21. （四）产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制。（四）产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制。 （五）不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH值。 在厌氧生物处理反应器中，不产甲烷菌和产甲烷菌相互依赖，互为对方创造与维持生命活动所需要的良好环境和条件，但又互相制约。

  22. ⑶厌氧生物处理的影响因素 一）温度

  23. 高温消化（55 ℃左右）的反应速率为中温消化（35 ℃左右）的1.5～1.9倍，产气率较高，但甲烷含量较低。 新型反应器处理废水的厌氧消化反应在常温（20～25 ℃ ）下进行。

  24. 产甲烷菌的最适pH值范围为6.8～7.2 厌氧发酵体系中的pH值除受进水pH的影响外，还取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡。有机负荷太大，水解和酸化过程的生化速率大大超过产气速率，将导致水解产物有机酸的积累使pH下降，抑制甲烷菌的生理机能，使气化速率锐减。 HCO3-及NH3是形成厌氧处理系统碱度的主要原因。 二）pH值

  25. （三）氧化还原电位 严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常活动的基本条件，用氧化还原电位来表示反应器的含氧浓度。 不产甲烷菌: +100 ~ － 100mV 产甲烷菌: －150 ~ －400mV 氧的溶入和氧化态、氧化剂的存在：Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。

  26. 厌氧要求有机物浓度较高，一般大于1000mg/L以上。所以厌氧适于处理高浓度有机废水和污泥。厌氧要求有机物浓度较高，一般大于1000mg/L以上。所以厌氧适于处理高浓度有机废水和污泥。 好氧细菌增殖快，有机物有50～60%用于细菌增殖，故对N、P要求高；而厌氧增殖慢，BOD仅有5～10%用于合成菌体，对N、P要求低。COD∶N∶P＝200∶5∶1或C∶N＝12～16　　（好氧COD∶N∶P＝100∶5∶1） (四）营养

  27. 对C、N等营养物质的要求略低于好氧微生物。但由于不能合成某些必要的维生素或氨基酸，故需补充钾、钠、钙等金属盐类，以及镍、铝、钴和钼等微量金属。对C、N等营养物质的要求略低于好氧微生物。但由于不能合成某些必要的维生素或氨基酸，故需补充钾、钠、钙等金属盐类，以及镍、铝、钴和钼等微量金属。

  28. （五）有机物负荷 以向每立方米消化池中，在1日内可投加的有机物量或BOD量来表示（kg／（m3.d)

  29. （六）有毒物质 有毒物质会对厌氧微生物产生不同程度的抑制，使厌氧消化过程受到影响甚至遭到破坏。 抑制性物质：硫化物、氨氮、重金属、氰化物以及某些人工合成的有机物。 2－氯丙醇、1－氯丙烷、2－氯丙烷、丙烯醛和甲醛等对厌氧微生物有毒害作用。 厌氧微生物可降解蒽醌类燃料、偶氮燃料、含氯的有机杀虫剂等在好氧条件下难以降解的合成有机物。

  30. 常规消化池或普通消化池（conventional digester） 厌氧接触消化池(anaerobic contact digester) ③厌氧滤池(anaerobic filter, AF) ④升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket，UASB) ⑷主要类型

  31. 厌氧消化池主要用于处理城市废水厂的污泥，也用于处理固体含量很高的有机废水。厌氧消化池主要用于处理城市废水厂的污泥，也用于处理固体含量很高的有机废水。 污水间歇地或连续地进入消化池，上部排水，顶部排沼气，水力或机械搅拌装置充分混合，水力停留时间等于固体停留时间，无污泥回流。 活性污泥浓度不高，一般5％。停留时间25~30d。 2.2 厌氧消化池

  32. 根据消化池顶结构不同分为： 固定盖消化池 浮动盖消化池 根据消化池运行方式的不同分为： 传统消化池 高速消化池 （一）消化池的分类

  33. 传统消化池 又称低速消化池，池内不设加热和搅拌装置，有分层现象，一般分为浮渣层、上清液层、活性层、熟污泥层等，只有在活性层中才有有效的厌氧反应过程进行。 消化反应速率很低，消化时间长， 一般为30~90天， 只有在规模小的废水处理厂才采用。

  34. 高速消化池 设有加热和搅拌装置，厌氧微生物与有机物得到充分的接触，缩短了有机物稳定所需的时间，提高了沼气产量，消化速率高，消化期一般为15天，被废水处理厂广泛采用。 但搅拌使高速消化池内的污泥得不到浓缩，上清液与熟污泥不易分离。

  35. 由池顶、池底和池体三部分组成。 池顶有固定盖和浮动盖两种。池顶中央有集气罩。 （二）消化池的构造

  36. 普通消化池 7.活动盖板 6.导气管 1.进料口 2.出料间 5.贮气箱 3.隔墙 4.发酵间 圆形消化池的结构

  37. 搅拌设备： 机械搅拌：泵搅拌 螺旋桨式搅拌 喷射泵搅拌 沼气搅拌：气提式搅拌 竖管式搅拌 气体扩散式搅拌

  38. 加热设备： 池内蒸汽直接加热 设备简单，局部污泥易过热，影响微生物的正常活动，增加污泥的含水率，从而增加消化池容积。 池外加热 污泥预热后投配到消化池中，易于控制，有利于杀死寄生虫卵，不会对厌氧微生物产生不利影响。但加热设备较复杂。

  39. 在常规消化池的基础上增设了污泥回流装置， 污泥浓度增至10％甚至20％左右，效率较高，停留时间约为1~10d。 2.3 厌氧接触消化池(anaerobic contact digester)

  40. 对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法。废水先进入混合接触池（消化池）与回流的厌氧污泥相混合，然后经真空脱气器而流入沉淀池。对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法。废水先进入混合接触池（消化池）与回流的厌氧污泥相混合，然后经真空脱气器而流入沉淀池。 接触池中的污泥浓度要求很高，在12000～15000mg/L左右，因此污泥回流量很大，一般是废水流量的2～3倍。

  41. 厌氧接触法对悬浮物高的有机废水（如肉类加工废水等）效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。厌氧接触法对悬浮物高的有机废水（如肉类加工废水等）效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。 据报道，肉类加工废水（BOD5约1000～1800mg/L）在中温消化时，经过6-12h（以废水人流量计）消化，BOD5去除率可达90%以上。

  42. ① 污泥浓度高，一般为5~10 gVSS/l，抗冲击负荷能力强； ② 有机容积负荷高，中温时，COD负荷1~6 kgCOD/m3.d，去除率为70~80%；BOD负荷0.5~2.5 kgBOD/m3.d，去除率80~90%； ③ 出水水质较好； ④ 增加了沉淀池、污泥回流系统、真空脱气设备，流程较复杂； ⑤ 适合于处理悬浮物和有机物浓度均很高的废水。 厌氧接触法的特点

  43. 在厌氧接触法工艺中，最大的问题是污泥的沉淀，因为厌氧污泥上一般总是附着有小的气泡，且由于污泥在二沉池中还具有活性，还会继续产生沼气，有可能导致已下沉的污泥上浮。在厌氧接触法工艺中，最大的问题是污泥的沉淀，因为厌氧污泥上一般总是附着有小的气泡，且由于污泥在二沉池中还具有活性，还会继续产生沼气，有可能导致已下沉的污泥上浮。

  44. 是装填有滤料的厌氧生物反应器，在滤料的表面形成了以生物膜形态生长的微生物群体，在滤料的空隙中则截留了大量悬浮生长的厌氧微生物，废水通过滤料层向上流动或向下流动时，废水中的有机物被截留、吸附及分解转化为甲烷和二氧化碳等。是装填有滤料的厌氧生物反应器，在滤料的表面形成了以生物膜形态生长的微生物群体，在滤料的空隙中则截留了大量悬浮生长的厌氧微生物，废水通过滤料层向上流动或向下流动时，废水中的有机物被截留、吸附及分解转化为甲烷和二氧化碳等。 2.4 厌氧滤池(anaerobic filter, AF)

  45. 60年代末，美国的Young和McCarty首先开发出厌氧生物滤池；60年代末，美国的Young和McCarty首先开发出厌氧生物滤池； 1972年以后，一批生产规模的厌氧生物滤池投入运行，它们所处理的废水的COD浓度范围较宽，约在300~85000mg/l之间，处理效果良好，运行管理方便；

  46. 厌氧生物滤池主要由以下几个重要部分组成的，即：滤料、布水系统、沼气收集系统。厌氧生物滤池主要由以下几个重要部分组成的，即：滤料、布水系统、沼气收集系统。 ⑴厌氧生物滤池的组成

  47. 在厌氧生物滤池中布水系统的作用是将进水均匀分配于全池，因此在设计计算时，应特别注意孔口的大小和流速。在厌氧生物滤池中布水系统的作用是将进水均匀分配于全池，因此在设计计算时，应特别注意孔口的大小和流速。 因为需要收集所产生的沼气，厌氧生物滤池多是封闭式的，即其内部的水位应高于滤料层，将滤料层完全淹没。 布水系统

  48. 根据废水在厌氧生物滤池中流向的不同，分为升流式厌氧生物滤池、降流式厌氧生物滤池和升流式混合型厌氧生物滤池等三种形式：根据废水在厌氧生物滤池中流向的不同，分为升流式厌氧生物滤池、降流式厌氧生物滤池和升流式混合型厌氧生物滤池等三种形式：

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