第篇污水的厌氧生物处置省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、水污染控制工程第六篇 污水厌氧生物处理第1页 厌氧生物处理法厌氧生物处理法 在隔绝与空气接触条件下,借助兼性菌、厌氧菌和专性在隔绝与空气接触条件下,借助兼性菌、厌氧菌和专性厌氧菌生物化学作用,对有机物进行生化降解过程,称为厌厌氧菌生物化学作用,对有机物进行生化降解过程,称为厌氧生化处理法或厌氧消化法。氧生化处理法或厌氧消化法。一、厌氧生物处理沿革、特征和发展趋势1、厌氧生物处理发展概述厌氧生物处理已经有100多年历史,它发展和应用大致经历了3个时期:A、20世纪代以前初级阶段,主要应用于污水和粪便处理;B、20世纪50年代以前第二个时期,普通消化池是唯一实用装置;C、20世纪50年代尤其是70
2、年代以后第三个时期,出现一大批更为先进实用厌氧生物处理技术。2、厌氧生物处理工艺应用现实状况A、厌氧生物处理工艺在污水处理中应用;B、厌氧生物处理工艺在垃圾处理中应用;C、秸杆等生物质资源化和能源化。3、厌氧生物处理特征第2页 4 4、厌氧生物处理发展趋势、厌氧生物处理发展趋势、厌氧生物处理发展趋势、厌氧生物处理发展趋势 从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看,深入提升生物处从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看,深入提升生物处从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看,深入提升生物处从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看,深入提升生物处理能力和稳定性路径主
3、要有:理能力和稳定性路径主要有:理能力和稳定性路径主要有:理能力和稳定性路径主要有:A A、提升反应器中生物持有量;、提升反应器中生物持有量;、提升反应器中生物持有量;、提升反应器中生物持有量;B B、利用厌氧生物处理中微生物种群特点,实现相分离;、利用厌氧生物处理中微生物种群特点,实现相分离;、利用厌氧生物处理中微生物种群特点,实现相分离;、利用厌氧生物处理中微生物种群特点,实现相分离;C C、研制反应器使之形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。、研制反应器使之形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。、研制反应器使之形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。、研制反应器使之
4、形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。二、厌氧消化原理二、厌氧消化原理二、厌氧消化原理二、厌氧消化原理 1 1、厌氧消化生化阶段、厌氧消化生化阶段、厌氧消化生化阶段、厌氧消化生化阶段 第第第第阶段阶段阶段阶段水解产酸阶段水解产酸阶段水解产酸阶段水解产酸阶段 污水中不溶性大分子有机物,如多糖、淀粉、纤维素、烃类(烷、烯、污水中不溶性大分子有机物,如多糖、淀粉、纤维素、烃类(烷、烯、污水中不溶性大分子有机物,如多糖、淀粉、纤维素、烃类(烷、烯、污水中不溶性大分子有机物,如多糖、淀粉、纤维素、烃类(烷、烯、炔等)水解,主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸;紧接着氨基酸、蛋白质、炔等)水解,主要产
5、物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸;紧接着氨基酸、蛋白质、炔等)水解,主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸;紧接着氨基酸、蛋白质、炔等)水解,主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸;紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪水解生成氨和胺,多肽等(所以有书又把水解产酸分为二个阶段)。脂肪水解生成氨和胺,多肽等(所以有书又把水解产酸分为二个阶段)。脂肪水解生成氨和胺,多肽等(所以有书又把水解产酸分为二个阶段)。脂肪水解生成氨和胺,多肽等(所以有书又把水解产酸分为二个阶段)。第第第第阶段阶段阶段阶段厌氧发酵产气阶段厌氧发酵产气阶段厌氧发酵产气阶段厌氧发酵产气阶段 第(第(第(第(1 1)阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机
6、物在产甲烷菌)阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷菌)阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷菌)阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷菌作用下,经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解作用下,经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解作用下,经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解作用下,经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解酸化阶段酸化阶段酸化阶段酸化阶段CODCOD、BODBOD值改变不很大,仅在产气阶段因为组成值改变不很大,仅在产气阶段因为组成值改变不很大,仅在产气阶
7、段因为组成值改变不很大,仅在产气阶段因为组成CODCOD或或或或BODBOD 有机物多以有机物多以有机物多以有机物多以COCO2 2和和和和H H4 4形式逸出,才使废水中形式逸出,才使废水中形式逸出,才使废水中形式逸出,才使废水中CODCOD、BODBOD显著下降。显著下降。显著下降。显著下降。第3页 在酸化阶段,发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一在酸化阶段,发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一在酸化阶段,发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一在酸化阶段,发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一类小分子有机物,如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等;第二类为不
8、能被甲烷菌类小分子有机物,如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等;第二类为不能被甲烷菌类小分子有机物,如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等;第二类为不能被甲烷菌类小分子有机物,如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等;第二类为不能被甲烷菌直接利用有机物,如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等,不完全厌氧消化或发酵直接利用有机物,如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等,不完全厌氧消化或发酵直接利用有机物,如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等,不完全厌氧消化或发酵直接利用有机物,如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等,不完全厌氧消化或发酵到此结束。假如继续全厌氧过程,则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入到此结束。假如继续全厌氧过程,则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入到此结束。假如
9、继续全厌氧过程,则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入到此结束。假如继续全厌氧过程,则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入转化为氢气和乙酸。转化为氢气和乙酸。转化为氢气和乙酸。转化为氢气和乙酸。第(第(第(第(2 2)阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基)阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基)阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基)阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基质经过不一样路径转化为甲烷,其中最主要基质为乙酸。质经过不一样路径转化为甲烷,其中最主要基质为乙酸。质经过不一样路径转化为甲烷,其中最主要基质为乙酸。质经过不一样路径转化为甲烷
10、,其中最主要基质为乙酸。2 2、发酵条件控制、发酵条件控制、发酵条件控制、发酵条件控制(1 1)营养与环境条件)营养与环境条件)营养与环境条件)营养与环境条件厌氧要求有机物浓度较高,普通大于厌氧要求有机物浓度较高,普通大于厌氧要求有机物浓度较高,普通大于厌氧要求有机物浓度较高,普通大于1000mg/L1000mg/L以上。所以厌氧适于以上。所以厌氧适于以上。所以厌氧适于以上。所以厌氧适于处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样,厌氧处理也要求处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样,厌氧处理也要求处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样,厌氧处理也要求处理高浓度有机废水
11、和污泥处理。和好氧生物处理一样,厌氧处理也要求供给全方面营养,但好氧细菌增殖快,有机物有供给全方面营养,但好氧细菌增殖快,有机物有供给全方面营养,但好氧细菌增殖快,有机物有供给全方面营养,但好氧细菌增殖快,有机物有505060%60%用于细菌增殖,用于细菌增殖,用于细菌增殖,用于细菌增殖,故对故对故对故对N N、P P要求高;而厌氧增殖慢,要求高;而厌氧增殖慢,要求高;而厌氧增殖慢,要求高;而厌氧增殖慢,BODBOD仅有仅有仅有仅有5 510%10%用于合成菌体,对用于合成菌体,对用于合成菌体,对用于合成菌体,对N N、P P要求低。要求低。要求低。要求低。CODCOD N N P P2002
12、00 5 5 1 1或或或或C C N N12121616(好氧(好氧(好氧(好氧CODCOD N N P P100100 5 5 1 1)厌氧过程对环境条件要求比较严格:厌氧过程对环境条件要求比较严格:厌氧过程对环境条件要求比较严格:厌氧过程对环境条件要求比较严格:、氧化还原电位(、氧化还原电位(、氧化还原电位(、氧化还原电位(EE)与温度)与温度)与温度)与温度第4页 氧溶入和氧化态、氧化剂存在:氧溶入和氧化态、氧化剂存在:氧溶入和氧化态、氧化剂存在:氧溶入和氧化态、氧化剂存在:FeFe3+3+、CrCr2 2OO7 72-2-、NONO3 3-、SOSO4 42-2-、POPO4 43-
13、3-、H H+会使体系中电位升高,对厌氧消化不利。会使体系中电位升高,对厌氧消化不利。会使体系中电位升高,对厌氧消化不利。会使体系中电位升高,对厌氧消化不利。高温消化高温消化高温消化高温消化500500600mv600mv,50505555 中温消化中温消化中温消化中温消化300300380mv380mv,30303838 产酸菌对氧还产酸菌对氧还产酸菌对氧还产酸菌对氧还还电位要求不甚严格还电位要求不甚严格还电位要求不甚严格还电位要求不甚严格100100100mv100mv 产甲烷菌对氧还产甲烷菌对氧还产甲烷菌对氧还产甲烷菌对氧还还电位要求严格还电位要求严格还电位要求严格还电位要求严格350m
14、v350mv、pHpH及碱度及碱度及碱度及碱度 pHpH主要取决于三个生化阶段平衡状态,原液本身主要取决于三个生化阶段平衡状态,原液本身主要取决于三个生化阶段平衡状态,原液本身主要取决于三个生化阶段平衡状态,原液本身pHpH和发酵系统中产和发酵系统中产和发酵系统中产和发酵系统中产生分压(生分压(生分压(生分压(20.320.340.5kpa40.5kpa),正常发酵),正常发酵),正常发酵),正常发酵pHpH7.27.27.47.4,有机负荷太大,水,有机负荷太大,水,有机负荷太大,水,有机负荷太大,水解和酸化过程生化速率大大超出产气速率。将造成水解产物有机酸积累使解和酸化过程生化速率大大超出
15、产气速率。将造成水解产物有机酸积累使解和酸化过程生化速率大大超出产气速率。将造成水解产物有机酸积累使解和酸化过程生化速率大大超出产气速率。将造成水解产物有机酸积累使pHpH下降,抑制甲烷菌生理机能,使气化速率锐减,所以原液下降,抑制甲烷菌生理机能,使气化速率锐减,所以原液下降,抑制甲烷菌生理机能,使气化速率锐减,所以原液下降,抑制甲烷菌生理机能,使气化速率锐减,所以原液pHpH6 68 8,发酵过程有机酸浓度不超出发酵过程有机酸浓度不超出发酵过程有机酸浓度不超出发酵过程有机酸浓度不超出3000mg/L3000mg/L为佳(以乙酸计)。为佳(以乙酸计)。为佳(以乙酸计)。为佳(以乙酸计)。HCO
16、HCO3 3-及及及及NHNH3 3是形成厌氧处理系统碱度主要原因,高碱度含有较强缓是形成厌氧处理系统碱度主要原因,高碱度含有较强缓是形成厌氧处理系统碱度主要原因,高碱度含有较强缓是形成厌氧处理系统碱度主要原因,高碱度含有较强缓冲能力,普通要求碱度冲能力,普通要求碱度冲能力,普通要求碱度冲能力,普通要求碱度mg/Lmg/L以上,以上,以上,以上,NH3NH3浓度浓度浓度浓度5050200mg/L200mg/L为佳。为佳。为佳。为佳。、毒物、毒物、毒物、毒物凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质都可称为毒物,无凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质都可称为毒物,无凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质
17、都可称为毒物,无凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质都可称为毒物,无机酸浓度不应使消化液机酸浓度不应使消化液机酸浓度不应使消化液机酸浓度不应使消化液pHpH6.86.8;NH NH3 3不应高于不应高于不应高于不应高于1500mg/L1500mg/L,其它阴离子浓,其它阴离子浓,其它阴离子浓,其它阴离子浓度见书。度见书。度见书。度见书。第5页 (2 2)工艺操作条件)工艺操作条件)工艺操作条件)工艺操作条件 、生物量、生物量、生物量、生物量大小以污泥浓度表示,普通介于大小以污泥浓度表示,普通介于大小以污泥浓度表示,普通介于大小以污泥浓度表示,普通介于101030gvss/L30gvss/L之间
18、,之间,之间,之间,为预防反应器中污泥流失,可采取装入填料介质使细菌附着挂膜,调整水为预防反应器中污泥流失,可采取装入填料介质使细菌附着挂膜,调整水为预防反应器中污泥流失,可采取装入填料介质使细菌附着挂膜,调整水为预防反应器中污泥流失,可采取装入填料介质使细菌附着挂膜,调整水流速度或污泥回流量。流速度或污泥回流量。流速度或污泥回流量。流速度或污泥回流量。、负荷率、负荷率、负荷率、负荷率表示消化装置处理能力一个参数,负荷率有三种表示表示消化装置处理能力一个参数,负荷率有三种表示表示消化装置处理能力一个参数,负荷率有三种表示表示消化装置处理能力一个参数,负荷率有三种表示方法:方法:方法:方法:容积
19、负荷率容积负荷率容积负荷率容积负荷率反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物Kg/mKg/m3 3d d 污泥负荷率污泥负荷率污泥负荷率污泥负荷率反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量Kg/KgKg/Kgd d 投配率投配率投配率投配率天天向单位有效容积投加材料体积天天向单位有效容积投加材料体积天天向单位有效容积投加材料体积天天向单位有效容积投加材
20、料体积mm3 3/m/m3 3d d 投配率倒数为平均停留时间或消化时间,单位为投配率倒数为平均停留时间或消化时间,单位为投配率倒数为平均停留时间或消化时间,单位为投配率倒数为平均停留时间或消化时间,单位为d d(天),投配率池(天),投配率池(天),投配率池(天),投配率池可用百分率表示。可用百分率表示。可用百分率表示。可用百分率表示。负荷率影响:负荷率影响:负荷率影响:负荷率影响:当有机物负荷率很高时,营养充分,代谢产物有机酸产量很大,超当有机物负荷率很高时,营养充分,代谢产物有机酸产量很大,超当有机物负荷率很高时,营养充分,代谢产物有机酸产量很大,超当有机物负荷率很高时,营养充分,代谢产
21、物有机酸产量很大,超出甲烷菌吸收利用能力,有机酸积累出甲烷菌吸收利用能力,有机酸积累出甲烷菌吸收利用能力,有机酸积累出甲烷菌吸收利用能力,有机酸积累pHpH下降,是低效不稳定状态。下降,是低效不稳定状态。下降,是低效不稳定状态。下降,是低效不稳定状态。负荷率适中,产酸细菌代谢产物中有机物(有机酸)基本上能被甲负荷率适中,产酸细菌代谢产物中有机物(有机酸)基本上能被甲负荷率适中,产酸细菌代谢产物中有机物(有机酸)基本上能被甲负荷率适中,产酸细菌代谢产物中有机物(有机酸)基本上能被甲烷菌及时利用,并转化为沼气,残余有机酸量仅为几百毫克烷菌及时利用,并转化为沼气,残余有机酸量仅为几百毫克烷菌及时利用
22、,并转化为沼气,残余有机酸量仅为几百毫克烷菌及时利用,并转化为沼气,残余有机酸量仅为几百毫克/升。升。升。升。pHpH7 77.57.5,呈弱碱性,是高效稳定发酵状态。,呈弱碱性,是高效稳定发酵状态。,呈弱碱性,是高效稳定发酵状态。,呈弱碱性,是高效稳定发酵状态。第6页 当有机负荷率小,供给养料不足,产酸量偏少,当有机负荷率小,供给养料不足,产酸量偏少,当有机负荷率小,供给养料不足,产酸量偏少,当有机负荷率小,供给养料不足,产酸量偏少,pHpH7.57.5是碱性发是碱性发是碱性发是碱性发酵状态,是低效发酵状态。酵状态,是低效发酵状态。酵状态,是低效发酵状态。酵状态,是低效发酵状态。、温度控制、
23、温度控制、温度控制、温度控制发酵要求较高温度,每去除发酵要求较高温度,每去除发酵要求较高温度,每去除发酵要求较高温度,每去除8000mg/LCOD8000mg/LCOD所产沼所产沼所产沼所产沼气,能使水温升高气,能使水温升高气,能使水温升高气,能使水温升高1010,普通工艺设计中温消化,普通工艺设计中温消化,普通工艺设计中温消化,普通工艺设计中温消化30303535。、pHpH控制控制控制控制当液料当液料当液料当液料pHpH6.56.5或高于或高于或高于或高于8.08.0,则要调整液料,则要调整液料,则要调整液料,则要调整液料pHpH。pHpH6.86.87 7,应降低有机负荷率,应降低有机负
24、荷率,应降低有机负荷率,应降低有机负荷率,pHpH6.56.5,应停顿加料,必要时加入石灰中和。,应停顿加料,必要时加入石灰中和。,应停顿加料,必要时加入石灰中和。,应停顿加料,必要时加入石灰中和。三、悬浮生长厌氧生物处理法三、悬浮生长厌氧生物处理法三、悬浮生长厌氧生物处理法三、悬浮生长厌氧生物处理法 1 1、完全混合悬浮生长厌氧消化池、完全混合悬浮生长厌氧消化池、完全混合悬浮生长厌氧消化池、完全混合悬浮生长厌氧消化池 2 2、厌氧接触法、厌氧接触法、厌氧接触法、厌氧接触法 3 3、厌氧序批式反应器、厌氧序批式反应器、厌氧序批式反应器、厌氧序批式反应器四、附着生长厌氧生物处理法(即厌氧生物膜法
25、)四、附着生长厌氧生物处理法(即厌氧生物膜法)四、附着生长厌氧生物处理法(即厌氧生物膜法)四、附着生长厌氧生物处理法(即厌氧生物膜法)1 1、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池 2 2、厌氧膨胀床、流化床反应器、厌氧膨胀床、流化床反应器、厌氧膨胀床、流化床反应器、厌氧膨胀床、流化床反应器 3 3、厌氧生物转盘、厌氧生物转盘、厌氧生物转盘、厌氧生物转盘五、两相厌氧生物处理五、两相厌氧生物处理五、两相厌氧生物处理五、两相厌氧生物处理 1 1、原理、原理、原理、原理第7页 依据相分离概
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