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1、11第四节 厌氧生物处理技术 是指在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧是指在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌分解有机物的一种生物处理法。菌分解有机物的一种生物处理法。2大分子有机物（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）水解水解 细菌的胞外酶细菌的胞外酶简单溶解性有机物 酸化酸化 产酸菌产酸菌 有机酸、醇类、醛类等 乙酸化乙酸化 产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌 乙酸 、H2 、CO2 甲烷化甲烷化 产甲烷菌产甲烷菌a 产甲烷菌产甲烷菌b CH4（占占2/3）CH4（占占1/3）三阶段三阶段:水水解解酸酸化化产氢产氢、产、产乙酸乙酸产产甲甲烷烷3 三阶段理论：三阶段理论：水解酸化阶段（水解酸化阶段（水解产酸细菌水解
2、产酸细菌，兼性或专性厌氧菌，如，兼性或专性厌氧菌，如梭菌属，双歧杆菌属等梭菌属，双歧杆菌属等）；）；产氢产乙酸阶段（产氢产乙酸阶段（产氢产乙酸菌，兼性或专性厌氧菌，互产氢产乙酸菌，兼性或专性厌氧菌，互营单胞菌属、互营杆菌属营单胞菌属、互营杆菌属）；）；产甲烷阶段（产甲烷阶段（产甲烷菌，专性厌氧菌，如产甲烷八叠球菌产甲烷菌，专性厌氧菌，如产甲烷八叠球菌属、产甲烷丝状菌属等，世代周期长，对环境条件要求严格属、产甲烷丝状菌属等，世代周期长，对环境条件要求严格）。）。一、厌氧生物处理的基本原理一、厌氧生物处理的基本原理 注意：注意：在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持在厌氧反应器中，三个阶段是
3、同时进行的，并保持某种程度的动态平衡，这种动态平衡一旦被外加因素所破坏，某种程度的动态平衡，这种动态平衡一旦被外加因素所破坏，则首先使产甲烷阶段受到抑制，从而影响厌氧消化反应的进行。则首先使产甲烷阶段受到抑制，从而影响厌氧消化反应的进行。4二、厌氧生物处理的影响因素 产甲烷阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应器的各项影响因素也以对产甲烷细菌的影响因素为准。1 1、温度、温度：根据产甲烷菌适宜温度条件的不同，可分为三种类型。（1）常温消化（1020）（2）中温消化（3035 ，大多数甲烷菌适宜）（3）高温厌氧消化（5055 ）注意注意：反应速率随着温度的升高而增大；反应速率随着温度的升高而
4、增大；产甲烷菌对温度的突变也十分敏感，要求日波动范围在产甲烷菌对温度的突变也十分敏感，要求日波动范围在22之内，温度突变幅度太大，会导致系统的停止产气。之内，温度突变幅度太大，会导致系统的停止产气。52、pH和酸碱度：产甲烷菌对pH值变化适应性很差，其最佳范围为6.87.2。在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的挥发性有机酸(VFA)积累，常保持反应器内的pH值在6.57.5(最好在6.87.2)的范围内，或保持碱度2000-3000mg/L(以碳酸钙计）。二、厌氧消化的影响因素6 3 3 3 3、营养与、营养与、营养与、营养与C/NC/N
5、比比比比 一般要求C/N比达到（1020）：1为宜。C/N比太高，氮量不足，消化液缓冲能力低，pH容易降低；C/N太低，氮量过多，铵盐容易积累，pH过高，会影响消化进程。就污泥消化而言：初沉池污泥C/N为10：1；二沉池活性污泥C/N为5：1（太低），需投加高C/N的原料，如粪便、植物茎干等。二、厌氧消化的影响因素74、有机负荷（kgCOD/m3d）或投配率（%）污泥消化池的投配率是每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。有机负荷或投配率过高，反应器内脂肪酸可能积累，pH值下降，产气率下降；过低，消化完全，产气率高，但消化池容积大，基建费用高。常规厌氧消化工艺：处理高浓度工业废水的有机负
6、荷为23kgCOD/m3d，在高温下为46kgCOD/m3d；处理污泥时，投配率以58%为宜。二、厌氧消化的影响因素85 5 5 5、有毒物质、有毒物质、有毒物质、有毒物质 包括有毒有机物、重金属离子、H2S、氨等。有毒有机物：带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构，往往具有抑制性。重金属离子：破坏酶的活性，对甲烷消化产生抑制作用；氨的毒害作用：当NH4+浓度超过150mg/L时，消化受到抑制。二、厌氧消化的影响因素97 7 7 7、有毒物质、有毒物质、有毒物质、有毒物质 H2S的影响：的影响：含硫无机物（SO42-、SO32-）过高时，由于硫酸盐还原作用优先进行，产生H2S，产甲烷过程受到抑制。
7、要求进入系统的底物中硫酸盐浓度要小于5000mg/L。有毒物质的最高容许浓度与处理系统的运行方式、污泥驯化程度、废水特性、操作控制条件等因素有关。二、厌氧消化的影响因素10厌氧工艺和设备的分类厌氧工艺和设备的分类 厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法包括厌氧消化池、厌氧接触工艺、上流式包括厌氧消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。厌氧污泥床反应器等。厌氧生物膜法厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧生包括厌氧生物滤池、厌氧生物转盘。物转盘。11厌氧工艺的有关术语（1）上流速度（表面速度或表面负荷，）上流速度（表面速度或表面负荷，m/h或或m3/(m2h)）（2）水力停留时间（）水力停留时间（HR
8、T）（3）反应器中的污泥量（）反应器中的污泥量（gSS/L或或gVSS/L）（4）反应器的负荷：分为容积负荷（）反应器的负荷：分为容积负荷（VLR，kgCOD/m3d）、污泥负荷（）、污泥负荷（SLR，kgCOD/kgMLSSd）和投配率。）和投配率。（5）污泥体积指数（）污泥体积指数（SVI）（6）反应器内的污泥停留时间（）反应器内的污泥停留时间（SRT）：亦称泥龄。）：亦称泥龄。12 2、高速厌氧消化池：池顶为圆拱形顶盖，分固定盖和浮动盖，池顶一般还兼做集气罩；常用搅拌方式有池内机械搅拌、沼气搅拌和循环消化液搅拌（搅拌的作用？）；消化时间缩短(1020d），产气率提高。构 造螺旋桨(机械)
9、搅拌的高速消化池（间歇式的搅拌）常规厌氧消化池13 搅拌的作用：通过搅拌可消除池内梯度，使底物与微生物充分接触，避免产生分层，使池内温度及碱度分布均匀，促进沼气分离。搅拌方法包括：泵加水射器搅拌法、消化气循环搅拌法和机械搅拌法。14加热方式主要有：池内加热：蒸汽直接加热或池内安装热交换器 池外加热（常用）：利用热交换器将污泥或废水预热后再投配到消化池中。加 热：是提高厌氧消化池负荷，缩短消化时间的重要措施之一。常规厌氧消化池15厌 氧 接 触 法 亦称厌氧活性污泥法，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（Anaerobic Contact Process)。现现代代高高
10、速速厌厌氧氧反反应应器器16特 点（与普通厌氧消化池相比）:优点：污泥浓度较高，耐冲击能力强，容积负荷较高，消化时间大大缩短。缺点：增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备；沉淀池中固液分离有一定困难。厌 氧 接 触 法现现代代高高速速厌厌氧氧反反应应器器17改进方法 (a)真空脱气；(b)热交换器急冷法；(c)投加混凝剂；(d)用膜过滤代替沉淀池厌 氧 接 触 法现现代代高高速速厌厌氧氧反反应应器器18现现代代高高速速厌厌氧氧反反应应器器上流式厌氧污泥床反应器气固液三相分离器气固液三相分离器简述工作原理污泥床沉淀区19UASB反应器运行的三个重要前提反应器运行的三个重要前提1）大量的沉降性能良好的颗
11、粒污泥；2）底部设置均匀布水系统；3）设计合理的三相分离器。上流式厌氧污泥床反应器20 UASB内厌氧污泥的主要聚集形式包括颗粒状(Granular)和絮体状（Floc)。颗粒污泥是结构紧密的聚集体，这些聚集体沉降后呈现固定的形态。絮状污泥则是具有蓬松结构的聚集体，这些聚集体沉降后无固定形态。厌氧颗粒污泥厌氧颗粒污泥1）大量的沉降性能良好的颗粒污泥；21 优点：结构紧凑、占地面积小、处理能力大（有机负荷高）、处理效果好、能适应冲击负荷、无需搅拌及回流设备等；缺点：易形成短流、要求进水的SS较低、启动时间较长。特点概括特点概括：上流式厌氧污泥床反应器22分段厌氧处理法（两相厌氧法）第一段：产酸段，将固态有机物转化为有机酸；第二段：产甲烷段，产生含甲烷较多的消化气。特点：耐冲击负荷能力强，运行稳定，有机负荷高，消化气中甲烷含量高等；设备较多，流程和操作复杂。