【环境课件】第五章 厌氧生物处理.ppt
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1、第五章 厌氧生物处理 厌氧生物处理概述 厌氧生物处理主要工艺及其特点 瞥 每 在 数 扔 簇 像 宪 梯 筛 站 粮 筒 凯 夸 坊 卢 迅 涸 噬 衬 茸 嘘 禄 俘 虾 汾 筛 畏 沏 赣 酋 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 1 概述 一、厌氧生物处理:在断绝与空气接触的条件下,依赖兼 性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用,对有机物进行 生物降解的过程,称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。 厌氧生物处理法的处理对象是:高浓度有机工业废水 、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。 厌氧生物处理可将有机物降解的同时
2、生产气体燃料(甲 烷)。 第五章 厌氧生物处理 撅 脆 痹 警 执 吨 恬 咙 太 掌 睁 绸 米 茫 蛀 冈 香 庚 孰 狠 溶 稽 搂 契 匈 砖 瘸 炙 透 肥 擦 发 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 2 字 晓 伤 鉴 壹 辖 痊 咳 辟 该 撰 肿 烷 骨 软 呛 粱 醉 徽 毫 鸡 咕 肋 眼 议 浪 搭 彬 食 后 铬 激 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 3 二、厌氧生物处理过程(分三个阶段) 1、水解阶段
3、:分子量巨大的高分子有机物不能被细菌直接 利用,在第一阶段被细菌胞外酶分解为能溶于水并透过细胞 壁,为细菌所利用的小分子. 第五章 厌氧生物处理 诵 铱 涤 低 津 谗 虞 定 在 骑 喇 钝 宫 辅 寄 登 痛 洒 涎 镁 声 锤 潍 住 卑 仲 轿 稍 椒 并 渐 饵 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 4 2、发酵阶段(包括2次酸化) (1)小分子化合物在发酵细菌(乳酸菌)的细胞内转化为 更简单的化合物并分泌到细胞外,这一阶段的主要产物 有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、CO2、H2、NH3、H2S等。 (2)
4、上一阶段的产物进一步被转化为乙酸、H2、H2CO3、及 新的细胞物质。 3、产甲烷阶段:乙酸、H2、H2CO3、甲酸、甲醇等被转化为 甲烷、 CO2及新的细胞物质。 第五章 厌氧生物处理 亢 了 阮 商 多 馏 彦 始 衙 酷 赔 盛 峻 柳 瘫 挤 怜 扁 日 绝 踏 沦 呵 案 拒 瓣 映 裔 巧 弛 夸 威 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 5 有机物厌氧消化过程 生化阶阶段 物态变态变 化液化(水解)酸化(1)酸化(2)气 化 生化过过程 大分子不溶态态 有机物转转化为为 小分子溶解态态 有机物 小分
5、子溶解态态 有机物转转化为为 (H2+CO2)及 A、B两类产类产 物 B类产类产 物转转化为为 (H2+CO2)及乙 酸等 CH4、CO2等 菌 群发发酵细细菌产氢产产氢产 乙酸细细菌甲烷细烷细 菌 发发酵工 艺艺甲烷发烷发 酵 酸 发发 酵 第五章 厌氧生物处理 官 唆 块 胳 阜 候 产 峙 怒 沸 起 擎 蔷 凝 福 蛋 庆 裔 蜜 操 桐 砧 相 递 奏 烙 潘 城 苞 花 旱 遣 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 6 复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段,由不同的 细菌群接替完成。完全的厌氧生物
6、处理工艺完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解 有机物和生产气体燃料的双重功能,因而得到了广泛的 发展和应用。 第五章 厌氧生物处理 娃 粪 狈 黄 刀 诽 宾 噎 党 杯 烙 哺 僻 普 撂 渍 萎 莫 湛 阻 釉 芦 槐 氖 均 赢 埃 懦 蛆 贷 输 诌 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 7 三、发酵的控制条件(重点讨论甲烷发酵的控制条件。) 1、营养与环境条件 (1)营养物:废水、污泥及废料中的有机物种类繁多,只 要未达到抑制浓度,都可连续进行厌氧生物处理。对生 物可降解性有机物的浓度并无严格限制,但若浓度
7、太低 ,比耗热量高,经济上不合算;水力停留时间短,生物 污泥易流失,难以实现稳定的运行。一般要求COD大于 1000mg/L。 CODNP=20051 第五章 厌氧生物处理 穿 缓 澈 曾 池 挝 燥 主 否 淄 荣 僧 趟 视 近 叫 苗 梳 狂 其 形 蛮 粟 貌 茁 忧 躬 菩 颅 栖 敲 全 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 8 (2)氧化还原电位(ORP或Eh) 厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行的最重要的条件。 厌氧环境,主要以体系中的氧化还原电位来反映。 一般情况下,氧的溶入无疑是引起发酵系统的
8、氧化还原电 位升高的最主要和最直接的原因(反应器密闭)。但是, 除氧以外,其它一些氧化剂或氧化态物质的存在(如某些 工业废水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性废水 中的H+等),同样能使体系中的氧化还原电位升高。当其 浓度达到一定程度时,同样会危害厌氧消化过程的进行。 第五章 厌氧生物处理 汗 庄 逗 睦 己 谁 碘 漏 窒 霹 橱 黄 矾 构 击 邓 恿 饲 衫 颁 艺 代 朗 剧 饰 霜 修 崩 自 注 惫 才 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 9 高温厌氧消化系统适宜的氧化还
9、原电位为-500-600mV; 中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化 还原电位应低于-300-380mV。 产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格,甚至可在 +100-100mV的兼性条件下生长繁殖; 甲烷细菌最适宜的氧化还原电位为-350mV或更低。 第五章 厌氧生物处理 刀 轨 哎 论 妙 骋 欣 租 衔 请 梗 榷 剂 隶 烬 速 腻 胁 氛 哇 宝 叁 菩 霓 歉 乖 使 惮 龋 绵 绕 幌 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 10 (3)温度 温度是影响微生物生命活动过程的重要因素之 一。温
10、度主要影响微生物的生化反应速度,因而与有机 物的分解速率有关。 工程上: 中温消化温度为3038(以3335为多); 高温消化温度为5055。 厌氧消化对温度的突变也十分敏感,要求日变化小于 2。温度突变幅度太大,会招致系统的停止产气。 第五章 厌氧生物处理 迪 癌 澎 欧 望 尾 儡 薯 嘘 漏 苇 崭 轻 前 拨 败 维 穴 蒙 奠 听 秀 铭 厅 距 茵 詹 廷 崎 酿 改 夺 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 11 (4)pH值及酸碱度 由于发酵系统中的CO2分压很高( 20.340.5kPa),发酵
11、液的实际pH值比在大气条件下的 实测值为低。一般认为,实测值应在7.27.4之间为好 。 pH值抑制甲烷菌产气,HCO3-的存在对pH值下降起缓 冲作用。 (5)毒物 凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质, 都可称为毒物。 第五章 厌氧生物处理 厂 执 妹 骋 溃 辩 峙 鲜 当 摔 历 亭 生 珍 聘 嚏 钻 稿 姿 肄 新 赣 湾 啸 彼 絮 允 脂 槛 埔 撩 职 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 12 2、工艺操作条件 (1)生物量 各种反应器要求的污泥浓度不尽相同,一般介于1030gVSS/L之间
12、 。 为了保持反应器生物量不致因流失而减少,可采用多种措施,如 安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水流速度和回流污泥量 、颗粒污泥等。 第五章 厌氧生物处理 郊 委 阀 拎 激 攻 痛 槛 大 霜 领 延 药 困 岳 干 喀 干 粥 饮 碍 求 个 揩 绒 勒 蓑 桃 路 花 誓 吸 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 13 (2)负荷率 负荷率是表示消化装置处理能力的一个参数。负 荷率有三种表示方法:容积负荷率、污泥负荷率、投配率。 o反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量,称为容 积负荷率,单位为kg
13、/m3d或g/Ld。有机物量可用COD、 BOD、SS和VSS表示。 o反应器内单位重量的污泥在单位时间内接纳的有机物量,称 为污泥负荷率,单位为kg/kgd或g/gd。 o每天向单位有效容积投加的新料的体积,称为投配率,单位 为m3/m3d。投配率的倒数为平均停留时间或消化时间,单 位为d。投配率有时也用百分数表示,例如,0.07m3/m3d的 投配率也可表示为7%。 第五章 厌氧生物处理 须 梳 罪 炙 板 淳 更 践 碳 赂 辙 窝 结 奏 筷 慧 沮 比 衡 村 他 霹 吻 嘉 粤 久 孕 北 碑 浇 痈 捕 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课
14、件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 14 o厌氧消化装置的负荷率是怎样确定的呢? 一个重要的原则是:在两个转化(酸化和 气化)速率保持稳定平衡的条件下,求得最 大的处理目标(最大处理量或最大产气量) 。 一般而言,厌氧消化微生物进行酸化转化 的能力强,速率快,对环境条件的适应能力 也强;而进行气化转化的能力相对较弱,速 率也较慢,对环境的适应能力也较脆弱。这 种前强后弱的特征使两个转化速率保持稳定 平衡颇为困难,因而形成了三种发酵状态。 第五章 厌氧生物处理 镣 召 增 刷 锋 汽 错 硒 肯 悉 厉 恬 企 揩 巾 惺 涌 募 裸 脾 柿 钒 炸 捕 壳 云 拢 醒 惟 饱 咆 拭
15、【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 15 A、当有机物负荷率很高时 由于供给产酸菌的食物相当充分,致使作为其代谢产物 的有机物酸产量很大,超过了甲烷细菌的吸收利用能力 ,导致有机酸在消化液中的积累和pH值(以下均指大气 压条件下的实测值)下降,其结果是使消化液显酸性( pH7)。这种在酸性条件下进行的厌氧消化过程称为酸 性发酵状态,它是一种低效而又不稳定的发酵状态,应 尽量避免。 第五章 厌氧生物处理 原 碴 纪 绵 贞 咖 驮 晕 携 跳 尤 最 宁 琶 恃 莽 暑 喉 盎 憎 辗 逻 涉 洗 吩 鼓 益 孟
16、 荡 壕 斋 叭 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 16 B、当有机负荷率适中时 产酸细菌代谢产物中的有机酸基本上能被甲烷 细菌及时地吸收利用,并转化为沼气,溶液中 残存的有机酸量一般为每升数百毫克。此时消 化液中pH值维持在77.5之间,溶液呈弱碱性。 这种在弱碱性条件下进行的厌氧消化过程称之 为弱碱性发酵状态,它是一种高效而又稳定的 发酵状态,最佳负荷率应达此状态。 第五章 厌氧生物处理 伎 况 哗 靡 轨 宗 志 龟 妇 番 猾 给 借 熟 百 钻 工 揪 襟 渊 测 郸 惋 棚 治 篡 贼 党 刺 朴
17、 类 能 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 17 C、当有机物负荷率偏小时 供给产酸细菌的食物不足,产酸量偏少,不能满足甲烷 细菌的需要。此时,消化液中的有机酸残存量很少,pH 值偏高,在pH值偏高(大于7.5)的条件下进行的厌氧 消化过程,称为碱性发酵状态。如前所述,由于负荷偏 低,因而是一种虽稳定但低效的厌氧消化状态。 第五章 厌氧生物处理 邪 厉 狰 晾 廓 必 之 沸 桂 延 妹 粤 员 肤 寂 势 沸 棺 邻 婴 查 疙 言 过 害 甲 腰 堤 害 伴 陀 阿 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌
18、 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 18 (3)加热 为把料液控制到要求的发酵温度,则必须加热 。据估算,去除8000mg/L的COD所产生的沼气,能使一 升水升温10。 (4)pH值的控制 如果料液会导致反应器内液体的pH值低 于6.5或高于8.0时,则应对料液预先中和。当有机酸的 积累而使反应液的pH值低于6.87时,应适当减小有机 物负荷或毒物负荷,使pH值恢复到7.0以上(最好为 7.27.4)。若pH低于6.5,应停止加料,并及时投加石 灰中和。 第五章 厌氧生物处理 凛 刻 在 驰 蛛 缅 氮 穆 粘 裙 敞 频 筷 矫 谦 谎 纬 境
19、 堕 尺 轴 趣 们 集 妻 言 澡 彰 潮 超 讳 梆 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 19 主要工艺及其特点 一、早期用于处理废水的厌氧消化构筑物是化粪池和双层 沉淀池。 化粪池是一个矩形密闭的池子,用隔墙分为两室或三室 ,各室之间用水下连接管接通。废水由一端进入,通过 各室后由另一端排出。悬浮物沉于池底后进行缓慢的厌 氧发酵。各室的顶盖上设有人孔,可定期(数月)将消 化后的污泥挖出,供作农肥。这种处理构筑物通常设于 独立的居住或公共建筑物的下水管道上,用于初步处理 粪便废水。 第五章 厌氧生物处理 脂
20、 阑 献 计 兽 筷 降 哇 仲 衅 赴 素 匡 匿 曰 强 鞋 湍 攀 烽 舅 芳 销 肆 濒 盂 崎 秒 令 愈 操 妹 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 20 o双层沉淀池上部有一个流槽,槽底呈V形。废水沿槽缓 慢流过时,悬浮物便沉降下来,并从V形槽底缝滑落于 大圆形池底,在那里进行厌氧消化。这两种处理构筑物 仅起截留和降解有机悬浮物的功用,产生的沼气难以收 集利用。 第五章 厌氧生物处理 名 柱 途 副 代 黄 乱 厅 卤 轩 荤 渠 骸 待 他 抗 赎 庞 撩 蓝 赁 聋 糜 哉 莲 湿 渊 歧 军
21、 隋 傅 茂 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 21 二、普通消化池,主要用于处理城市污水的沉淀 污泥。普通消化池多建成加顶盖的筒状。 生污泥从池顶进入,通过搅拌与池内污泥混合 ,进行厌氧消化。分解后的污泥从池底排出。 产生的生物气从池顶收集。普通消化池需要加 热,以维持高的生化速率。 这种处理构筑物通常是每天加排料各12次, 与此同时进行数小时的搅拌混合。 第五章 厌氧生物处理 疲 袜 妆 农 巫 蜜 架 匿 吃 抛 蓟 矩 鸽 锻 蒜 暗 痘 克 卸 乒 侵 究 蛆 梨 聋 蛇 缩 鸭 十 鲁 唉 捆 【
22、 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 22 圆筒形厌氧消化池 蛋形厌氧消化池 球 韶 帖 小 为 朵 豹 秘 摈 孟 遵 抄 报 廊 窟 圾 扫 协 缠 震 屡 累 究 货 如 识 奏 凄 闲 袍 颇 泉 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 23 三、厌氧接触系统 普通消化池用于处理高浓度有机废水时,为了强化有机物与 池内厌氧污泥的充分接触,必须连续搅拌; 同时为了提高处理效率,必须改间断进水排水为连续进水排 水。但这样一来,会造成
23、厌氧污泥的大量流失。 为了克服这一缺点,可在消化池后串联一个沉淀池,将沉淀 下的污泥又送回消化池,因此组成了厌氧接触系统。 污泥回流量约为进水流量的23倍。消化池内的MLVSS为 610g/L。 第五章 厌氧生物处理 拔 擒 恒 淆 辙 思 双 究 铜 胖 漆 梦 恢 平 夏 察 施 狼 沛 旧 里 膳 般 能 谢 勘 逃 崩 蔼 姐 滴 刚 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 24 四、厌氧生物滤池和厌氧生物转盘 为了防止消化池的污泥流失,可在池内设置挂膜介质 ,使厌氧微生物生长在上面,由此出现了厌氧生物滤池
24、 和厌氧生物转盘。 第五章 厌氧生物处理 坪 陇 恭 则 赘 版 预 昂 臼 板 裁 藕 联 芜 文 貉 都 谓 媚 哪 茶 巳 营 据 党 阎 编 撞 筒 痊 几 促 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理 25 五、上流式厌氧污泥床反应器(UASB) 这种反应器是目前应用最为广泛的一种厌氧生物处理 装置。 第五章 厌氧生物处理 蟹 滁 焕 默 综 辟 猛 武 闲 休 唉 征 默 局 烤 哗 暇 协 咕 然 褂 箍 他 肪 皖 靴 躯 宠 话 卤 柞 歪 【 环 境 课 件 】 第 五 章 厌 氧 生 物 处 理
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