污水处理厌氧生物处理方法.pptx

废水的厌氧生物处理废水的厌氧生物处理概述概述原理原理影响因素及控制要求影响因素及控制要求主要构筑物及工艺主要构筑物及工艺第1页/共59页一、厌氧生物处理一、厌氧生物处理概述概述厌氧生物处理法（厌氧消化法）厌氧生物处理法（厌氧消化法）在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌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。物降解的过程。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氢等为受氢体。受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氢等为受氢体。处理对象：处理对象：不溶性固态有机物（难生物降解有机物）不溶性固态有机物（难生物降解有机物）应用场合：高浓度有机废水、城镇污水的污泥、应用场合：高浓度有机废水、城镇污水的污泥、温度较高的有机工业废水。温度较高的有机工业废水。第2页/共59页在这个过程中在这个过程中:部分有机物转化为部分有机物转化为CHCH4 4部分被分解为部分被分解为COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3、H H2 2S S等无机物，并为细胞合成提供能量；等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。一、厌氧生物处理一、厌氧生物处理概述概述第3页/共59页厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点：（1 1）既适用于高浓度废水，又适用于中低浓度废水。）既适用于高浓度废水，又适用于中低浓度废水。（2 2）能耗低：厌氧法产生的沼气可作为能源。）能耗低：厌氧法产生的沼气可作为能源。（3 3）负荷高：厌氧法为）负荷高：厌氧法为2 210kgCOD/m10kgCOD/m3 3dd。（4 4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好。）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好。（5 5）氮、磷营养需要量少：厌氧法的）氮、磷营养需要量少：厌氧法的C:N:PC:N:P为为 100:2.1:0.5(100-300:5:1)100:2.1:0.5(100-300:5:1)（6 6）厌氧处理过程有一定的杀菌作用。）厌氧处理过程有一定的杀菌作用。（7 7）厌氧活性污泥可以长期贮存。）厌氧活性污泥可以长期贮存。一、厌氧生物处理一、厌氧生物处理概述概述第4页/共59页厌氧生物处理法也存在下列缺点：厌氧生物处理法也存在下列缺点：（1 1）厌氧微生物增殖缓慢，设备启动时间长。）厌氧微生物增殖缓慢，设备启动时间长。（2 2）出水往往达不到排放标准，需要进一步）出水往往达不到排放标准，需要进一步处理。处理。（3 3）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。一、厌氧生物处理一、厌氧生物处理概述概述第5页/共59页厌氧生物处理的早期目的和过程厌氧生物处理的早期目的和过程 厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理 二、厌氧生物处理二、厌氧生物处理原理原理第6页/共59页1)1)厌氧生物处理的早期目的和过程厌氧生物处理的早期目的和过程早期的厌氧处理研究主要针对污泥消化，即将污泥中的早期的厌氧处理研究主要针对污泥消化，即将污泥中的固态有机物降解固态有机物降解为液态和气态的物质。为液态和气态的物质。污污泥泥的的消消化化过过程程明明显显分分为为两两个个阶阶段段：固固态态有有机机物物先先液液化化，称称液液化化阶阶段段；接接着着降降解解产产物物气气化化，称称气气化化阶阶段段；整个过程历时半年以上。整个过程历时半年以上。第7页/共59页1)1)厌氧生物处理的早期目的和过程厌氧生物处理的早期目的和过程1 1、液化阶段、液化阶段最显著的特征是液态污泥的最显著的特征是液态污泥的PHPH值迅速下降，不到值迅速下降，不到1010天，降到最低值天，降到最低值(例如在室温下，露在空气中的食物例如在室温下，露在空气中的食物几天内就变馊发酸几天内就变馊发酸)，所以又称，所以又称酸化阶段酸化阶段。污泥中的污泥中的固态有机物固态有机物如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和水分子等液态产物和C0C02 2、H H2 2、NHNH3 3、H H2 2S S等气体分子。等气体分子。由于转化产物中有机酸是主体，所以导致由于转化产物中有机酸是主体，所以导致PHPH值下降。值下降。又由于产生的又由于产生的NHNH3 3溶解于水后产生的溶解于水后产生的NHNH4 4OHOH具有碱性，具有碱性，产生中和反应并经过长时间的过程后使产生中和反应并经过长时间的过程后使PHPH值回升，并值回升，并进入进入气化阶段气化阶段。第8页/共59页1)1)厌氧生物处理的早期目的和过程厌氧生物处理的早期目的和过程2 2、气化阶段、气化阶段：有机酸、醇、醛等中间产物在甲烷菌的作用下转化为有机酸、醇、醛等中间产物在甲烷菌的作用下转化为生物气生物气，也可称，也可称消化气消化气，主体是，主体是CHCH4 4，因此气化阶段常称甲烷化阶段。该阶段除产生，因此气化阶段常称甲烷化阶段。该阶段除产生CHCH4 4外，还产生外，还产生COCO2 2和微量和微量H H2 2S S。第9页/共59页1)1)厌氧生物处理的早期目的和过程厌氧生物处理的早期目的和过程液化阶段：液化阶段：兼性厌氧菌作用兼性厌氧菌作用，大量氢产生，也称氢发酵阶段，有机酸大量积累，大量氢产生，也称氢发酵阶段，有机酸大量积累，pHpH迅速下迅速下降，污泥带有粘性，呈灰黄色，并发出恶臭，污泥称为酸性发酵污泥。降，污泥带有粘性，呈灰黄色，并发出恶臭，污泥称为酸性发酵污泥。气化阶段：气化阶段：专性厌氧菌作用专性厌氧菌作用，需隔绝光和空气，最佳，需隔绝光和空气，最佳pHpH值，有机酸浓度不超过值，有机酸浓度不超过2000mg/L2000mg/L，最佳最佳5050500mg/L500mg/L，碱度不应超过碱度不应超过5000mg/L5000mg/L，最佳，最佳200020003000mg/L 3000mg/L 污泥呈黑色，污泥呈黑色，稳定不易腐化，无甚恶臭，易于脱水，这种污泥成为熟污泥或消化污泥。稳定不易腐化，无甚恶臭，易于脱水，这种污泥成为熟污泥或消化污泥。第10页/共59页2)2)厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理!消化经历四个阶段：消化经历四个阶段：F水解阶段水解阶段F酸化阶段酸化阶段F乙酸化阶段乙酸化阶段F甲烷化阶段甲烷化阶段第11页/共59页 厌氧发酵的几个阶段厌氧发酵的几个阶段第12页/共59页2)2)厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理(1(1）水解发酵阶段）水解发酵阶段 水解发酵阶段是将大分子不溶性复杂有机物在细胞水解发酵阶段是将大分子不溶性复杂有机物在细胞外酶的作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸外酶的作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸(醇醇类；醛类、酮类等类；醛类、酮类等)，然后渗入细胞内，参与的微生，然后渗入细胞内，参与的微生物主要是物主要是兼性细菌与专性厌氧菌兼性细菌与专性厌氧菌。兼性细菌的附带作用：是消耗掉污水带来的溶解氧，兼性细菌的附带作用：是消耗掉污水带来的溶解氧，为专性厌氧细菌的生长创造有利条件。此外还有真为专性厌氧细菌的生长创造有利条件。此外还有真菌菌(毛霉毛霉MucorMucor，根霉，根霉RhigopusRhigopus，共头霉，共头霉syncephastrum,syncephastrum,曲霉曲霉Aspergillus)Aspergillus)以及原生动物以及原生动物(鞭毛虫，纤毛虫，变形虫鞭毛虫，纤毛虫，变形虫)等。可统称为水解发酵等。可统称为水解发酵菌。菌。第13页/共59页2)2)厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理(1(1）水解发酵阶段）水解发酵阶段 污水中污水中三种有机物的分解情况三种有机物的分解情况如下：如下：Q碳水化合物碳水化合物水解成单糖，是最易分解的有机物；水解成单糖，是最易分解的有机物；Q含含氮氮有有机机物物水水解解产产氨氨较较慢慢，故故蛋蛋白白质质及及非非蛋蛋白白质质的的含含氮氮化化合合物物(嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶等等)继继碳碳水水化化合合物物及及脂脂肪肪的的水水解解后进行，经水解为脲，胨，肌酸，多肽后形成氨基酸；后进行，经水解为脲，胨，肌酸，多肽后形成氨基酸；Q脂肪脂肪的水解产物主要为甘油、醛等。的水解产物主要为甘油、醛等。上上述述三三种种有有机机物物的的水水解解速速率率常常数数为为：碳碳水水化化合合物物(纤纤维素维素为，半纤维素为为，半纤维素为0.54)0.54)，脂肪为，蛋，脂肪为，蛋白质为。不溶性有机物的水解发酵速度较缓慢。白质为。不溶性有机物的水解发酵速度较缓慢。T从从水水解解速速率率常常数数可可看看出出水水解解过过程程的的快快慢慢，不不难难理理解解不不同的水质需有不同的水解停留时间。同的水质需有不同的水解停留时间。第14页/共59页2)2)厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理 (2 2）产酸脱氢阶段）产酸脱氢阶段 产酸脱氢阶段是将第一阶段的产物降解为简单脂肪酸产酸脱氢阶段是将第一阶段的产物降解为简单脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸等乙酸、丙酸、丁酸等)并脱氢。并脱氢。参与该阶段作用的微生物是参与该阶段作用的微生物是兼性或专性厌氧菌兼性或专性厌氧菌(产氢产乙酸菌以及硝酸盐还原菌产氢产乙酸菌以及硝酸盐还原菌NRBNRB、硫、硫酸盐还原菌酸盐还原菌SRBSRB等等)。故第二阶段的主要产物是简单脂肪酸，。故第二阶段的主要产物是简单脂肪酸，C0C02 2，碳酸根，碳酸根HCOHCO3 3-，铵盐，铵盐NHNH4 4+和和HSHS-，H H+等。此阶段速率较快。等。此阶段速率较快。第15页/共59页2)2)厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理(3(3）产甲烷阶段）产甲烷阶段产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、COCO2 2和和H H2 2等转化为甲等转化为甲烷。参与作用的微生物是绝对厌氧菌烷。参与作用的微生物是绝对厌氧菌(甲烷菌甲烷菌)。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱控产生甲烷，前者约占总量的盐脱控产生甲烷，前者约占总量的1/31/3，后者约占，后者约占2/32/3。第16页/共59页2)2)厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理 上上述述3 3个个阶阶段段，以以产产甲甲烷烷阶阶段段的的反反应应速速度度最最慢慢，为为厌厌氧氧消消化化的的限限制制阶阶段段。与与好好氧氧氧氧化化相相比比，厌厌氧氧生生物物处处理理产生的污泥量远少于好氧氧化。产生的污泥量远少于好氧氧化。有有的的研研究究人人员员将将厌厌氧氧过过程程分分为为四四个个阶阶段段:水水解解、酸酸化化、酸酸性性减减退退(由由于于产产生生中中间间产产物物氨氨,中中和和了了酸酸)、产产甲甲烷烷阶段。阶段。参与厌氧反应的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细参与厌氧反应的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌，已经证实的已有烷细菌，已经证实的已有8080多种多种 第17页/共59页二、厌氧生物处理原理二、厌氧生物处理原理B厌氧生物处理的方法厌氧生物处理的方法基本功能基本功能有二：有二：（1 1）酸发酵的目的：为进一步进行生物处理提供）酸发酵的目的：为进一步进行生物处理提供易易 生物降解的基质；生物降解的基质；（2 2）甲烷发酵的目的：进一步降解有机物和生产）甲烷发酵的目的：进一步降解有机物和生产气气 体燃料。体燃料。*完全的厌氧生物处理工艺完全的厌氧生物处理工艺-因兼有降解有因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而得到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。了广泛的发展和应用。第18页/共59页在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌（非产甲烷菌（non-menthanogensnon-menthanogens）产甲烷细菌（产甲烷细菌（menthanogensmenthanogens）三三.厌氧法的影响因素与控制要求厌氧法的影响因素与控制要求T 甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。第19页/共59页产酸菌和产甲烷菌的特性参数产酸菌和产甲烷菌的特性参数参数参数参数参数产甲烷菌产甲烷菌产甲烷菌产甲烷菌产酸菌产酸菌产酸菌产酸菌对对对对pHpH的敏感性的敏感性的敏感性的敏感性敏感，最佳敏感，最佳敏感，最佳敏感，最佳pHpH为为为为6.87.26.87.2不太敏感，最佳不太敏感，最佳不太敏感，最佳不太敏感，最佳pHpH为为为为5.57.05.57.0氧化还原电位氧化还原电位氧化还原电位氧化还原电位EhEh -350mv(-350mv(中温中温中温中温)，-560mv(-560mv(高高高高温温温温)2000200020002000NaNaNaNa35003500350035005500550055005500氨氮氨氮氨氮氨氮15001500150015003000300030003000FeFeFeFe1710171017101710溶解性硫化物溶解性硫化物溶解性硫化物溶解性硫化物200200200200CrCrCrCr6+6+6+6+3 3 3 3CaCaCaCa25002500250025004500450045004500CrCrCrCr3+3+3+3+500500500500MgMgMgMg10001000100010001500150015001500CdCdCdCd150150150150K K K K25002500250025004500450045004500对厌氧消化具有抑制作用的物质对厌氧消化具有抑制作用的物质对厌氧消化具有抑制作用的物质对厌氧消化具有抑制作用的物质第31页/共59页7 7、氧化还原电位、氧化还原电位 无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一，产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始繁殖一，产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还原电位不能高于的环境条件是氧化还原电位不能高于-330mV,-330mV,相当于相当于2.361056L2.361056L水中有水中有1mol1mol氧。氧。在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化还原电位为，而在产甲烷阶段，氧化还原电完成，氧化还原电位为，而在产甲烷阶段，氧化还原电位须控制为（中温消化）与（高温消化），常温消化位须控制为（中温消化）与（高温消化），常温消化与中温相近。产甲烷阶段氧化还原电位的临界值为。与中温相近。产甲烷阶段氧化还原电位的临界值为。第32页/共59页8 8、厌氧活性污泥、厌氧活性污泥厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成。机物、无机物组成。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。性状良好的污泥是厌氧消化效率的基础保证。性状良好的污泥是厌氧消化效率的基础保证。厌氧活性污泥的性质主要表现为它的厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉淀性作用效能与沉淀性能能，前者主要取决于活微生物的比例及其对废物的适应，前者主要取决于活微生物的比例及其对废物的适应性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不产甲烷菌数量相适应的水平。活性污泥的沉淀性能与不产甲烷菌数量相适应的水平。活性污泥的沉淀性能与污泥的凝聚性有关、与好氧处理一样，厌氧活性污泥与污泥的凝聚性有关、与好氧处理一样，厌氧活性污泥的沉淀性能也以的沉淀性能也以SVISVI衡量。衡量。第33页/共59页第一代厌氧消化工艺第一代厌氧消化工艺 普通厌氧消化池；普通厌氧消化池；厌氧接触工艺。厌氧接触工艺。第二代厌氧消化工艺第二代厌氧消化工艺 上流式厌氧污泥床上流式厌氧污泥床(UASB)(UASB)反应器；反应器；厌氧滤床；厌氧滤床；厌氧流化床反应器；厌氧流化床反应器；厌氧生物转盘；厌氧生物转盘；其它，如厌氧混合反应器和厌氧折流反应器。其它，如厌氧混合反应器和厌氧折流反应器。第三代厌氧反应器和其他改进工艺第三代厌氧反应器和其他改进工艺 厌氧颗粒污泥膨胀床厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)(EGSB)反应器；反应器；厌氧复合床反应器厌氧复合床反应器(AF+UASB)(AF+UASB)；水解工艺和两阶段厌氧消化水解工艺和两阶段厌氧消化(水解水解+EGSB)+EGSB)工艺。工艺。四、厌氧法的工艺和设备四、厌氧法的工艺和设备第34页/共59页1 1、普通厌氧消化池、普通厌氧消化池 废水定期或连续进入池中，经废水定期或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别由消化池底消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。和上部排出，所产沼气从顶部排出。为了使进料和厌氧污泥充分接为了使进料和厌氧污泥充分接触、使所产的沼气气泡及时逸出而触、使所产的沼气气泡及时逸出而设有搅拌装置，常用设有搅拌装置，常用搅拌方式有三搅拌方式有三种：种：（1 1）池内机械搅拌）池内机械搅拌 （2 2）沼气搅拌）沼气搅拌 （3 3）循环消化液搅拌。）循环消化液搅拌。四、厌氧法的工艺和设备四、厌氧法的工艺和设备第35页/共59页常用加热方式有三种：常用加热方式有三种：（1 1）废水在消化池外先经热交换器预热到定温再进入）废水在消化池外先经热交换器预热到定温再进入消化池；消化池；（2 2）热蒸汽直接在消化器内加热；）热蒸汽直接在消化器内加热；（3 3）在消化池内部安装热交换管。）在消化池内部安装热交换管。普通消化池一般的负荷：普通消化池一般的负荷：中温为中温为2 23kgCOD/m3kgCOD/m3 3d d 高温为高温为5 56kgCOD/m6kgCOD/m3 3dd1 1、普通厌氧消化池、普通厌氧消化池、普通厌氧消化池、普通厌氧消化池第36页/共59页普通消化池的特点普通消化池的特点优点：可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的优点：可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液料液。厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，。厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单。结构较简单。缺点：缺点：（1 1）缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化）缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物细胞；器中难以保持大量的微生物细胞；（2 2）对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，）对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触，温度也不均匀，消化效微生物不能与料液均匀接触，温度也不均匀，消化效率低率低。1、普通厌氧消化池、普通厌氧消化池第37页/共59页2 2、厌氧接触法、厌氧接触法 为克服普通消化池为克服普通消化池不能持不能持留或补充厌氧活性污泥的缺留或补充厌氧活性污泥的缺点，点，在消化池后设沉淀池，在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法。形成了厌氧接触法。该系统既使污泥不流失、该系统既使污泥不流失、出水水质稳定，又可提高消出水水质稳定，又可提高消化池内污泥浓度，从而提高化池内污泥浓度，从而提高设备的有机负荷和处理效率。设备的有机负荷和处理效率。第38页/共59页为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，目前采用以下为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，目前采用以下几几 种方法脱气：种方法脱气：（1 1）真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器，将）真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉淀性能；污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉淀性能；（2 2）热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速）热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷却，如中温消化液冷却，如中温消化液3535冷到冷到15152525，可以控制污泥继续，可以控制污泥继续产气，使厌氧污泥有效地沉淀；产气，使厌氧污泥有效地沉淀；（3 3）絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝）絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降；聚成大颗粒，加速沉降；（4 4）用超滤器代替沉淀他，以改善固液分高效果。）用超滤器代替沉淀他，以改善固液分高效果。2、厌氧接触法、厌氧接触法第39页/共59页厌氧接触法的特点：厌氧接触法的特点：（1 1）通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为）通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为101015g/L,15g/L,耐冲击能力强；耐冲击能力强；（2 2）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为般为2 210kgCOD/m3d10kgCOD/m3d，水力停留时间比普通消化池大大，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为缩短，如常温下，普通消化池为15153030天，而接触法小于天，而接触法小于1010天；天；（3 3）可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，）可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；不存在堵塞问题；（4 4）混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加沉淀池、污）混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。厌氧接触法还存在混合液难于在沉淀泥回流和脱气等设备。厌氧接触法还存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点。池中进行固液分离的缺点。第40页/共59页3、上流式厌氧污泥床应应器、上流式厌氧污泥床应应器 第41页/共59页上流式厌氧污泥床反应器的特点：上流式厌氧污泥床反应器的特点：（1 1）反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为）反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为303040g/L40g/L；（；（2 2）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，CODCOD容积容积负荷一般为负荷一般为101020kgCOD/m20kgCOD/m2 2dd；（3 3）反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回）反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备；流到反应区，一般无污泥回流设备；（4 4）无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生的沼）无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；气和进水来搅动；（5 5）污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。但反应）污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。但反应器内有短流现象，影响处理能力；进水中的悬浮物应比普通器内有短流现象，影响处理能力；进水中的悬浮物应比普通消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜太高；运行消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜太高；运行启动时间长，对水质和负荷变化比较敏感。启动时间长，对水质和负荷变化比较敏感。第42页/共59页4 4、厌氧生物滤池、厌氧生物滤池 废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；废水废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；废水从池上部进入，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。从池上部进入，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。第43页/共59页厌氧生物滤池的特点是：厌氧生物滤池的特点是：（1 1）由于填料为微生物附着生长提供广较大的表面积，滤池中）由于填料为微生物附着生长提供广较大的表面积，滤池中的微生物量较高，又生物膜停留时间长，平均停留时间长达的微生物量较高，又生物膜停留时间长，平均停留时间长达100100天左右，因而可承受的有机容积负荷高，天左右，因而可承受的有机容积负荷高，CODCOD容积负荷为容积负荷为2 216kgCOD/m3d16kgCOD/m3d，且耐冲击负荷能力强；，且耐冲击负荷能力强；（2 2）废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机）废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快；物去除速度快；（3 3）微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅）微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；拌设备；（4 4）启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。但该）启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。但该工艺也存在一些问题：处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发工艺也存在一些问题：处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发生堵生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效塞，尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效的方法。的方法。第44页/共59页5 5、厌氧流化床、厌氧流化床第一段：水解和液化固态有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与第一段：水解和液化固态有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与 有害物质，并将截留难降解的固态物质。有害物质，并将截留难降解的固态物质。第二段：保持严格的厌氧条件和第二段：保持严格的厌氧条件和PHPH值，以利于甲烷菌的生长；值，以利于甲烷菌的生长；降解、降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。并截留悬浮固体，以改善出水水质。第45页/共59页厌氧流化床特点：厌氧流化床特点：（1 1）载体颗粒细，比表面积大，可高达）载体颗粒细，比表面积大，可高达200020003000m3000m2 2/m/m3 3左左右，使床内具有很高的微生物浓度，因此有机物容积负荷大，右，使床内具有很高的微生物浓度，因此有机物容积负荷大，一般为一般为101040kgCOD/m40kgCOD/m3 3dd，水力停留时间短，具有较强的，水力停留时间短，具有较强的耐冲击负荷能力，运行稳定；耐冲击负荷能力，运行稳定；（2 2）载体处于流化状态，无床层堵塞现象，对高、中、低）载体处于流化状态，无床层堵塞现象，对高、中、低浓度废水均表现出较好的效能；浓度废水均表现出较好的效能；（3 3）载体流化时，废水与微生物之间接触面大，同时两者）载体流化时，废水与微生物之间接触面大，同时两者相对运动速度快，强化了传质过程，从而具有较高的有机物相对运动速度快，强化了传质过程，从而具有较高的有机物净化速度；净化速度；（4 4）床内生物膜停留时间较长，剩余污泥量少；）床内生物膜停留时间较长，剩余污泥量少；（5 5）结构紧凑、占地少以及基建投资省等。但载体流化耗）结构紧凑、占地少以及基建投资省等。但载体流化耗能较大，且对系统的管理技术要求较高。能较大，且对系统的管理技术要求较高。第46页/共59页6 6、厌氧转盘、厌氧转盘第47页/共59页七、两步厌氧法和复合厌氧发7 7、两步厌氧法和复合厌氧法、两步厌氧法和复合厌氧法 两步厌氧消化法是厌氧消化反应分别在两个独立的反应器中两步厌氧消化法是厌氧消化反应分别在两个独立的反应器中两步厌氧消化法是厌氧消化反应分别在两个独立的反应器中两步厌氧消化法是厌氧消化反应分别在两个独立的反应器中进行，每一反应器完成一个阶段的反应；复合厌氧法是在一个反进行，每一反应器完成一个阶段的反应；复合厌氧法是在一个反进行，每一反应器完成一个阶段的反应；复合厌氧法是在一个反进行，每一反应器完成一个阶段的反应；复合厌氧法是在一个反应器内由两种厌氧法组合而成。如上流式厌氧污泥床与厌氧滤池应器内由两种厌氧法组合而成。如上流式厌氧污泥床与厌氧滤池应器内由两种厌氧法组合而成。如上流式厌氧污泥床与厌氧滤池应器内由两种厌氧法组合而成。如上流式厌氧污泥床与厌氧滤池组成的复合厌氧法组成的复合厌氧法组成的复合厌氧法组成的复合厌氧法 。第48页/共59页五、厌氧产气量计算与反应器设计五、厌氧产气量计算与反应器设计1 1）理论产气量的计算）理论产气量的计算1.1.根据废水有机物化学组成计算产气量根据废水有机物化学组成计算产气量2 2根据根据CODCOD与产气量关系计算与产气量关系计算 在标准状态下，在标准状态下，1mol1mol甲烷，相当于甲烷，相当于2mol2mol（或（或64g64g）CODCOD，则还原，则还原1gCOD1gCOD相当于生成甲烷。相当于生成甲烷。第49页/共59页2 2）实际产气率分析）实际产气率分析 在厌氧消化工艺中，实际产气率受在厌氧消化工艺中，实际产气率受物料的性质、物料的性质、工艺条件以及管理技术水平工艺条件以及管理技术水平等多种因素的影响，在等多种因素的影响，在不同的场合，实际产气率与理论值会有不同程度的不同的场合，实际产气率与理论值会有不同程度的差异。差异。1.1.物料的性质物料的性质 就厌氧分解等当量就厌氧分解等当量CODCOD的不同有机物而言，脂的不同有机物而言，脂类（类脂物）的产气量最多，而且其中的甲烷含量类（类脂物）的产气量最多，而且其中的甲烷含量也高；蛋白质所产生的沼气数量虽少，但甲烷含量也高；蛋白质所产生的沼气数量虽少，但甲烷含量高；碳水化合物所产生的沼气量少，且甲烷含量也高；碳水化合物所产生的沼气量少，且甲烷含量也较低；较低；第50页/共59页2 2废水废水CODCOD浓度浓度 废水的废水的CODCOD浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低，主要浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低，主要原因是甲烷溶解于水中的量不同所致。因此，在实际工程原因是甲烷溶解于水中的量不同所致。因此，在实际工程中，高浓度有机废水的产气率接近理论值，而低浓度有机中，高浓度有机废水的产气率接近理论值，而低浓度有机废水的产气率则低于理论值。废水的产气率则低于理论值。3 3沼气中的甲烷含量沼气中的甲烷含量 沼气中的甲烷含量越高，其在水中的溶解度越大。故甲沼气中的甲烷含量越高，其在水中的溶解度越大。故甲烷的实际产气率越低。烷的实际产气率越低。4 4生物相的影响生物相的影响 产气率还与系统中硫酸盐还原菌及反硝化细菌等的活动产气率还与系统中硫酸盐还原菌及反硝化细菌等的活动有关。若系统中上述菌较多，则由于这些菌会与产甲烷菌有关。若系统中上述菌较多，则由于这些菌会与产甲烷菌争夺碳源，从而使产气率下降。争夺碳源，从而使产气率下降。第51页/共59页5 5工艺条件影响工艺条件影响 对同种废水，在不同的工艺条件下，其去除单位重量对同种废水，在不同的工艺条件下，其去除单位重量CODCOD的产气量不同。的产气量不同。6 6去除的去除的CODCOD中用于合成细菌细胞所占的比例中用于合成细菌细胞所占的比例 对于等当量对于等当量CODCOD的不同有机物，厌氧消化时用于细菌的不同有机物，厌氧消化时用于细菌细胞合成的系数有一定的差异，故产气率不是常量。去细胞合成的系数有一定的差异，故产气率不是常量。去除的除的CODCOD中用于合成细菌细胞所占的比例越大，则分解用中用于合成细菌细胞所占的比例越大，则分解用以产生甲烷的比例将越小，从而去除以产生甲烷的比例将越小，从而去除1kgCOD1kgCOD的甲烷产量的甲烷产量越低。一般情况下，变幅小于越低。一般情况下，变幅小于1010。第52页/共59页厌氧反应器的设计厌氧反应器的设计 厌氧反应器的设计包括工艺设备的选型、反应器容积的计算和设备构造的确定厌氧反应器的设计包括工艺设备的选型、反应器容积的计算和设备构造的确定等。等。厌氧处理装置的选择，在很大程度上取决于废水中的悬浮物含量、粒度和厌氧厌氧处理装置的选择，在很大程度上取决于废水中的悬浮物含量、粒度和厌氧可降解性。可降解性。第53页/共59页六、厌氧设备的运行管理六、厌氧设备的运行管理一、厌氧设备的启动一、厌氧设备的启动 厌氧设备在进入正常运行之前应进行污泥的厌氧设备在进入正常运行之前应进行污泥的培养和驯培养和驯化化。厌氧活性污泥可以取自正在工作的厌氧处理构筑物或。厌氧活性污泥可以取自正在工作的厌氧处理构筑物或江河湖泊沼泽底，下水道及污水集积腐臭处等厌氧生境中江河湖泊沼泽底，下水道及污水集积腐臭处等厌氧生境中的污泥，最好选择同类物料厌氧消化污泥。的污泥，最好选择同类物料厌氧消化污泥。在启动过程中，控制升温速度为在启动过程中，控制升温速度为1/h1/h，达到要求温度，达到要求温度即保持恒温；注意保持即保持恒温；注意保持pHpH值在之间；此外，有机负荷常值在之间；此外，有机负荷常常成为影响启动成功的关键性因素。启动的常成为影响启动成功的关键性因素。启动的初始有机负荷因工艺类型、废水性质、温度初始有机负荷因工艺类型、废水性质、温度等的工艺条件以及接种污泥的性质而异。等的工艺条件以及接种污泥的性质而异。第54页/共59页二、厌氧反应器运行中的欠平衡现象及其原因二、厌氧反应器运行中的欠平衡现象及其原因 保持厌氧消化作用的平衡性是厌氧消化系统运行管理的关键保持厌氧消化作用的平衡性是厌氧消化系统运行管理的关键。欠平衡：厌氧消化过程易于出现酸化，即产酸量与用酸量不欠平衡：厌氧消化过程易于出现酸化，即产酸量与用酸量不协调现象。厌氧消化作用欠平衡时可以协调现象。厌氧消化作用欠平衡时可以显示出如下的症状显示出如下的症状；（1 1）消化液挥发性有机酸浓度增高；）消化液挥发性有机酸浓度增高；（2 2）沼气中甲烷含量降低；）沼气中甲烷含量降低；（3 3）消化液）消化液pHpH值下降；值下降；（4 4）沼气产量下降；）沼气产量下降；（5 5）有机物去除率下降。诸症状中最先显示的是挥发性有机酸）有机物去除率下降。诸症状中最先显示的是挥发性有机酸浓度的增高，故它是一项最有用的监视参数，有助于尽早地察浓度的增高，故它是一项最有用的监视参数，有助于尽早地察觉欠平衡状态的出现。其他症状则因其显示的滞缓性觉欠平衡状态的出现。其他症状则因其显示的滞缓性,或者因或者因其并非专一的欠平衡症状，故不如前者那样灵敏有用。其并非专一的欠平衡症状，故不如前者那样灵敏有用。第55页/共59页 厌氧消化作用欠平衡的原因厌氧消化作用欠平衡的原因是多方是多方面的，如：有机负荷过高；进水面的，如：有机负荷过高；进水pHpH值值过低或过高；碱度过低缓冲能力差；过低或过高；碱度过低缓冲能力差；有毒物质抑制；反应温应急剧波动；有毒物质抑制；反应温应急剧波动；池内有溶解氧及氧化剂存在等。池内有溶解氧及氧化剂存在等。一经检测到系统处于欠平衡状态时，一经检测到系统处于欠平衡状态时，就必须立即控制并加以纠正，以避免就必须立即控制并加以纠正，以避免欠平衡状态进一步发展到消化作用停欠平衡状态进一步发展到消化作用停顿的程度。顿的程度。可暂时投加石灰乳以中和积累的酸，但过量石灰乳能起杀菌作用。可暂时投加石灰乳以中和积累的酸，但过量石灰乳能起杀菌作用。解决欠平衡的根本办法是查明失却平衡的原因，有针对性地采取纠解决欠平衡的根本办法是查明失却平衡的原因，有针对性地采取纠正措施。正措施。二、厌氧反应器运行中的欠平衡现象及其原因二、厌氧反应器运行中的欠平衡现象及其原因 第56页/共59页三、运行管理中的安全要求三、运行管理中的安全要求厌氧设备的运行管理很重要的问题是安全问题。沼气中厌氧设备的运行管理很重要的问题是安全问题。沼气中的甲烷比空气轻、非常易燃，空气中甲烷含量为的甲烷比空气轻、非常易燃，空气中甲烷含量为5%5%1515时，遇明火即发生爆炸。时，遇明火即发生爆炸。因此消化池、贮气罐、沼气管道及其附属设备等沼气系因此消化池、贮气罐、沼气管道及其附属设备等沼气系统，都应绝对密封，无沼气漏出。并且不能使空气有进入统，都应绝对密封，无沼气漏出。并且不能使空气有进入沼气系统的可能，周围严禁明火和电气火花。所有电气设沼气系统的可能，周围严禁明火和电气火花。所有电气设备应满足防爆要求。备应满足防爆要求。沼气中含有微量有毒的硫化氢，