水污染控制工程第15章.ppt

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1、第15章 污水的厌氧生物处理第一节第一节第一节第一节 厌氧生物处理的基本原则厌氧生物处理的基本原则厌氧生物处理的基本原则厌氧生物处理的基本原则第二节第二节第二节第二节 污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法第三节第三节第三节第三节 厌氧生物处理法的设计厌氧生物处理法的设计厌氧生物处理法的设计厌氧生物处理法的设计第四节第四节第四节第四节 厌氧和好氧技术的联合运用厌氧和好氧技术的联合运用厌氧和好氧技术的联合运用厌氧和好氧技术的联合运用第一节第一节厌氧生物处理的基本原则厌氧生物处理的基本原则 污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称污泥的厌氧处理面对

2、的是固态有机物，所以称为消化。为消化。消化过程液化(酸化)液态污泥的pH迅速下降，转化产物中有机酸是主体气化(甲烷化)产生消化气，主体是CH4两阶段两阶段:四阶段四阶段:大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等)水解细菌的胞外酶水解的和溶解的有机物酸化产酸细菌有机酸醇 类醛类等H2，CO2乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH4 甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过高的SO42-，SO32-。污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱度中和有机酸，其度中和有机酸，其pH有可能维持在有可能维持在6.8以上，酸化和甲以上，酸化和甲烷化

3、两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。烷化两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出的热量少，反应速度低。主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理。高的有机工业废水的处理。影响甲烷菌生长的因素pH：6.87.2温度：3538C和5255C厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素生物固体停留时间（污泥龄）生物固体停留时间（污泥龄）搅拌和混合搅拌和混合搅拌使得厌氧细菌和底物充分混合，搅拌使得厌氧细菌和底物充分混合，但是要控制搅拌强度以避免破坏产乙酸菌但是要控制搅拌强度以避免破坏产乙酸菌和产甲烷菌

4、之间的共生关系。和产甲烷菌之间的共生关系。营养与营养与C/N比比COD：N：P=800：5：1C/N=（10-20）：）：1为宜为宜p请回忆，好氧反应的营养配比为多少？请回忆，好氧反应的营养配比为多少？有毒物质有毒物质1、重金属离子的毒害作用：酶中毒、酶、重金属离子的毒害作用：酶中毒、酶沉淀沉淀2、H2S的毒害作用：的毒害作用：3、氨的毒害作用：当、氨的毒害作用：当NH4+浓度超过浓度超过150mg/L，消化收到抑制。，消化收到抑制。第二节第二节污水的厌氧生物处理方法污水的厌氧生物处理方法一、化粪池一、化粪池化粪池例图用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用于不用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用

5、于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅式建筑。式建筑。三格池：用砖砌水泥粉壁面或三格池：用砖砌水泥粉壁面或水泥现浇，预制均可，以水泥现浇，预制均可，以目目字形为主要类型，若受地形限字形为主要类型，若受地形限制，制，品品字形、字形、丁丁个型摆个型摆都也可。容积达到贮粪都也可。容积达到贮粪2个月个月为宜。三格池有效深度应不少为宜。三格池有效深度应不少于于1cm，1至至3格容积比例一格容积比例一般为般为2：1：3。三格化粪池由相联的三个池子组成，三格化粪池由相联的三个池子组成，中间由过粪管联通，主要是利用厌中间由过粪管联通，主要是利用厌氧发酵、中

6、层过粪和寄生虫卵比重氧发酵、中层过粪和寄生虫卵比重大于一般混合液比重而易于沉淀的大于一般混合液比重而易于沉淀的原理，粪便在池内经过原理，粪便在池内经过30天以上的天以上的发酵分解，中层粪液依次由发酵分解，中层粪液依次由1池流至池流至3池，以达到沉淀或杀灭粪便中寄生池，以达到沉淀或杀灭粪便中寄生虫卵和肠道致病菌的目的，第虫卵和肠道致病菌的目的，第3池粪池粪液成为优质化肥。液成为优质化肥。二、厌氧生物滤池（二、厌氧生物滤池（AnaerobicBiofilter，简称，简称AF）厌氧生物滤池是一种内部装厌氧生物滤池是一种内部装填有微生物载体（即滤料）填有微生物载体（即滤料）的厌氧生物反应器。的厌氧生

7、物反应器。厌氧微生物部分附着生长在厌氧微生物部分附着生长在滤料上，形成厌氧生物膜，滤料上，形成厌氧生物膜，部分在滤料空隙间悬浮生长。部分在滤料空隙间悬浮生长。污水流经挂有生物膜的滤料污水流经挂有生物膜的滤料时，水中的有机物扩散到生时，水中的有机物扩散到生物膜表面，并被生物膜中的物膜表面，并被生物膜中的微生物降解转化为沼气，净微生物降解转化为沼气，净化后的水通过排水设备排至化后的水通过排水设备排至池外，所产生的沼气被收集池外，所产生的沼气被收集利用。利用。优点：处理能力高；优点：处理能力高；滤池内可以保持很高的滤池内可以保持很高的微生物浓度；微生物浓度；不需另设不需另设泥水分离设备泥水分离设备，

8、出水，出水SS较低；设备简单、操作较低；设备简单、操作方便。方便。缺点：滤料费用较缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其高；滤料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；是下部，生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，的清洗方法。因此，悬悬浮物高的废水不适用。浮物高的废水不适用。三、厌氧接触法三、厌氧接触法对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，它实际上是厌氧活性污泥法，触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而不需要曝气而需要脱气。需要脱气。池内污泥浓度要求较高，12000-15000mg/L。污泥回流比为2-3。优点：池内维

9、持较优点：池内维持较高的污泥浓度，降低水高的污泥浓度，降低水力停留时间，并有一定力停留时间，并有一定的耐冲击负荷能力。的耐冲击负荷能力。缺点：污泥在沉淀缺点：污泥在沉淀池中因残留气而上浮出池中因残留气而上浮出流；同时污泥中残留的流；同时污泥中残留的产甲烷菌在二沉池中继产甲烷菌在二沉池中继续作用，产生甲烷沼气，续作用，产生甲烷沼气，使得污泥上浮，泥水分使得污泥上浮，泥水分离效果不佳，影响回流离效果不佳，影响回流污泥的浓度污泥的浓度。措施：1、脱气器；2、冷凝器降温；3、投加混凝剂；4、膜过滤代替二沉池四、上流式厌氧污泥床反应器四、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)试验结果证明，良好的污泥床，有机

10、负荷率和试验结果证明，良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温度与度与pH的变化。的变化。上流式厌氧污泥床反应器重点重点五、分段厌氧处理法五、分段厌氧处理法第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态物质。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pH，以利于甲，以利于甲烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固

11、体，以改善出水水质。的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。六、厌氧膨胀床和厌氧流化床六、厌氧膨胀床和厌氧流化床 载体：固体颗粒，常用的有：石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，粒径一般为0.21mm；常采用出水回流的方法使载体颗粒膨胀或流化；一般将床体内载体略有松动，载体间空隙增加但仍保持互相接触的反应器称为膨胀床；将上升流速增大到使载体可在床体内自由运动而互不接触的反应器称为流化床。膨胀率：厌氧膨胀床：10-20%厌氧流化床：20-70%细颗粒的载体为微生物的附着生长提供了较大的比表面积较大的比表面积，使床内的微生物浓度很高（一般可达30gVSS/l）；具有较高的有机容积负荷（1040k

12、gCOD/m3.d），水力水力停留时间较短停留时间较短；具有较好的耐具有较好的耐冲击负荷的能力，运行较稳定冲击负荷的能力，运行较稳定；载体处于膨胀或流化状态，可可防止载体堵塞防止载体堵塞；床内生物固体停留时间较长，运行稳定，剩剩余污泥量较少余污泥量较少；既可应用于高浓度有机废水的处理，也应用于低浓度城市废水的处理。主要缺点：载体的流化耗能较载体的流化耗能较大；大；系统的设计运行要求高。比较说明三者工作原理的差异请思考请思考七、厌氧生物转盘七、厌氧生物转盘盘片缓慢转动浸没在接触反应槽内缓缓流动的污水中，滋盘片缓慢转动浸没在接触反应槽内缓缓流动的污水中，滋生在盘片上的生物膜充分与污水中的有机物接触

13、、吸附，在厌生在盘片上的生物膜充分与污水中的有机物接触、吸附，在厌氧微生物酶的作用下被吸附的有机物进行反消化分解反应。转氧微生物酶的作用下被吸附的有机物进行反消化分解反应。转盘转动时作用在生物膜上的剪力使老化生物膜不断剥落，因而盘转动时作用在生物膜上的剪力使老化生物膜不断剥落，因而生物膜可经常保持较高的活性。生物膜可经常保持较高的活性。IC（internalcirculation）厌氧塔厌氧塔IC反应器相似由反应器相似由2层层UASB反应器串联而成。反应器串联而成。按功能划分，反应器由下而上共分为按功能划分，反应器由下而上共分为5个区：个区：混合区、第混合区、第1厌氧区、第厌氧区、第2厌氧区、

14、沉淀区和厌氧区、沉淀区和气液分离区。气液分离区。反应器主要通过反应器主要通过2层三相分离器来实现层三相分离器来实现SRTHRT，获得高污泥浓度；通过大量沼，获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。获得良好的传质效果。补充补充主要特征及优点：主要特征及优点：（1）容积负荷高）容积负荷高(高达高达15-30KgCODcr/(m3.d)，水力停留时间短水力停留时间短)（2）节省投资和占地面积）节省投资和占地面积（3）抗冲击负荷能力强）抗冲击负荷能力强（4）抗低温能力强）抗低温能力强（5）具有缓冲）具有缓冲pH的能力的能

15、力（6）内部自动循环，不必外加动力）内部自动循环，不必外加动力EGSBEGSB（ExpandedGranularSludgeBed），中文名），中文名膨胀颗粒污泥床反应器膨胀颗粒污泥床反应器，是第三代厌氧反应器，于，是第三代厌氧反应器，于20世纪世纪90年代初由荷兰年代初由荷兰Wageingen农业大学的农业大学的Lettinga等人率先开发的。等人率先开发的。其构造与其构造与UASB反应器有相似之处，可以反应器有相似之处，可以分为进水配水系统、反应区、三相分离分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。与区和出水渠系统。与UASB反应器不同之反应器不同之处是，处是，EGSB反应器设有专

16、门的出水回流反应器设有专门的出水回流系统。系统。EGSB反应器一般为圆柱状塔形，特点是反应器一般为圆柱状塔形，特点是具有很大的高径比，一般可达具有很大的高径比，一般可达35，生产，生产装置反应器的高度可达装置反应器的高度可达1520米。米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触，强化了传质效果，与微生物之间的接触，强化了传质效果，提高了反应器的生化反应速度，从而大提高了反应器的生化反应速度，从而大大提高了反应器的处理效能。大提高了反应器的处理效能。工业规模的工业规模的UASB反应反应器器(500m3)工业规模的工业规模的EGSB反反应器应器(75

17、m3)第三节第三节厌氧生物处理法的设计厌氧生物处理法的设计一、流程和设备的选择一、流程和设备的选择处理工艺的选择处理工艺的选择消化温度消化温度采用单级或两级采用单级或两级(段段)消化消化内容内容二、厌氧反应器的设计二、厌氧反应器的设计计算确定反应器容积的常用参数是负荷率计算确定反应器容积的常用参数是负荷率N和和消化时间消化时间t，公式为：，公式为：产气量一般可按产气量一般可按0.40.5m3/kg(COD)进行估算。进行估算。三、三、消化池的热量计算消化池的热量计算包括将废水提高到池温所需的热量和补偿池壁、包括将废水提高到池温所需的热量和补偿池壁、池盖所散失的热量。池盖所散失的热量。提高废水温

18、度所需的热量为提高废水温度所需的热量为Q1：通过池壁、池盖等散失的热量通过池壁、池盖等散失的热量Q2与池子构造和材与池子构造和材料有关，可用下式估算：料有关，可用下式估算：例题例题现有现有BOD5为为30000mg/L，水量为，水量为500m3/d的酒精蒸馏废水，该废水的水分含量为的酒精蒸馏废水，该废水的水分含量为97%，有机物含量占总固体的，有机物含量占总固体的80%。对这一废水。对这一废水进行高温消化处理，求一下参数：进行高温消化处理，求一下参数：1、消化池每天投入、消化池每天投入BOD5量；量；2、消化池的容积、消化池的容积V；3、消化池停留时间、消化池停留时间T；4、产气率、产气率G。

19、参数选择：BOD容积负荷为3.5kg/m3.d；该负荷下有机物的降解率为85%，产气率为0.5m3/kg。1、消化池每天投入BOD5量；2、消化池的容积V；3、消化池停留时间T；4、产气率G。G=500X30X0.8X0.85X0.5=5100m3/d第四节第四节厌氧和好氧技术的厌氧和好氧技术的联合运用联合运用有些废水含有很多复杂的有机物，对于有些废水含有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过好氧菌进一步分解。的有机物可以通过好氧菌进一步分解。采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达到生物脱氮的目的以达到生物脱氮的目的(A/O法法)。厌氧。厌氧-缺氧缺氧-好氧法好氧法(A/A/O法法)和缺氧和缺氧-厌氧厌氧-好氧法好氧法(倒置倒置A/A/O法法)，可以在去除，可以在去除BOD和和COD的同时，的同时，达到脱氮、除磷的效果。达到脱氮、除磷的效果。