水污染控制工程15学习教案.pptx

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1、会计学1水污染控制工程水污染控制工程15第一页，共47页。厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细菌完成的复杂的微生物学过程。将厌氧消化过程菌完成的复杂的微生物学过程。将厌氧消化过程菌完成的复杂的微生物学过程。将厌氧消化过程菌完成的复杂的微生物学过程。将厌氧消化过程划分划分划分划分(hu fn)(hu fn)为三个连续的阶段：为三个连续的阶段：为三个连续的阶段：为三个连续的阶段：第一阶段为水解酸化阶段第一阶段为水解酸化阶段第一阶段为水解酸化阶段第一阶段为水解酸化阶段 第二阶段为产氢产

2、乙酸阶段第二阶段为产氢产乙酸阶段第二阶段为产氢产乙酸阶段第二阶段为产氢产乙酸阶段 第三阶段为产甲烷阶段第三阶段为产甲烷阶段第三阶段为产甲烷阶段第三阶段为产甲烷阶段第2页/共47页第二页，共47页。第一阶段第一阶段 水解酸化阶段水解酸化阶段 复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解(fnji)(fnji)产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。脂肪酸。碳水化合物、脂肪碳水

3、化合物、脂肪(zhfng)和蛋白质的水解酸化过程和蛋白质的水解酸化过程 第3页/共47页第三页，共47页。第二阶段第二阶段 产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段 在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和解转化成乙酸和H2H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2CO2。第三阶段第三阶段 产甲烷产甲烷(ji wn)(ji wn)阶段阶段 产甲烷产甲烷(ji wn)(ji wn)细菌将乙酸、乙酸盐、细菌将乙酸、乙酸盐、CO2CO2和和H2H2等转化为甲烷等转化为甲烷(ji wn)(ji wn)。此

4、过程由两组生理上不同的产甲烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷(ji wn)(ji wn)菌完成，菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷一组把氢和二氧化碳转化成甲烷(ji wn)(ji wn)，另一组从乙酸或乙酸，另一组从乙酸或乙酸盐脱控产生甲烷盐脱控产生甲烷(ji wn)(ji wn)，前者约占总量的，前者约占总量的1/31/3，后者约占，后者约占2/32/3。第4页/共47页第四页，共47页。第二节第二节第二节第二节 厌氧法的影响厌氧法的影响厌氧法的影响厌氧法的影响(yngxing)(yngxing)(yngxing)(yngxing)因素因素因素因素 甲烷发酵阶段是厌氧消化反应甲烷发酵阶段是

5、厌氧消化反应(f(f nyng)nyng)的控制阶段，因此厌氧反的控制阶段，因此厌氧反应应(f(f nyng)nyng)的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。一、温度条件一、温度条件 温度是影响微生物生存及生物化学反应温度是影响微生物生存及生物化学反应(f(f nyng)nyng)最重要的因素之一。最重要的因素之一。各类微生物适宜的温度范围是不同的，一般认为，产甲烷菌的温度各类微生物适宜的温度范围是不同的，一般认为，产甲烷菌的温度范围为范围为5 56060，在，在3535和和5353上下可以分别获得较高的消化效率，上下可以分别获得较高的消化效率，温

6、度为温度为40404545时，氧消化效率较低。温度的急剧变化和上下波动时，氧消化效率较低。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时间内温度升降不利于厌氧消化作用。短时间内温度升降5 5，沼气产量明显下降，沼气产量明显下降，波动的幅度过大时，甚至停止产气。温度的波动，不仅影响沼气产波动的幅度过大时，甚至停止产气。温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中的甲烷含量，此其高温消化对温度变化更为敏感。量，还影响沼气中的甲烷含量，此其高温消化对温度变化更为敏感。第5页/共47页第五页，共47页。二、二、二、二、pHpHpHpH值值值值 pH pH值条件失常值条件失常(shchng)(shchn

7、g)首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受抑首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受抑制，使产酸过程所形成的有机酸不能被正常地代谢降解，从而使整个消制，使产酸过程所形成的有机酸不能被正常地代谢降解，从而使整个消化过程的各阶段间的协调平衡丧失。若化过程的各阶段间的协调平衡丧失。若pHpH值降到值降到5 5以下，对产甲烷菌毒性以下，对产甲烷菌毒性较大，同时产酸作用本身也受抑制，整个厌氧消化过程即停滞。即使较大，同时产酸作用本身也受抑制，整个厌氧消化过程即停滞。即使pHpH值恢复到值恢复到7.07.0左右，厌氧装置的处理能力仍不易恢复；而在稍高左右，厌氧装置的处理能力仍不易恢复；而在稍高pHpH值时，值时，只

8、要恢复中性，产甲烷菌能较快地恢复活性。所以厌氧装置适宜在中性只要恢复中性，产甲烷菌能较快地恢复活性。所以厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态下运行。最适或稍偏碱性的状态下运行。最适pHpH值为值为7.07.07.27.2，pH6.6pH6.67.47.4较为适宜。较为适宜。第6页/共47页第六页，共47页。三、氧化还原三、氧化还原三、氧化还原三、氧化还原(hun yun)(hun yun)(hun yun)(hun yun)电位电位电位电位 无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一，产甲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。产甲烷菌初始烷菌对氧和

9、氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始(ch sh)(ch sh)繁殖的环境条件繁殖的环境条件是氧化还原电位不能高于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完成，氧在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化还原电位为化还原电位为+0.1+0.1-0.1V-0.1V，而在产甲烷阶段，氧化还原电位须控制为，而在产甲烷阶段，氧化还原电位须控制为-0.3-0.3-0.35V-0.35V（中温消化）与（中温消化）与-0.56-0.560.6V0.6V（高温消化）

10、，常温消化与（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中温相近。产甲烷阶段氧化还原电位的临界值为-0.2V-0.2V。第7页/共47页第七页，共47页。四、有机四、有机四、有机四、有机(yuj)(yuj)(yuj)(yuj)负荷负荷负荷负荷 在一定范围内，随着在一定范围内，随着(su zhe)(su zhe)有机负荷的提高，产气率趋向有机负荷的提高，产气率趋向下降，而消化器的容积产气量则增多，反之亦然。下降，而消化器的容积产气量则增多，反之亦然。若有机负荷过高，则产酸率将大于用酸（产甲烷）率，挥发若有机负荷过高，则产酸率将大于用酸（产甲烷）率，挥发酸将累积而使酸将累积而

11、使pHpH值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行，严重时产值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行，严重时产甲烷作用停顿，系统失败，并难以调整复苏。此外，有机负荷过甲烷作用停顿，系统失败，并难以调整复苏。此外，有机负荷过高，则过高的水力负荷还会使消化系统中污泥的流失速率大于增高，则过高的水力负荷还会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率。若有机负荷过低，物料产气率或有机物长速率而降低消化效率。若有机负荷过低，物料产气率或有机物去除率虽可提高，但容积产气率降低，反应器容积将增大，使消去除率虽可提高，但容积产气率降低，反应器容积将增大，使消化设备利用效率降低，投资和运行费用提高。化设备利用效率降低

12、，投资和运行费用提高。第8页/共47页第八页，共47页。五、厌氧活性污泥五、厌氧活性污泥五、厌氧活性污泥五、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。厌氧活性污泥的浓度吸附的有机物、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。性状良好的污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。厌氧活性污泥的性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质主要表现(bioxin)(bioxin)为它的作用效能与沉淀性能，为它的作用效能与沉淀性能，前者主要取决于活微生物的比例及

13、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污泥的凝聚性有关、与好氧处理一样，沉淀性能与污泥的凝聚性有关、与好氧处理一样，厌氧活性污泥的沉淀性能也以厌氧活性污泥的沉淀性能也以SVISVI衡量。衡量。第9页/共47页第九页，共47页。六、搅拌六、搅拌六、搅拌六、搅拌(jiobn)(jiobn)(jiobn)(jiobn)和混合和混合和混合和混合 混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅拌的混合搅

14、拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅拌的厌氧消化池，池内料液常有分层现象。通过搅拌可消除池内厌氧消化池，池内料液常有分层现象。通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免产生分层，促进梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免产生分层，促进(cjn)(cjn)沼气分离。在连续投料的消化池中，还使进料迅速沼气分离。在连续投料的消化池中，还使进料迅速与池中原有料液相混匀。与池中原有料液相混匀。搅拌的方法有搅拌的方法有:（1 1）机械搅拌器搅拌法；（）机械搅拌器搅拌法；（2 2）消化液）消化液循环搅拌法；（循环搅拌法；（3 3）沼气循环搅拌法等。其中沼气循环搅拌，）沼气循环搅拌法等。其中沼

15、气循环搅拌，还有利于使沼气中的还有利于使沼气中的CO2CO2作为产甲烷的底物被细菌利用，提作为产甲烷的底物被细菌利用，提高甲烷的产量。高甲烷的产量。第10页/共47页第十页，共47页。七、废水七、废水七、废水七、废水(fishu)(fishu)(fishu)(fishu)的营养比的营养比的营养比的营养比 一般认为，厌氧法中碳一般认为，厌氧法中碳:氮氮:磷控制为磷控制为20O20O300:5:1300:5:1为宜。此比值大于好为宜。此比值大于好氧法中氧法中100:5:1100:5:1，这与厌氧微生物对碳素养分的利用率较好氧微生物低有关。，这与厌氧微生物对碳素养分的利用率较好氧微生物低有关。在碳、

16、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。在厌氧处理时提供氮源，除满足合成菌体所需之外，还有利于提高反应在厌氧处理时提供氮源，除满足合成菌体所需之外，还有利于提高反应器的缓冲能力。若氮源不足，不仅厌氧菌增殖缓慢，而且器的缓冲能力。若氮源不足，不仅厌氧菌增殖缓慢，而且(r qi)(r qi)消化液缓消化液缓冲能力降低。相反，若氮源过剩，氮不能被充分利用，将导致系统中氨的过冲能力降低。相反，若氮源过剩，氮不能被充分利用，将导致系统中氨的过分积累，抑制产甲烷菌的生长繁殖，使消化效率降低。分积累，抑制产甲烷菌的生长繁殖，使消化效率降低。第11

17、页/共47页第十一页，共47页。八、有毒物质八、有毒物质八、有毒物质八、有毒物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)抑制物质浓度/(mg/L)抑制物质浓度/(mg/L)挥发性脂肪酸2000Na35005500氨氮15003000Fe1710溶解性硫化物200Cr6+3Ca25004500Cr3+500Mg10001500Cd150K25004500第12页/共47页第十二页，共47页。第三节第三节第三节第三节 厌氧法的工艺厌氧法的工艺厌氧法的工艺厌氧法的工艺(gngy)(gngy)(gngy)(gngy)和设备和设备和设备和设备一、普通厌氧消化池一、普通厌氧消化池一、普通厌氧消化池一、普通

18、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。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

19、，常用搅拌方式有三设有搅拌装置，常用搅拌方式有三设有搅拌装置，常用搅拌方式有三设有搅拌装置，常用搅拌方式有三种种种种(sn zhn)(sn zhn)(sn zhn)(sn zhn)：（：（：（：（1 1 1 1）池内机械搅）池内机械搅）池内机械搅）池内机械搅拌；（拌；（拌；（拌；（2 2 2 2）沼气搅拌；（）沼气搅拌；（）沼气搅拌；（）沼气搅拌；（3 3 3 3）循环消）循环消）循环消）循环消化液搅拌。化液搅拌。化液搅拌。化液搅拌。第13页/共47页第十三页，共47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）废水在消化池外先经热交换器预热到定温

20、再进入消化池；（温再进入消化池；（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）在消化池内部安装热交换管。部安装热交换管。普通消化池一般的负荷，中温为普通消化池一般的负荷，中温为2 23kgCOD/m3d,3kgCOD/m3d,高温为高温为5 56kgCOD/m3d6kgCOD/m3d。普通消化池的特点是可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的普通消化池的特点是可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单。但缺料液。厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单。但缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装

21、置，消化器中难以乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以(nny)(nny)保持大量保持大量的微生物细胞；对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，微生的微生物细胞；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，消化效率低等缺点。物不能与料液均匀接触，温度也不均匀，消化效率低等缺点。第14页/共47页第十四页，共47页。二、厌氧接触法二、厌氧接触法二、厌氧接触法二、厌氧接触法 为克服普通消化池不能持为克服普通消化池不能持留或补充厌氧活性污泥的缺点，留或补充厌氧活性污泥的缺点，在消化池后设沉淀池，将沉淀在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形

22、成污泥回流至消化池，形成(xngchng)(xngchng)了厌氧接触法，了厌氧接触法，其工艺流程如右图所示。该系其工艺流程如右图所示。该系统既使污泥不流失、出水水质统既使污泥不流失、出水水质稳定，又可提高消化池内污泥稳定，又可提高消化池内污泥浓度，从而提高设备的有机负浓度，从而提高设备的有机负荷和处理效率。荷和处理效率。第15页/共47页第十五页，共47页。为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，目前采用为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，目前采用以下几种方法脱气：（以下几种方法脱气：（1 1）真空脱气，由消化池排出的混合）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，

23、改善污泥的沉液经真空脱气器，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉淀性能；（淀性能；（2 2）热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液）热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行进行(jnxng)(jnxng)急速冷却，如中温消化液急速冷却，如中温消化液3535冷到冷到15152525，可以控制污泥继续产气，使厌氧污泥有效地沉淀；上页图，可以控制污泥继续产气，使厌氧污泥有效地沉淀；上页图是设真空脱气器和热交换器的厌氧接触法工艺流程；（是设真空脱气器和热交换器的厌氧接触法工艺流程；（3 3）絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大颗粒，

24、加速沉降；（颗粒，加速沉降；（4 4）用超滤器代替沉淀他，以改善固液）用超滤器代替沉淀他，以改善固液分高效果。分高效果。第16页/共47页第十六页，共47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）通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为泥浓度较高，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）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2 210kgCOD/m3d10kgCOD/m3d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温，水力停留时间比普通消化池大大缩短

25、，如常温下，普通消化池为下，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）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；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；（4 4）混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回）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流和脱气等设备(shbi)(shbi)。厌氧接触法还存在混合液难于在沉。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。淀池中进行固液分离的缺点。第17页/共47页第十七页，共47页。三、上流式厌氧污泥三、上流式厌氧污泥三、

26、上流式厌氧污泥三、上流式厌氧污泥(w n)(w n)(w n)(w n)床应应器床应应器床应应器床应应器 废水从污泥床底部进入，与污泥床中的污泥进行混合接触，微生物分解废水中的有机物产生沼气，微小沼气泡在上升过程中，不断合并逐渐形成较大的气泡。由于气泡上升产生较强烈的搅动(jio dng)，在污泥床上部形成悬浮污泥层。气、水、泥的混合液上升至三相分离器内，沼气气泡碰到分离器下部的反射板时，折向气室而被有效地分离排出；污泥和水则经孔道进入三相分离器的沉淀区，在重力作用下，水和泥分离，上清液从沉淀区上部排出，沉淀区下部的污泥沿着斜壁返回到反应区内。第18页/共47页第十八页，共47页。上流式厌氧污

27、泥床反应器的特点是：（上流式厌氧污泥床反应器的特点是：（1 1）反应器内污泥浓度高，）反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为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）有机负荷高，水力停留时间(shjin)(shjin)短，中温消化，短，中温消化，CODCOD容积负荷一般为容积负荷一般为101020kgCOD/m2d20kgCOD/m2d；（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流到反应）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；（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

28、，）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；（利用本身产生的沼气和进水来搅动；（5 5）污泥床内不填载体，节省造）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消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜太高；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；运行启动时间运行启动时间(shjin)(shjin)长，对水质和负荷变化比较敏感。长，对水质和负荷变化比较敏感。第19页/共47页第十九页，共47页。四、厌氧生物四、厌氧生物四、厌氧生物四、

29、厌氧生物(shngw)(shngw)(shngw)(shngw)滤池滤池滤池滤池 厌氧微生物附着于填料的厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降作用下，废水中的有机物被降解并产生沼气，沼气从池顶部解并产生沼气，沼气从池顶部排出。滤池中的生物膜不断地排出。滤池中的生物膜不断地进行新陈代谢进行新陈代谢(xn chn(xn chn dixi)dixi)，脱落的生物膜随出水，脱落的生物膜随出水流出池外。流出池外。废水(fishu)从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；废水(fishu)

30、从池上部进入，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。第20页/共47页第二十页，共47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）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天左右，因而可承受的有机容积负荷高，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

31、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）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；（需污泥回流和搅拌设备；（4 4）启动或停止运行后再启动比前述）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，易发生堵塞度高的有机废水，易发生堵塞(ds)(ds)，尤以进水部位更严重。滤，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。池的清洗也还没有简单有效的方法。第21页/共

32、47页第二十一页，共47页。五、厌氧流化床五、厌氧流化床五、厌氧流化床五、厌氧流化床 厌氧流化厌氧流化(li hu)(li hu)床工艺是借鉴流态化技术的一种生物反应装置，床工艺是借鉴流态化技术的一种生物反应装置，它以小粒径载体为流化它以小粒径载体为流化(li hu)(li hu)粒料，废水作为流化粒料，废水作为流化(li hu)(li hu)介质，当介质，当废水以升流式通过床体时，与床中附着于载体上的厌氧微生物膜不断接触废水以升流式通过床体时，与床中附着于载体上的厌氧微生物膜不断接触反应，达到厌氧生物降解目的，产生沼气，于床顶部排出。反应，达到厌氧生物降解目的，产生沼气，于床顶部排出。流化床

33、操作的首要(shuyo)满足条件是：上升流速即操作速度必须大于临界流态化速度，而小于最大流态化速度。上升流速应控制在1.21.5倍临界流化速度。第22页/共47页第二十二页，共47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200020003000m2/m33000m2/m3左右，使床内具有很高的微生物浓度，因此左右，使床内具有很高的微生物浓度，因此(ync)(ync)有机有机物容积负荷大，一般为物容积负荷大，一般为101040kgCOD/m3d40kgCOD/m3d，水力停留时间短，具，水力停留时间短，具有较强的耐冲击负荷能力

34、，运行稳定；（有较强的耐冲击负荷能力，运行稳定；（2 2）载体处于流化状态，）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；无床层堵塞现象，对高、中、低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，同时两者相对运）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净化速度；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；（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、）结构紧凑、占地少以及基建投资省等。但载体流化耗能较大

35、，且对系统的管理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。技术要求较高。第23页/共47页第二十三页，共47页。六、厌氧转盘六、厌氧转盘六、厌氧转盘六、厌氧转盘(zhunpn)(zhunpn)(zhunpn)(zhunpn)和挡板反应器和挡板反应器和挡板反应器和挡板反应器 厌氧生物转盘的构造与好氧生物转盘相似。不同厌氧生物转盘的构造与好氧生物转盘相似。不同之处在于盘片大部分之处在于盘片大部分(70(70以上以上)或全部浸没在废水中，或全部浸没在废水中，为保证厌氧条件和收集沼气，整个生物转盘设在一个为保证厌氧条件和收集沼气，整个生物转盘设在一个密闭的容器内。厌氧生物

36、转盘由盘片，密封密闭的容器内。厌氧生物转盘由盘片，密封(mfng)(mfng)的的反应槽、转轴瓦驱动装置等组成，其构造如图所示。反应槽、转轴瓦驱动装置等组成，其构造如图所示。对废水的净化靠盘片对废水的净化靠盘片表面的生物膜和悬浮在反应槽中表面的生物膜和悬浮在反应槽中的厌氧菌完成，产生的沼气从反的厌氧菌完成，产生的沼气从反应橹顶排出。由于盘片的转动，应橹顶排出。由于盘片的转动，作用在生物膜上的剪力可将老化作用在生物膜上的剪力可将老化的生物膜剥落，在水中呈悬浮状的生物膜剥落，在水中呈悬浮状态，随水流出槽外。态，随水流出槽外。第24页/共47页第二十四页，共47页。厌氧挡板厌氧挡板(dn bn)(d

37、n bn)反应器是从研究厌氧生物转盘发展而反应器是从研究厌氧生物转盘发展而来的，生物转盘不转动即变成厌氧挡板来的，生物转盘不转动即变成厌氧挡板(dn bn)(dn bn)反应器。挡反应器。挡板板(dn bn)(dn bn)反应器与生物转盘相比，可减少盘的片数和省去反应器与生物转盘相比，可减少盘的片数和省去转动装置。其工艺流程如图转动装置。其工艺流程如图15-2415-24所示。在反应器内垂直于水所示。在反应器内垂直于水流方向设多块挡板流方向设多块挡板(dn bn)(dn bn)来维持较高的污泥浓度。挡板来维持较高的污泥浓度。挡板(dn bn)(dn bn)把反应器分为若干上向流和下向流室，上向

38、流室比把反应器分为若干上向流和下向流室，上向流室比下向流室宽，便于污泥的聚集。通往上向流的挡板下向流室宽，便于污泥的聚集。通往上向流的挡板(dn bn)(dn bn)下部边缘处加下部边缘处加5050的导流板，便于将水送至上向流室的中心，使的导流板，便于将水送至上向流室的中心，使泥水充分混合。因而无需混合搅拌装置，避泥水充分混合。因而无需混合搅拌装置，避免了厌氧滤池和厌氧流化床的堵塞免了厌氧滤池和厌氧流化床的堵塞问题和能耗较大的缺点，启动期比问题和能耗较大的缺点，启动期比上流式厌氧污泥床短。上流式厌氧污泥床短。第25页/共47页第二十五页，共47页。七、两步厌氧法和复合(fh)厌氧发七、两步厌氧

39、法和复合七、两步厌氧法和复合(fh)(fh)厌氧法厌氧法 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；复合器中进行，每一反应器完成一个阶段的反应；复合(fh)(fh)厌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组成的复合氧污泥床与厌氧滤池组成的复合(fh)(fh)厌氧法厌氧法 。第26页/共47页第二十六页，共47页。第四节第四节第四节第四节 厌氧消化厌氧消化厌氧消化厌氧消化(xiohu)(xiohu)(xiohu)(xi

40、ohu)过程动力学过程动力学过程动力学过程动力学 一、稳态的完全混合一、稳态的完全混合一、稳态的完全混合一、稳态的完全混合(hnh)(hnh)(hnh)(hnh)反应器反应器反应器反应器 稳态的完全混合稳态的完全混合稳态的完全混合稳态的完全混合(hnh)(hnh)(hnh)(hnh)反应器的工作条反应器的工作条反应器的工作条反应器的工作条件如图件如图件如图件如图15-2715-2715-2715-27所示，传统的厌氧消化所示，传统的厌氧消化所示，传统的厌氧消化所示，传统的厌氧消化系统的运行方式与此相似。同中系统的运行方式与此相似。同中系统的运行方式与此相似。同中系统的运行方式与此相似。同中Q

41、Q Q Q为为为为废水流量，废水流量，废水流量，废水流量，V V V V为反应器容积，为反应器容积，为反应器容积，为反应器容积，S0S0S0S0、S S S S和和和和SeSeSeSe分别为进水中、反应器内和出水分别为进水中、反应器内和出水分别为进水中、反应器内和出水分别为进水中、反应器内和出水中中中中的的的的废废废废物物物物浓浓浓浓度度度度，x0 x0 x0 x0、x x x x和和和和xexexexe分分分分别别别别为为为为进进进进水水水水中中中中、反反反反应应应应器器器器内内内内和和和和出出出出水水水水中中中中的的的的微微微微生生生生物物物物（污污污污泥泥泥泥）浓浓浓浓度度度度。对对对对

42、稳稳稳稳态态态态的的的的完完完完全全全全混混混混合合合合(hnh)(hnh)(hnh)(hnh)反反反反应应应应器器器器，xe=xxe=xxe=xxe=x，Se=SSe=SSe=SSe=S。如果假设进水中不含活性微生物，即。如果假设进水中不含活性微生物，即。如果假设进水中不含活性微生物，即。如果假设进水中不含活性微生物，即x0 x0 x0 x00 0 0 0。第27页/共47页第二十七页，共47页。反应器的水力停留时间反应器的水力停留时间为：为：微生物固体的停留时间微生物固体的停留时间cc泥龄）为：泥龄）为：即泥龄与水力停留时间相等。即泥龄与水力停留时间相等。由系统污泥的物料平衡，可导出污泥浓

43、度由系统污泥的物料平衡，可导出污泥浓度(nngd)(nngd)的计算式：的计算式：为了在反应器中保持高的微生物浓度为了在反应器中保持高的微生物浓度(nngd)(nngd)，应使，应使cc尽量大。尽量大。由于反应器的容积有机负荷，则，故在一定的容积有机负荷下，为了由于反应器的容积有机负荷，则，故在一定的容积有机负荷下，为了增大，就必须提高进水中的有机物浓度增大，就必须提高进水中的有机物浓度(nngd)(nngd)。第28页/共47页第二十八页，共47页。为了提高污泥浓度为了提高污泥浓度,在普通消化池的实际运行在普通消化池的实际运行(ynxng)(ynxng)中中,一般采用间歇操作，当从反应器中排

44、出消化液之前，停止搅拌，一般采用间歇操作，当从反应器中排出消化液之前，停止搅拌，使污泥沉淀；或在消化池上部加设分离器，即使连续进出水，也使污泥沉淀；或在消化池上部加设分离器，即使连续进出水，也可以达到分离生物污泥的目的，此时出水中可以达到分离生物污泥的目的，此时出水中xexex x。全混合反应器的底物去除速率全混合反应器的底物去除速率R R为：为：由此可见，若由此可见，若cc减小，则减小，则R R增大，但如果增大，但如果cc接近最小值接近最小值cmincmin，则系统失去降解有机物的能力，则系统失去降解有机物的能力，,在在cccmincmin后，后，R R迅速上升至最大值迅速上升至最大值Rma

45、xRmax，继后则随，继后则随cc增增大而缓慢下降。大而缓慢下降。第29页/共47页第二十九页，共47页。为了取得一定的处理效率，为了取得一定的处理效率，cc必须大于与比生长率必须大于与比生长率u0u0对对应的应的cmincmin值，即值，即 对对x xxexe的系统，有机负荷的系统，有机负荷LVLV可从下式求得：可从下式求得：当当S0S0一定时，一定时，LVLV除了与动力学参数除了与动力学参数umaxumax、KsKs有关之外，还直接有关之外，还直接与与r r有关有关.随着随着r r值增大值增大(zn d)(zn d)，所允许的，所允许的LVLV增大增大(zn d)(zn d)。第30页/共

46、47页第三十页，共47页。二、有回流的完全二、有回流的完全二、有回流的完全二、有回流的完全(wnqun)(wnqun)(wnqun)(wnqun)混合反应器混合反应器混合反应器混合反应器 如果该系统只从沉淀池上清液中带走污泥，即xW=QW=SW=0,则可将消化池与沉淀池视为整体（如图中虚框所示），上述无回流条件下推导的动力学方程均可适用。如用式(15-10)分析厌氧接触系统，由于加设沉淀池后，xe减小，x增大，则r也增大，放在相同的S0和条件下，能使系统承担的有机负荷提高(t go)，工作稳定性增大。第31页/共47页第三十一页，共47页。如果定期从沉淀池底排出部分剩余如果定期从沉淀池底排出部

47、分剩余(shngy)(shngy)污泥则仿照式污泥则仿照式（13-2213-22）和（）和（13-2513-25）作厌氧系统的物料衡算，可推出：）作厌氧系统的物料衡算，可推出：第32页/共47页第三十二页，共47页。三、厌氧生物膜反应器三、厌氧生物膜反应器三、厌氧生物膜反应器三、厌氧生物膜反应器 现假设厌氧生物膜反应器是一个全混均质系统，如图现假设厌氧生物膜反应器是一个全混均质系统，如图15-3115-31所所示。对系统内的废物作物料衡算，有示。对系统内的废物作物料衡算，有变化率变化率=进入进入-出流出流-降解速率降解速率 悬浮的生物降解的底物量与生物膜去除悬浮的生物降解的底物量与生物膜去除(

48、q ch)(q ch)的底物量相的底物量相比，可以忽略，则式（比，可以忽略，则式（15-1615-16）简化为）简化为 第33页/共47页第三十三页，共47页。如果忽略如果忽略(hl)(hl)内源代谢的污泥量，则生物膜增长与底内源代谢的污泥量，则生物膜增长与底物利用的关系为：物利用的关系为：对生物膜的对生物膜的MonodMonod方程可写为：方程可写为：由上述两式可得：由上述两式可得：第34页/共47页第三十四页，共47页。将式（将式（15-2015-20）代入式（）代入式（15-1715-17），已在稳态条件下，即），已在稳态条件下，即dS/dt=0dS/dt=0，得到：得到：如果用如果用代

49、表生物膜平均活性深度，即生物膜厚度；代表生物膜平均活性深度，即生物膜厚度；AmAm代表填料代表填料比表面积，即单位体积填料表面积；比表面积，即单位体积填料表面积；VmVm代表填料体积，代表填料体积，则则 上式左端表示上式左端表示(biosh)(biosh)填料生物膜单位表面积的底物降解速率，填料生物膜单位表面积的底物降解速率，以以 代表；右端的代表；右端的 表示表示(biosh)(biosh)填料生物膜单填料生物膜单位表面积的最大底物降解速率，以位表面积的最大底物降解速率，以 代表。代表。第35页/共47页第三十五页，共47页。四、厌氧消化四、厌氧消化四、厌氧消化四、厌氧消化(xiohu)(x

50、iohu)(xiohu)(xiohu)动力学常数的测定动力学常数的测定动力学常数的测定动力学常数的测定 为了应用动力学方程于工程设计，必须确定为了应用动力学方程于工程设计，必须确定(qudng)(qudng)方程中方程中的有关常数。这些常数值可以在实验室测定，也可以通过整理废的有关常数。这些常数值可以在实验室测定，也可以通过整理废水处理厂实际运行数据得到。水处理厂实际运行数据得到。表表15-215-2给出了几种废物厌氧消化的动力学常数，可供设计时给出了几种废物厌氧消化的动力学常数，可供设计时参考。参考。第36页/共47页第三十六页，共47页。第五节第五节第五节第五节 厌氧产气量厌氧产气量厌氧产