污水的厌氧生物处理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、第第6章章 污水厌氧生物处理污水厌氧生物处理 The Anaerobic Processes郑先强郑先强郑先强郑先强第1页一、概述一、概述 二、二、厌氧法基本原理厌氧法基本原理 三、三、厌氧法工艺和设备厌氧法工艺和设备四、四、厌氧法影响原因厌氧法影响原因五、五、厌氧处理工艺运行厌氧处理工艺运行 第2页污水厌氧生物处理发展过程污水厌氧生物处理发展过程 早期发展早期发展 18811950年年 第二代厌氧反应器第二代厌氧反应器 1955年年开发了厌氧接触法开发了厌氧接触法(反应器中增加反应器中增加填料填料)新工艺新工艺，标，标 志着当代厌氧反应器开端。志着当代厌氧反应器开端。第三代厌氧反应器第三代厌

2、氧反应器 1980年年Switzenbaum等推出了厌氧附着等推出了厌氧附着膜膨胀膜膨胀 床反应器（床反应器（AAFEB）,还有厌氧流化床还有厌氧流化床（AFB）。）。一、概述一、概述第3页 早期厌氧生物反应器早期厌氧生物反应器早期厌氧生物反应器早期厌氧生物反应器 1881 1881年法国年法国年法国年法国MourasMouras自动净化器：自动净化器：自动净化器：自动净化器：1891 1891英国英国英国英国MoncriffMoncriff装有填料升流式反应器：装有填料升流式反应器：装有填料升流式反应器：装有填料升流式反应器：1895 1895年，英国设计化粪池（年，英国设计化粪池（年，英国

3、设计化粪池（年，英国设计化粪池（Septic TankSeptic Tank）；）；）；）；1905 1905，德，德，德，德ImhoffImhoff池（称隐化池、双层沉淀池）池（称隐化池、双层沉淀池）池（称隐化池、双层沉淀池）池（称隐化池、双层沉淀池）特点有：特点有：特点有：特点有：处理废水同时，也处理从废水沉淀下来污泥；处理废水同时，也处理从废水沉淀下来污泥；处理废水同时，也处理从废水沉淀下来污泥；处理废水同时，也处理从废水沉淀下来污泥；前几个构筑物因为废水与污泥不分隔而影响出水前几个构筑物因为废水与污泥不分隔而影响出水前几个构筑物因为废水与污泥不分隔而影响出水前几个构筑物因为废水与污泥不

4、分隔而影响出水水质；水质；水质；水质；双层沉淀池则有了很大改进，有上层沉淀池和下双层沉淀池则有了很大改进，有上层沉淀池和下双层沉淀池则有了很大改进，有上层沉淀池和下双层沉淀池则有了很大改进，有上层沉淀池和下层消化池；层消化池；层消化池；层消化池；停留时间很长，出水水质也较停留时间很长，出水水质也较停留时间很长，出水水质也较停留时间很长，出水水质也较 后两种反应器曾在英、美、德、法等国得到广泛后两种反应器曾在英、美、德、法等国得到广泛后两种反应器曾在英、美、德、法等国得到广泛后两种反应器曾在英、美、德、法等国得到广泛推广，在我国当前仍有应用推广，在我国当前仍有应用推广，在我国当前仍有应用推广，在

5、我国当前仍有应用 第4页当代厌氧生物处理当代厌氧生物处理 进入进入20世纪世纪90年代以后，伴随以颗粒污泥为主要特点年代以后，伴随以颗粒污泥为主要特点UASB反应器广泛应用，在其基础上又发展起来了一样以反应器广泛应用，在其基础上又发展起来了一样以颗粒污泥为根本颗粒污泥膨胀床（颗粒污泥为根本颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧）反应器和厌氧内循环（内循环（IC）反应器。其中）反应器。其中EGSB反应器利用外加出水循反应器利用外加出水循环能够使反应器内部形成很高上升流速，提升反应器内基环能够使反应器内部形成很高上升流速，提升反应器内基质与微生物之间接触和反应，能够在较低温度下处理较低质与微生物之

6、间接触和反应，能够在较低温度下处理较低浓度有机废水，如城市废水等；而浓度有机废水，如城市废水等；而IC反应器则主要应用于反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，依靠厌氧生物过程本身所产生大量处理高浓度有机废水，依靠厌氧生物过程本身所产生大量沼气形成内部混合液充分循环与混合，能够到达更高有机沼气形成内部混合液充分循环与混合，能够到达更高有机负荷。这些反应器又被统一称为负荷。这些反应器又被统一称为“第三代厌氧生物反应器第三代厌氧生物反应器”。第5页 我国高浓度有机工业废水排放量巨大，这些废水浓度高、多含我国高浓度有机工业废水排放量巨大，这些废水浓度高、多含我国高浓度有机工业废水排放量巨大，这些废水浓

7、度高、多含我国高浓度有机工业废水排放量巨大，这些废水浓度高、多含有大量碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物；我国当前有大量碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物；我国当前有大量碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物；我国当前有大量碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物；我国当前水体污染物还主要是有机污染物以及营养元素水体污染物还主要是有机污染物以及营养元素水体污染物还主要是有机污染物以及营养元素水体污染物还主要是有机污染物以及营养元素N N、P P污染；当前高污染；当前高污染；当前高污染；当前高浓度有机工业废水处理特点是：能源昂贵、土地价格剧增、剩下浓度有机工业废水处理特点是：能源昂

8、贵、土地价格剧增、剩下浓度有机工业废水处理特点是：能源昂贵、土地价格剧增、剩下浓度有机工业废水处理特点是：能源昂贵、土地价格剧增、剩下污泥处理费用也越来越高。污泥处理费用也越来越高。污泥处理费用也越来越高。污泥处理费用也越来越高。能将有机污染物转变成沼气并加以利用；能将有机污染物转变成沼气并加以利用；能将有机污染物转变成沼气并加以利用；能将有机污染物转变成沼气并加以利用；运行能耗低；运行能耗低；运行能耗低；运行能耗低；有机负荷高，占地面积少；有机负荷高，占地面积少；有机负荷高，占地面积少；有机负荷高，占地面积少；污泥产量少，剩下污泥处理费用低；等等；厌氧工艺污泥产量少，剩下污泥处理费用低；等等

9、；厌氧工艺污泥产量少，剩下污泥处理费用低；等等；厌氧工艺污泥产量少，剩下污泥处理费用低；等等；厌氧工艺 综合效益表现在环境、能源、生态三个方面。综合效益表现在环境、能源、生态三个方面。综合效益表现在环境、能源、生态三个方面。综合效益表现在环境、能源、生态三个方面。我国厌氧技术特点我国厌氧技术特点我国厌氧技术特点我国厌氧技术特点我国厌氧工艺技术特点我国厌氧工艺技术特点我国厌氧工艺技术特点我国厌氧工艺技术特点第6页第7页厌氧生化法优点：（1 1）应应用范用范围围广广 因供氧限制，好氧法普通适合用于中、低因供氧限制，好氧法普通适合用于中、低浓度有机废水处理，而厌氧法适合用于中、高浓度有机废水处理，而

10、厌氧法适合用于中、高浓度有机废水。浓度有机废水。有些有机物对好氧生物处理法来说是难降有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解，但对厌氧生物处理是可降解，如固体有机解，但对厌氧生物处理是可降解，如固体有机物、着色剂蒽醌和一些偶氮染料等。物、着色剂蒽醌和一些偶氮染料等。第8页 (2)能耗低能耗低 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用伴随好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用伴随好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用伴随好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用伴随有机物浓度增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而有机物浓度增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而有机物浓度增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而有机物浓度增加而

11、增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生沼气可作为能源。且产生沼气可作为能源。且产生沼气可作为能源。且产生沼气可作为能源。废废废废水有机物达一定水有机物达一定水有机物达一定水有机物达一定浓浓浓浓度后，沼气能量能度后，沼气能量能度后，沼气能量能度后，沼气能量能够够够够抵抵抵抵偿偿偿偿消耗能量。研究表明，当原水消耗能量。研究表明，当原水消耗能量。研究表明，当原水消耗能量。研究表明，当原水BODBOD5 5到达到达到达到达1500mg/L1500mg/L时时时时，采取采取采取采取厌厌厌厌氧氧氧氧处处处处理即有能量剩下。有机物理即有能量剩下。有机物理即有能量剩下。有机物理即有能量剩下。有机物浓浓浓浓度愈高，

12、剩度愈高，剩度愈高，剩度愈高，剩下能量愈多。下能量愈多。下能量愈多。下能量愈多。普通厌氧法动力消耗约为活性污泥法普通厌氧法动力消耗约为活性污泥法普通厌氧法动力消耗约为活性污泥法普通厌氧法动力消耗约为活性污泥法1/101/10。第9页（3 3）氮、磷）氮、磷）氮、磷）氮、磷营营营营养需要量养需要量养需要量养需要量较较较较少少少少 好氧法普通要求好氧法普通要求好氧法普通要求好氧法普通要求BOD:N:PBOD:N:P为为为为l00:5:1l00:5:1，而厌氧法，而厌氧法，而厌氧法，而厌氧法BOD:N:PBOD:N:P为为为为l00:2.5:0.5l00:2.5:0.5，对氮、磷缺乏工业废水所，对氮

13、、磷缺乏工业废水所，对氮、磷缺乏工业废水所，对氮、磷缺乏工业废水所需投加营养盐量较少。需投加营养盐量较少。需投加营养盐量较少。需投加营养盐量较少。（4 4）有）有）有）有杀杀杀杀菌作用菌作用菌作用菌作用 厌氧处理过程有一定杀菌作用，能够杀死废水厌氧处理过程有一定杀菌作用，能够杀死废水厌氧处理过程有一定杀菌作用，能够杀死废水厌氧处理过程有一定杀菌作用，能够杀死废水和污泥中寄生虫卵、病毒等。和污泥中寄生虫卵、病毒等。和污泥中寄生虫卵、病毒等。和污泥中寄生虫卵、病毒等。（5 5）污污污污泥易泥易泥易泥易贮贮贮贮存存存存 厌氧活性污泥能够长久贮存，厌氧反应器能够厌氧活性污泥能够长久贮存，厌氧反应器能够

14、厌氧活性污泥能够长久贮存，厌氧反应器能够厌氧活性污泥能够长久贮存，厌氧反应器能够季节性或间歇性运转季节性或间歇性运转季节性或间歇性运转季节性或间歇性运转。第10页厌氧生物处理法缺点:（1 1）厌氧微生物增殖迟缓，因而厌氧设备开）厌氧微生物增殖迟缓，因而厌氧设备开启和处理所需时间比好氧设备长；启和处理所需时间比好氧设备长；（2 2）出水往往达不到排放标准，需要深入处）出水往往达不到排放标准，需要深入处理，故普通在厌氧处理后串联好氧处理；理，故普通在厌氧处理后串联好氧处理；（3 3）厌氧处理系统操作控制原因较为复杂。）厌氧处理系统操作控制原因较为复杂。（4 4）厌氧过程会产生气味对空气有污染。）厌

15、氧过程会产生气味对空气有污染。第11页 2 2 厌氧法基本原理厌氧法基本原理 废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下经过废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下经过废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下经过废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下经过厌氧微生物厌氧微生物厌氧微生物厌氧微生物(anaerobic microbes)(anaerobic microbes)(包含兼氧微生物）包含兼氧微生物）包含兼氧微生物）包含兼氧微生物）作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷(met

16、hane)(methane)和二氧化碳和二氧化碳和二氧化碳和二氧化碳(carbon dioxide)(carbon dioxide)等物质过程，等物质过程，等物质过程，等物质过程，也称为厌氧消化也称为厌氧消化也称为厌氧消化也称为厌氧消化(anaerobic digestion)(anaerobic digestion)。对批量污泥静置考查，能够见到污泥消化过程对批量污泥静置考查，能够见到污泥消化过程对批量污泥静置考查，能够见到污泥消化过程对批量污泥静置考查，能够见到污泥消化过程显著分为两个阶段。固态有机物先是液化，称显著分为两个阶段。固态有机物先是液化，称显著分为两个阶段。固态有机物先是液化，

17、称显著分为两个阶段。固态有机物先是液化，称液化液化液化液化阶段阶段阶段阶段；接着降解产物气化，称；接着降解产物气化，称；接着降解产物气化，称；接着降解产物气化，称气化阶段气化阶段气化阶段气化阶段；在常温下，；在常温下，；在常温下，；在常温下，整个过程历时六个月以上。整个过程历时六个月以上。整个过程历时六个月以上。整个过程历时六个月以上。第12页传统传统厌氧消化理论为厌氧消化理论为两阶段理论两阶段理论第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段：酸化阶段酸化阶段酸化阶段酸化阶段，最显著特征是液态污泥最显著特征是液态污泥最显著特征是液态污泥最显著特征是液态污泥pHpH值值值值快速下降。污泥中固态有机物或

18、污水中大分子化合物，快速下降。污泥中固态有机物或污水中大分子化合物，快速下降。污泥中固态有机物或污水中大分子化合物，快速下降。污泥中固态有机物或污水中大分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降如淀粉、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、水分子等液态产物和解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和COCO2 2、HH2 2、NHNH3 3、HH2 2S S等气体分

19、子，气体大多溶解在等气体分子，气体大多溶解在等气体分子，气体大多溶解在等气体分子，气体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低泥液中。转化产物中有机酸是主体。低泥液中。转化产物中有机酸是主体。低泥液中。转化产物中有机酸是主体。低pHpH值有抑制值有抑制值有抑制值有抑制细菌生长作用，细菌生长作用，细菌生长作用，细菌生长作用，NHNH3 3溶解产物溶解产物溶解产物溶解产物NHNH4 4OHOH有中和作用。有中和作用。有中和作用。有中和作用。第13页第二阶段：气化阶段，由低分子有第二阶段：气化阶段，由低分子有机酸经微生物作用转化为气体，气机酸经微生物作用转化为气体，气体类似沼泽散发气体，可称沼气

20、，体类似沼泽散发气体，可称沼气，主体是主体是CH4，CO2也相当多，还有微也相当多，还有微量量H2、H2S等，所以气化阶段常称等，所以气化阶段常称甲烷化阶段。甲烷化阶段。第14页 与好氧过程根本区分在于不以分子态氧作为受与好氧过程根本区分在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。厌氧生物处理是一个复杂微生物化学过程，依靠三厌氧生物处理是一个复杂微生物化学过程，依靠三大主要类群细菌，即水解产酸细菌大主要类群细菌，即水解产酸细菌(fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌、产氢产乙酸细菌(acetogenic b

21、acteria)和和产甲烷细菌产甲烷细菌(methanogenic bacteria)联合作用完成联合作用完成。参加消化细菌，酸化阶段统称产酸或酸化细菌，几参加消化细菌，酸化阶段统称产酸或酸化细菌，几乎包含全部兼性细菌；甲烷化阶段统称甲烷细菌。乎包含全部兼性细菌；甲烷化阶段统称甲烷细菌。第15页新研究结果说明厌氧消化经历四个阶段新研究结果说明厌氧消化经历四个阶段大分子有机物大分子有机物大分子有机物大分子有机物（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）水解水解水解水解 细菌胞外酶细菌胞外酶细菌胞外酶细菌胞外酶水解和溶解

22、有机物水解和溶解有机物水解和溶解有机物水解和溶解有机物 酸化酸化酸化酸化 产酸细菌产酸细菌产酸细菌产酸细菌 有机酸、醇类、醛类等有机酸、醇类、醛类等有机酸、醇类、醛类等有机酸、醇类、醛类等 /H/H2 2，COCO2 2 乙酸化乙酸化乙酸化乙酸化 乙酸细菌乙酸细菌乙酸细菌乙酸细菌 乙酸乙酸乙酸乙酸 甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌 甲烷化甲烷化甲烷化甲烷化 甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌 CHCH4 4 CHCH4 4复杂大分子、不溶性有机物复杂大分子、不溶性有机物先在细胞外酶作用下水解为先在细胞外酶作用下水解为小分子、溶解性有机物，然小分子、溶解性有机物，然后渗透细胞体内，分解产生后渗透细

23、胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。级脂肪酸。产甲烷细菌将乙酸、乙产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、酸盐、COCO2 2和和H H2 2等转化等转化为甲烷。为甲烷。在产氢产乙酸细菌作用下，在产氢产乙酸细菌作用下，第一阶段产生各种有机酸第一阶段产生各种有机酸被分解转化成乙酸和被分解转化成乙酸和H H2 2，在降解奇数碳素有机酸时在降解奇数碳素有机酸时还形成还形成COCO2 2。第16页此过程由两组生理上不一样产甲烷菌完成，一此过程由两组生理上不一样产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸组把氢和二氧化碳

24、转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量l/3l/3后者后者约占约占2/32/3。上述三个阶段反应速度依废水性质而异，在含上述三个阶段反应速度依废水性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主废水中，水解易成为速度限制步骤；废水中，水解易成为速度限制步骤；简单糖类、淀粉、氨基酸和普通蛋白质均能被简单糖类、淀粉、氨基酸和普通蛋白质均能被微生物快速分解，对含这类有机物为主废水，微生物快速分解，对含这类有机物为主废水，产甲烷易成为限速阶段。产甲烷易成为限速阶段。第17页理论产生甲烷量：理论产生甲烷量

25、：理论产生甲烷量：理论产生甲烷量：1 1 1 1、糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为甲烷和、糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为甲烷和、糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为甲烷和、糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为甲烷和COCOCOCO2 2 2 2等等等等 气体，这么混合气体统称为沼气；产生沼气数量和成份取决于被消气体，这么混合气体统称为沼气；产生沼气数量和成份取决于被消气体，这么混合气体统称为沼气；产生沼气数量和成份取决于被消气体，这么混合气体统称为沼气；产生沼气数量和成份取决于被消化有机物化学组成，普通能够用下式进行估算：化有机物化学组成，普通

26、能够用下式进行估算：化有机物化学组成，普通能够用下式进行估算：化有机物化学组成，普通能够用下式进行估算：2 2 2 2、理论上认为，、理论上认为，、理论上认为，、理论上认为，1 1 1 1gCODgCODgCODgCOD在厌氧条件下完全降解能够生成在厌氧条件下完全降解能够生成在厌氧条件下完全降解能够生成在厌氧条件下完全降解能够生成0.25 0.25 0.25 0.25 gCH4gCH4gCH4gCH4，相当于标准状态下甲烷气体体积为相当于标准状态下甲烷气体体积为相当于标准状态下甲烷气体体积为相当于标准状态下甲烷气体体积为0.350.350.350.35L L L L；沼气中；沼气中；沼气中；沼

27、气中CO2CO2CO2CO2和和和和CH4CH4CH4CH4百分含量百分含量百分含量百分含量不但与有机物化学组成相关，还与其各自溶解度相关；因为一部分不但与有机物化学组成相关，还与其各自溶解度相关；因为一部分不但与有机物化学组成相关，还与其各自溶解度相关；因为一部分不但与有机物化学组成相关，还与其各自溶解度相关；因为一部分沼气（主要是其中沼气（主要是其中沼气（主要是其中沼气（主要是其中CO2CO2CO2CO2）会溶解在出水中而被带走，同时，一小部分）会溶解在出水中而被带走，同时，一小部分）会溶解在出水中而被带走，同时，一小部分）会溶解在出水中而被带走，同时，一小部分有机物还会被用于微生物细胞合

28、成，所以实际产气量要比理论产气有机物还会被用于微生物细胞合成，所以实际产气量要比理论产气有机物还会被用于微生物细胞合成，所以实际产气量要比理论产气有机物还会被用于微生物细胞合成，所以实际产气量要比理论产气量小。量小。量小。量小。第18页其它厌氧生物处理过程其它厌氧生物处理过程 硫酸盐还原过程：硫酸盐还原过程：硫酸盐还原过程：硫酸盐还原过程：又叫硫酸盐呼吸或反硫化作用又叫硫酸盐呼吸或反硫化作用又叫硫酸盐呼吸或反硫化作用又叫硫酸盐呼吸或反硫化作用 1.1.定义：在厌氧条件下，化能异养型硫酸菌还原细菌利用废水中有机定义：在厌氧条件下，化能异养型硫酸菌还原细菌利用废水中有机定义：在厌氧条件下，化能异养

29、型硫酸菌还原细菌利用废水中有机定义：在厌氧条件下，化能异养型硫酸菌还原细菌利用废水中有机 物作为电子供体，将氧化态硫化物还原为硫化物过程物作为电子供体，将氧化态硫化物还原为硫化物过程物作为电子供体，将氧化态硫化物还原为硫化物过程物作为电子供体，将氧化态硫化物还原为硫化物过程 2.2.硫酸盐在处理中危害：硫酸盐在处理中危害：硫酸盐在处理中危害：硫酸盐在处理中危害：（1 1）与产甲烷菌竞争底物，抑制产甲烷菌生成。）与产甲烷菌竞争底物，抑制产甲烷菌生成。）与产甲烷菌竞争底物，抑制产甲烷菌生成。）与产甲烷菌竞争底物，抑制产甲烷菌生成。（2 2）H H2 2S S对产甲烷菌和其它厌氧细菌抑制。影响沼气产

30、量和利用。对产甲烷菌和其它厌氧细菌抑制。影响沼气产量和利用。对产甲烷菌和其它厌氧细菌抑制。影响沼气产量和利用。对产甲烷菌和其它厌氧细菌抑制。影响沼气产量和利用。3.3.处理方法：用两相厌氧生物处理工艺中产酸相先期还原硫酸菌。处理方法：用两相厌氧生物处理工艺中产酸相先期还原硫酸菌。处理方法：用两相厌氧生物处理工艺中产酸相先期还原硫酸菌。处理方法：用两相厌氧生物处理工艺中产酸相先期还原硫酸菌。反硝化与厌氧氨氧化：反硝化与厌氧氨氧化：反硝化与厌氧氨氧化：反硝化与厌氧氨氧化：1.无氧条件下存在：无氧条件下存在：NH4+和和NO2-化能异养型硫酸菌化能异养型硫酸菌2.定义：在厌氧条件下，过程为厌氧氨氧化

31、定义：在厌氧条件下，过程为厌氧氨氧化3.有氧条件：有氧条件：NH4+NH2OH NO2-NO34.厌氧条件：厌氧条件：NO3-NO2-NO N2O N2第19页甲烷菌微生物学特征 介绍：甲烷菌属于古菌中一类。介绍：甲烷菌属于古菌中一类。古古 菌菌 （Archaeobacteria）与原核生物）与原核生物极其靠近。研究利用基因分析伎俩极其靠近。研究利用基因分析伎俩（DNAG+C%，16SrRNA碱基次序比较）碱基次序比较）发觉，有一些特点与真核生物相同。发觉，有一些特点与真核生物相同。第20页三、厌氧法工艺和设备 （1 1）按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法）按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法）

32、按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法）按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法(anaerobic activated sludge)(anaerobic activated sludge)和厌氧生物膜法和厌氧生物膜法和厌氧生物膜法和厌氧生物膜法(anaerobic slime)(anaerobic slime)；（2 2）按投料、出料及运行方式分为分批式）按投料、出料及运行方式分为分批式）按投料、出料及运行方式分为分批式）按投料、出料及运行方式分为分批式(batch)(batch)、连续式、连续式、连续式、连续式(continuous)(continuous)和半连续式和半连续式和半连续式和半连续式

33、(semi-(semi-continuous)continuous)；（3 3）依据厌氧消化中物质转化反应总过程是否）依据厌氧消化中物质转化反应总过程是否）依据厌氧消化中物质转化反应总过程是否）依据厌氧消化中物质转化反应总过程是否在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为一步厌氧消化为一步厌氧消化为一步厌氧消化为一步厌氧消化(one stage digestion)(one stage digestion)与两步厌氧消与两步厌氧消与两步厌氧消与两步厌氧消化化化

34、化(two stage digestion)(two stage digestion)等等等等 （4 4）厌氧活性污泥法包含普通消化池、厌氧接）厌氧活性污泥法包含普通消化池、厌氧接）厌氧活性污泥法包含普通消化池、厌氧接）厌氧活性污泥法包含普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。第21页3.1、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3.2、厌氧滤池厌氧滤池厌氧滤池厌氧滤池3.3、厌氧接触法厌氧接触法厌氧接触法厌氧接触法3.43.43.43.4、分段厌氧污泥法分段厌氧

35、污泥法分段厌氧污泥法分段厌氧污泥法3.53.53.53.5、上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器UASBUASBUASBUASB第22页3.1普通厌氧消化池 普通消化池又称传统或常规消化池普通消化池又称传统或常规消化池(conventional digester)(conventional digester)消化池惯用密闭圆柱形池，废水定时或消化池惯用密闭圆柱形池，废水定时或连续进入池中，经消化污泥和废水分别由消连续进入池中，经消化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。化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。池径从几米至三、四

36、十米，柱体部分高池径从几米至三、四十米，柱体部分高度约为直径度约为直径1/21/2，池底呈圆锥形，以利排泥。，池底呈圆锥形，以利排泥。为使进水与微生物尽快接触，需要一定搅拌。为使进水与微生物尽快接触，需要一定搅拌。惯用搅拌方式有三种：惯用搅拌方式有三种：(a)(a)池内机械搅拌；池内机械搅拌；(b)(b)沼气搅拌；沼气搅拌；(c)(c)循环消化液搅拌。循环消化液搅拌。第23页螺旋桨螺旋桨(机械机械)搅拌消化池搅拌消化池第24页循环消化液搅拌式消化池高温高温高温高温厌厌氧消化需要加温，氧消化需要加温，氧消化需要加温，氧消化需要加温，惯惯用加用加用加用加热热方式有三种方式有三种方式有三种方式有三种

37、:(a)a)废废水在消化池外先水在消化池外先水在消化池外先水在消化池外先经经热热交交交交换换器器器器预热预热到要求温到要求温到要求温到要求温度再度再度再度再进进入消化池；入消化池；入消化池；入消化池；(b)b)热热蒸汽直接在消化器蒸汽直接在消化器蒸汽直接在消化器蒸汽直接在消化器内加内加内加内加热热；(c)c)在消化池内部安装在消化池内部安装在消化池内部安装在消化池内部安装热热交交交交换换管。管。管。管。第25页普通消化池特点是:能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液。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，

38、结构较简单。结构较简单。缺乏持留或补充厌氧活性污泥特殊装置，消缺乏持留或补充厌氧活性污泥特殊装置，消化器中难以保持大量微生物细胞。化器中难以保持大量微生物细胞。对无搅拌消化器，还存在料液分层现象严重，对无搅拌消化器，还存在料液分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触问题。微生物不能与料液均匀接触问题。温度不均匀，消化效率低。温度不均匀，消化效率低。第26页化粪池化粪池 化粪池用于处理来自厕所粪便污水。广泛用化粪池用于处理来自厕所粪便污水。广泛用化粪池用于处理来自厕所粪便污水。广泛用化粪池用于处理来自厕所粪便污水。广泛用于不设污水厂合流制排水系统。比如，郊区别墅式于不设污水厂合流制排水系统。比如，

39、郊区别墅式于不设污水厂合流制排水系统。比如，郊区别墅式于不设污水厂合流制排水系统。比如，郊区别墅式建筑。建筑。建筑。建筑。下列图是化粪池一个结构方式。下列图是化粪池一个结构方式。下列图是化粪池一个结构方式。下列图是化粪池一个结构方式。第27页第28页3.23.2厌氧滤池 厌氧滤池（厌氧滤池（anaerobic filteranaerobic filter又称又称厌氧固厌氧固定膜定膜反应器，是反应器，是6060年代末开发新型高效厌氧处年代末开发新型高效厌氧处理装置。理装置。滤池呈圆柱形，池内装放填料，池滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。底和池顶密封。厌氧微生物附着于填料表面生长，当废水

40、厌氧微生物附着于填料表面生长，当废水经过填料层时，在填料表面厌氧生物膜作用下，经过填料层时，在填料表面厌氧生物膜作用下，废水中有机物被降解，并产生沼气，沼气从池废水中有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。顶部排出。第29页废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；氧滤池；氧滤池；氧滤池；废水从池上部进入，以降流形式流过填料层，废水从池上部进入，以降流形式流过填料层，废水从池上部进入，以降流形式流过填料层，废水从池上部进入，以降流形式流过填料层，从池底部排出，称降流

41、式厌氧滤池从池底部排出，称降流式厌氧滤池从池底部排出，称降流式厌氧滤池从池底部排出，称降流式厌氧滤池。填料可采取填料可采取填料可采取填料可采取拳状石质滤料，拳状石质滤料，拳状石质滤料，拳状石质滤料，如碎石、卵石如碎石、卵石如碎石、卵石如碎石、卵石等，也可使用等，也可使用等，也可使用等，也可使用塑料填料。塑料填料。塑料填料。塑料填料。第30页厌氧生物滤池特点及改进：在厌氧生物滤池中，厌氧微生物大部分在厌氧生物滤池中，厌氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污泥形式存在于滤料孔隙中。泥形式存在于滤料孔隙中。厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均厌氧微生物总量沿

42、池高度分布是很不均匀，在池进水部位高，对应有机物去除匀，在池进水部位高，对应有机物去除速度快。速度快。当废水中有机物浓度高时，尤其是进水当废水中有机物浓度高时，尤其是进水悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位轻易发生堵塞现象轻易发生堵塞现象。第31页对厌氧生物滤池采取以下改进：对厌氧生物滤池采取以下改进：（a a）出水回流；出水回流；（b b）部分充填载体；部分充填载体；（c c）采取软性填料。采取软性填料。厌氧生物滤池特点是：厌氧生物滤池特点是：（a a）因因为为填填料料为为微微生生物物附附着着生生长长提提供供了了较较大大表表面面积积，滤滤池池中中微微生生物物量

43、量较较高高，又又因因生生物物膜膜停停留留时时间间长长，平平均均停停留留时时间间长长达达100100天天左左右右，因因而而可可承承受受有有机机容容积积负负荷荷高高，CODCOD容容积积负负荷荷为为2-16 2-16 kgCOD/(mkgCOD/(m3 3d)d)，且且耐冲击负荷能力强；耐冲击负荷能力强；第32页（b b）废水与生物膜两相接触面大，强化了传）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质过程，因而有机物去除速度快（c c）微生物固着生长为主，不易流失，所以）微生物固着生长为主，不易流失，所以不需污泥回流和搅拌设备；不需污泥回流和搅拌设备；（d d）开启或停顿运行后

44、再开启比前述厌氧工）开启或停顿运行后再开启比前述厌氧工艺法时间短。艺法时间短。（e e）处理含悬浮物浓度高有机废水，易发生）处理含悬浮物浓度高有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池清洗也还堵塞，尤以进水部位更严重。滤池清洗也还没有简单有效方法。没有简单有效方法。第33页主要缺点：主要缺点：滤料费用较贵滤料费用较贵 滤料轻易堵塞滤料轻易堵塞主要优点：主要优点：处理能力较高处理能力较高 滤池内能够保持很高微生物浓度滤池内能够保持很高微生物浓度 不需另设泥水分离设备、出水不需另设泥水分离设备、出水SS较较 低低 设备简单、操作方便设备简单、操作方便第34页3.3 厌氧接触法 在消化池后设沉淀

45、池，将沉淀污泥回流至消在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消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（化池，形成了厌氧接触法（化池，形成了厌氧接触法（化池，形成了厌氧接触法（anaerobic contact anaerobic contact process)process)。厌厌厌厌氧氧氧氧接接接接触触触触法法法法工工工工艺艺艺艺动动动动画画画画第35页 厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。不需要曝气而需要脱气。厌氧接触法对悬浮物高有机废水厌氧接触法对悬浮物高有机废水(如肉如肉类

46、加工废水等类加工废水等)效果很好，悬浮颗粒成为微效果很好，悬浮颗粒成为微生物载体，而且很轻易在沉淀池中沉淀。生物载体，而且很轻易在沉淀池中沉淀。在混合接触池中，要进行适当搅拌以在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌能够用机械方使污泥保持悬浮状态。搅拌能够用机械方法，也能够用泵循环池水。法，也能够用泵循环池水。第36页厌氧接触法特点:（a a）经过污泥回流，保持消化池内污泥经过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，普通为浓度较高，普通为10-1510-15g/Lg/L，耐冲击能耐冲击能力强；力强；（b b）消消化化池池容容积积负负荷荷较较普普通通消消化化池池高高，中中温温消消化化

47、时时，普普通通为为2 2-l0kgCOD/m-l0kgCOD/m3 3d d，水水力力停停留留时时间间比比普普通通消消化化池池大大大大缩缩短短，如如常常温温下下，普普通通消消化化池池为为15-3015-30天天，而而接触法小于接触法小于1010天；天；第37页（c c）能够直接处理悬浮固体含量较高或能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液，不存在堵塞问题；颗粒较大料液，不存在堵塞问题；（d d）混合液经沉降后，出水水质好，混合液经沉降后，出水水质好，（e e）但需增加沉淀池、污泥回流和脱气但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备等设备 （f f）厌氧接触法存在厌氧接触法存在混合液难于在沉淀混合液

48、难于在沉淀池中进行固液分离池中进行固液分离缺点缺点。第38页几个脱气方法:(a)真空脱气，由消化池排出混合液经真空脱真空脱气，由消化池排出混合液经真空脱气器气器(真空度为真空度为0.005 MPa)，将污泥絮体上将污泥絮体上气泡除去，改进污泥沉降性能；气泡除去，改进污泥沉降性能；(b)热交换器急冷法，将从消化池排出混合液热交换器急冷法，将从消化池排出混合液进行急速冷却。进行急速冷却。(c)絮凝沉降，向混合液中投加絮凝剂，使厌絮凝沉降，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；氧污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降；(d)用超滤器代替沉淀池，以改进固液分离效用超滤器代替沉淀池，以改进固液

49、分离效果果。第39页3.4 分段厌氧处理法 消化可将消化可将消化可将消化可将水解酸化水解酸化水解酸化水解酸化过程和过程和过程和过程和甲烷化过程甲烷化过程甲烷化过程甲烷化过程分开在两个分开在两个分开在两个分开在两个反应器内分阶段进行，以使两类微生物都能在各自最反应器内分阶段进行，以使两类微生物都能在各自最反应器内分阶段进行，以使两类微生物都能在各自最反应器内分阶段进行，以使两类微生物都能在各自最适条件下生长繁殖。适条件下生长繁殖。适条件下生长繁殖。适条件下生长繁殖。第一段功效是：第一段功效是：第一段功效是：第一段功效是：水解和液化固态有机物为有机酸水解和液化固态有机物为有机酸水解和液化固态有机物

50、为有机酸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缓冲和稀释负荷冲击与有害物质缓冲和稀释负荷冲击与有害物质缓冲和稀释负荷冲击与有害物质 截留难降解固态物质截留难降解固态物质截留难降解固态物质截留难降解固态物质 第二段功效是：第二段功效是：第二段功效是：第二段功效是：保持严格厌氧条件和保持严格厌氧条件和保持严格厌氧条件和保持严格厌氧条件和pHpH值，以利于甲烷菌生长值，以利于甲烷菌生长值，以利于甲烷菌生长值，以利于甲烷菌生长降解、稳定有机物，产生含甲烷较多消化气降解、稳定有机物，产生含甲烷较多消化气降解、稳定有机物，产生含甲烷较多消化气降解、稳定有机物，产生含甲烷较多消化气截留悬浮