第六章好氧厌氧生物处理技术

第六章好氧厌氧生物处理技术生化处理法是利用微生物具有氧化分解有机物并将其转化为无机物这一功能，采取人工措施来创造更有利于微生物生长和繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高对污水中有机物氧化降解效率的一种污水处理方法。生化处理法是污水处理系统中最重要的过程之一:生物处理中对污染物进行转化和稳定的主体是微生物。微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特性。微生物的生存条件温和，新陈代谢过程中不需高温高压，它是不需投加催化剂的催化反应。生化处理法与一般化学法相比，处理费用低廉、运行管理方便。生化处理法按参与作用的微生物种类和供氧情况，分为好氧处理和厌氧处理两类。二者区别如下：起作用的微生物群不同;产物不同;反应速率不同;对环境要求条件不同。活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷素和氮素。废水生物处理中微生物悬浮在水中的各种方法的统称。因悬浮的微生物群体呈泥花状态。①曝气池：反应主体②二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。③回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。④剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。⑤供氧系统:主要由供氧曝气风机和专用曝气器构成向曝气池内提供足够的溶解氧。反应动力学模型的建立（Monod方程式）莫诺借用描述酶促反应速度与底物浓度之间关系的经典米－门公式，并做了如下假设：生化反应中起作用的酶的量可用好氧微生物的量近似表示；活性污泥完全由好氧微生物组成；反应中活性污泥的量不变。μ——微生物的比增殖速度；KS——饱和常数，为当μ＝1/2μmax时的底物浓度；S——底物浓度。在高浓度有机底物的条件下，有机底物以最大的速度进行降解，而与有机底物的浓度无关，呈零级反应关系。即有机底物的浓度再提高，降解速率也不会提高。因为这时微生物处于对数增殖期，其酶系统的活性位置都为有机底物所饱和。有机底物降解遵循一级反应，有机底物的含量已成为有机底物降解的控制因素。因为此时混合液中有机底物浓度已不高，微生物增殖处于减速增殖期或内源呼吸期，微生物酶系统多未被饱和。上式表示的是在活性污泥反应系统中，经过t时反应后，混合液中残存的有机底物值S与原污水中有机底物量S0之间的关系。厌氧处理法产酸或酸化细菌：由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物。厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法，分为酸性消化和碱性消化两个阶段。在酸性消化阶段。由产酸菌分泌的外酶作用，使大分子有机物变成简单的有机酸和醇类、醛类氨、二氧化碳等；在碱性消化阶段，酸性消化的代谢产物在甲烷细菌作用下进一步分解成甲烷、二氧化碳等构成的生物气体。这种处理方法主要用于对高浓度的有机废水和粪便污水等处理。整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过格删或者筛率器，之后进SKSSmax入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。厌氧处理的优点：产生的沼气可用于发电或作为能源；对营养物的需求量少；产生的污泥量少；运行费用低。厌氧处理的缺点：出水的有机物浓度高于好氧处理；对温度变化较为敏感；初次启动过程缓慢,处理时间长；处理过程中产生臭气和有色物质。第一代厌氧工艺普通厌氧消化池优点：可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，结构较简单。缺点：缺乏持流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，反应时间长，池容积大等。第二代厌氧工艺厌氧接触法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，会照成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，将沉下的污泥又送回消化池，因此组成了厌氧接触系统。由于消化池出流中的污泥颗粒上附着许多小气泡，影响其在沉淀池内的有效沉淀，因此在沉淀池前要设置一个脱水器（如真空脱水器）。厌氧滤池为了防止消化池的污泥流失，可在池内设置挂膜，使厌氧微生物生长在上面，由此出现了厌氧生物滤池和厌氧生物转盘。厌氧生物滤池内装有粒径为30～50mm的滤料（碎石.焦碳.塑料球等），或充填软性或半软性填料。废水从池底连续进入并从池顶连续排出，在通过填料层时与微生物接触，使有机物得以降解。优点：能保持稳定的污泥量，泥龄很长（可长达100d），故处理效果良好；因无搅拌及脱气等装置，故构造简单。缺点：粒状滤池易堵塞，大型装置的配水难以均匀。上流式厌氧污泥床反应器UASB反应器的原理⑴.进水配水（均匀、不短流）⑵.反应（混合、搅拌）配水时的水力搅拌产生沼气的气体搅拌⑶.分离（气、固、液三相分离）UASB反应器的构成(1).进水和配水系统(2).反应器的池体(3).三相分离器（最重要的设备)