第九章 污水的厌氧生物处理

1/21/202011:07PM水污染控制工程1第九章污水的厌氧生物处理1/21/202011:07PM水污染控制工程2概述厌氧生物处理是在缺氧条件下依靠厌氧微生物降解有机物。厌氧生物处理常用来处理有机污泥和高浓度有机废水，近年来也开始用来处理城市生活污水。1/21/202011:07PM水污染控制工程3优点应用范围广，高、低浓度有机废水均可处理有机负荷高，一般为5－10KgCOD/m3·d污泥产量低且沉降性能好，仅为好氧法的1/6－1/10动力消耗低，一般为活性污泥法的1/10，且可产生沼气对营养要求低水温的适应范围广1/21/202011:07PM水污染控制工程4缺点代谢不完全，出水COD较高有臭气产生需要较高的温度处理设备启动时间长1/21/202011:07PM水污染控制工程530年代出现二阶段理论，即酸性阶段和碱性阶段；1967年提出四阶段理论即水解阶段、酸化阶段、乙酸化阶段和甲烷化阶段。一基本原理1/21/202011:07PM水污染控制工程6四阶段理论水解阶段：有机物被胞外酶水解成小分子溶解性物质。酸化阶段：发酵性细菌将有机物转化成有机酸、醇、醛等。乙酸化阶段：在产氢产乙酸菌作用下，有机酸分解成乙酸、H2、CO2。甲烷化阶段：产甲烷菌利用乙酸或H2/CO2产生甲烷。1/21/202011:07PM水污染控制工程7影响因素1温度低温发酵：10～30℃中温发酵：30～40℃高温发酵：50～60℃一般采用中温发酵。1/21/202011:07PM水污染控制工程82pH值适宜pH值范围：6.8～7.23混合程度4营养物比例BOD5:N:P=200:5:15有毒物质1/21/202011:07PM水污染控制工程91化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。一般分为二室。一室：污水分为三层：浮渣、水流和污泥层；二室：经沉淀后，污水进入二室进一步处理。污水停留时间短（12－24h），温度较低且混合程度差，处理效果不好，仅将生活污水中的粪便等悬浮物截留并消化。二污水的厌氧生物处理法1/21/202011:07PM水污染控制工程10化粪池1/21/202011:07PM水污染控制工程111/21/202011:07PM水污染控制工程12与生物滤池相似，但要密封以收集沼气，水流方向相反。厌氧微生物膜生长在填料表面，吸附、降解有机物；微生物浓度高；污泥龄长；2厌氧生物滤池1/21/202011:07PM水污染控制工程13能承受水质、水量的冲击负荷；出水ss低；设备简单、能耗低、运行管理方便。易堵塞，不宜处理悬浮物高的废水；填料较贵。1/21/202011:07PM水污染控制工程143厌氧接触法1/21/202011:07PM水污染控制工程15消化池中污泥浓度很高，在1200－1500mg/l左右，污泥回流量大，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强；真空脱气器的作用：由于消化池中排出的污泥附着大量气泡，进入沉淀池后易上浮被出水带走，所以在此应尽可能脱除气体。适宜处理含较多悬浮物的高浓度有机废水。1/21/202011:07PM水污染控制工程164上流式厌氧污泥床反应器1/21/202011:07PM水污染控制工程171/21/202011:07PM水污染控制工程18进水配水系统：均匀布水，并起水力搅拌作用；反应区：颗粒污泥区：絮状颗粒状悬浮污泥区三相分离区：气室：收集气体，导出并送往沼气柜处理水排出系统：均匀收集出水并排出结构紧凑，污泥性能好，生物量大，处理能力强设备简单，运行方便1/21/202011:07PM水污染控制工程19将水解酸化阶段和产甲烷阶段在不同的反应器中进行，使两类微生物都能在各自的最适条件下生长繁殖；酸化反应器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；甲烷化反应器可保持严格的厌氧条件和pH值，以有利于甲烷菌的生长；分段厌氧处理法尚无定式，可以采用不同构筑物予以组合。5分段厌氧处理法1/21/202011:07PM水污染控制工程201流程和设备的选择处理工艺和设备的选择消化温度三厌氧处理法的设计1/21/202011:07PM水污染控制工程212厌氧反应器的设计或式中：V:反应区容积qv:废水的设计流量t:消化时间N:有机负荷ρ：有机物浓度tqVvNqVv1/21/202011:07PM水污染控制工程22设计参数传统消化法：t＝1－5dN＝1－3KgCOD/m3·d厌氧生物滤池和厌氧接触法：t＝0.5－3dN＝3－10KgCOD/m3·d1/21/202011:07PM水污染控制工程23厌氧生物处理一般在较高的温度下进行，所以应对其加热，其所需要的热量包括：将废水提高到池温所需的热量和补偿、池盖所散失的热量。搅拌方式：外部水泵循环内部机械搅拌内部气体搅拌3消化池的热量计算和搅拌设备设计1/21/202011:07PM水污染控制工程24好氧生物和厌氧生物处理比较项目好氧生物处理厌氧生物处理微生物种群好氧菌，兼性菌厌氧菌，兼性菌溶解氧浓度DO=2mg/lDO＜0.5mg/l产物CO2、H2O、细胞CH4、CO2、细胞污泥产率0.5KgVSS/KgBOD50.1-0.15KgVSS/KgBOD5营养物质BOD5:N:P=100:5:1BOD5:N:P=200:5:1反应速率4－8h传统法：30－60d高效法：4d去除率高低1/21/202011:07PM水污染控制工程25