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活性污泥的膨胀及控制对策正常的活性污泥沉降性能良好,其污泥体积指数SVI在50~150之间。由于某种原因导致活性污泥比重减轻,SVI值不断增加,在沉淀池中沉淀不下来,导致出水水质变差和污泥流失,这种现象称之为污泥膨胀。根据污泥膨胀是否是由于丝状细菌大量繁殖引起非丝状菌膨胀丝状菌膨胀污泥膨胀仅仅表明污泥的沉淀过程存在困难,但与处理效果并没有必然联系!这两种发生污泥膨胀的污泥都可用污泥体积指数SVI作为衡量其沉降性能好坏的指标。SVI>200mL/g标志着活性污泥发生膨胀。SVI<200mL/g为正常活性污泥,一般在50~150mL/g,最好在100mL/g左右;1、丝状菌膨胀:丝状菌膨胀是由于丝状菌大量繁殖,菌丝体相互交织,使污泥内部结构松散,同时菌丝体伸出污泥外相互接触架桥,支撑着污泥絮凝体,使污泥体积膨胀,密度变小,难于沉降,这种现象称为丝状菌膨胀。(大部分污泥膨胀属于丝状菌膨胀)2、非丝状菌膨胀:非丝状菌膨胀是由于积累了大量的高粘度亲水性多糖物质,从而结合了大量的水分子(结合水可占污泥干重的250~350%,在正常的活性污泥结合水一般占90%左右)。大量的结合水使活性污泥容重减轻,不易沉降,体积膨胀。这种活性污泥膨胀不是由于大量的丝状菌存在,所以叫非丝状菌膨胀,又叫结合水膨胀或高粘性膨胀。污泥膨胀问题现状活性污泥膨胀是活性污泥法在运行过程中经常遇到的一个严重问题,造成的主要危害是两个:1、出水中携带污泥,SS浓度升高,出水水质差;2、大量活性污泥的流失,造成处理系统无法运转。•活性污泥膨胀主要是丝状细菌膨胀,目前污泥膨胀是一个世界性的技术难题。•目前有大量的研究报导关于外界因素与污泥膨胀发生之间的联系,但是这种联系没有确定的必然性或充分性,因此对于污泥膨胀目前还缺乏有效的防止措施。引起污泥膨胀的因素—1、废水水质1、废水水质有以下一些关于水质对污泥膨胀影响的纯经验;a、碳水化合物含量高的污水,容易发生污泥膨胀,而含有蛋白质或氨基酸等有机氮的废水,不容易发生污泥膨胀;(N供应量的影响?)b、以可溶性有机物为主的废水容易发生污泥膨胀,而以非水溶性有机物为主的废水不容易发生污泥膨胀;(短期污泥负荷的影响?)c、陈腐的污水容易发生污泥膨胀,而新鲜的废水不容易发生;d、厌氧处理后的出水进行活性污泥法处理,容易发生污泥膨胀;(挥发性有机酸和硫化氢的影响?)引起污泥膨胀的因素—2、污泥负荷在活性污泥中丝状菌与其他细菌的生长处于一个竞争过程,丝状菌具有比较大的表面积,同时对菌胶团以外的营养物具有比较强的争夺能力;在低负荷条件下,丝状菌比其他细菌更能够争夺废水中的有机物(碳源),因此有可能发生丝状细菌大量繁殖,造成污泥膨胀;在高负荷条件下,微生物大量繁殖造成溶解氧的供应成为微生物生长的限制因素,丝状菌比其他细菌更能够争夺废水中的溶解氧,同样有可能发生丝状菌大量繁殖,造成污泥膨胀.负荷过高也有可能导致另一种污泥膨胀的情况——非丝状菌膨胀的发生,这是由于大量营养物被用来合成胞外粘性多糖引起污泥膨胀的因素—3、营养配比3、营养配比污水中的微量元素和氮、磷等营养物含量经常会影响到污泥的沉降性能。微生物的正常生长需要一定的C:N:P比例,这个比例通常为C:N:P=100:5:1;当C/N比或C/P比例过高时,N、P相对含量不足,这时菌胶团中的丝状菌跟非丝状菌生长相比,丝状菌具有更大的比表面积,在对N、P争夺过程中占据优势,增殖迅速而成为优势菌,从而导致了污泥膨胀。引起污泥膨胀的因素—4、溶解氧丝状菌比非丝状菌更能适应低溶解氧环境,从而在生化池中供氧不足时利用强的争夺能力获得氧而大量繁殖,容易发生污泥膨胀;一般当DO小于1.0mg/L时易引起污泥膨胀,但这并不是说在DO高时就不会发生污泥膨胀,有人发现反应器中DO在8~9mg/L时,如果有机负荷极高也会发生污泥膨胀。丝状菌在低溶解条件下具有优势,但是如果出现严重缺氧条件和有氧的交替环境变化,则丝状菌无法和兼氧细菌进行竞争,因此有时采用厌氧选择的方法抑制丝状菌的生长引起污泥膨胀的因素—5、温度5、温度*在夏季气温较高的条件下(30℃以上),部分丝状细菌处于最佳生长温度,快速生长;(如浮游球衣菌最佳温度30℃,丝硫菌、贝氏硫细菌在30-36℃)夏季气温较高,造成饱和溶解氧浓度下降,而微生物耗氧速率升高,容易出现供氧不足,造成丝状菌膨胀;冬季气温偏低,微生物代谢活力减弱,增殖缓慢,被摄取的营养物中一部分被用来合成胞外粘性多糖,造成非丝状细菌膨胀。引起污泥膨胀的因素—6、pH6、pH值部分丝状菌(特别是丝状真菌)适合在偏低的pH条件下生长,而普通细菌在低pH条件下的生长受到抑制,因此产生污泥膨胀。pH的因素造成污泥膨胀在工业废水处理的实际运行中出现较多,需要注意。(一)控制引起丝状菌过度生长的环境因子1.控制溶解氧大于2mg/L2.控制有机负荷0.2~0.3kg/(kgMLSS·d)3.改革工艺活性污泥生物膜厌氧、好氧交替污泥膨胀的控制措施(二)通过投加药剂增加活性污泥的密度:1、投加化学絮凝剂,主要是铁系、铝系的无机絮凝剂,利用生成的无机沉淀物增加污泥密度。例如在反应器中投加5-50mg/L的铁离子或10-100mg/L的铝离子。2、投加硅藻土、粘土、粉煤灰或粉末活性炭作为颗粒污泥的泥核,增加污泥密度;3、投加厌氧消化过的污泥或厌氧污泥(此类污泥密度大,沉降性能非常好)。第三节废水的厌氧生物处理什么是厌氧生物处理(AnaerobicProcess)?在厌氧条件下,利用厌氧微生物分解废水中的有机物并产生甲烷、二氧化碳的过程,又称厌氧发酵。与好氧生物处理的区别:不以分子氧为受氢体(最终电子受体),以无机物、化合态盐、碳为受氢体,如CO、CO2、SO42-、NO3-等。高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法处理一、厌氧消化的原理1979年布利安特(Bryant)等人提出厌氧消化的三阶段四类群理论。三阶段:1、水解发酵阶段(发酵细菌作用阶段)2、产氢、产乙酸阶段(产醋酸细菌作用阶段)3、产甲烷阶段四类群:1、发酵性细菌2、产氢产乙酸细菌3、同型产乙酸细菌4、产甲烷细菌(一)厌氧生物处理的微生物类群四类群:发酵细菌产氢产乙酸菌同型产乙酸菌产甲烷菌非产甲烷菌1、水解、发酵细菌将复杂的有机物如蛋白质、脂肪、纤维素等水解,并通过发酵将水解产物转化为丁酸、丙酸、混合酸、乳酸等挥发性有机酸和H2、CO2、NH3、H2S等气体。2、产氢产乙酸细菌将发酵细菌产生的挥发性有机酸转化为乙酸、H2和CO23、同型产乙酸细菌将H2和CO2转化为乙酸4、产甲烷细菌(1)利用H2还原CO2合成CH4(2)利用乙酸脱梭生成CH4和CO2产甲烷细菌和非产甲烷细菌之间的关系1、非产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长繁殖的底物2、非产甲烷细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位3、非产甲烷细菌为产甲烷细菌消除了有毒物质4、产甲烷细菌为非产甲烷细菌的生化反应解除了反馈抑制5、产甲烷细菌和非产甲烷细菌共同维持适宜的酸碱环境(二)厌氧生物处理的过程(三个阶段)水解阶段:复杂有机物水解和发酵性细菌酸化阶段:挥发性有机酸、H2、CO2等产氢产乙酸细菌、同型产乙酸细菌甲烷化阶段:乙酸、H2、CO2等产甲烷菌CH4、CO2三阶段4类群理论1发酵细菌作用阶段碳水化合物蛋白质类脂(1)原理:胞外酶单糖氨基酸脂肪酸发酵醇低级脂肪酸(2)参加的微生物:发酵细菌群梭菌属(Clostridium)丁酸弧菌属(Butyrivibrio)拟杆菌属(Bacteroides)大多专性厌氧;适宜pH4.5~8(3)特性2产醋酸细菌作用阶段上阶段产物(丙酸、丁酸、醇等)醋酸、甲胺CO2、H2(1)原理(2)参加的微生物产氢产乙酸细菌群同型产乙酸细菌群互营单胞菌属互营杆菌属梭菌属暗杆菌属绝对厌氧菌获兼性厌氧菌;适宜pH4.5~8三阶段4类群理论(3)特性:3产甲烷细菌作用阶段(厌氧消化的控制阶段)(1)原理H2、CO2、CH3COOHCH3NH2、CH3OHCH4(2)参加的微生物产甲烷细菌群产甲烷杆菌属产甲烷短杆菌属产甲烷球菌属▲严格厌氧菌▲中温菌对温度敏感▲pH适宜6.8~7.2▲增殖速率慢三阶段4类群理论(3)特性:厌氧消化三阶段四类群废水中有机物脂肪酸(丙酸、丁酸)、醇类乙酸H2+CO2发酵性细菌Ⅰ产氢产乙酸细菌Ⅱ同型产乙酸细菌产甲烷细菌CH4Ⅲ甲烷发酵的三个阶段脂肪酸、醇类CO2、NH3、H2复杂有机物20%4%CH4乙酸52%72%H224%28%76%二、废水厌氧处理的特点与好氧处理相比较1处理对象:有机污泥和高浓度的有机废水有机污泥——不溶性有机质、纤维素含量高的污水。高浓度有机废水——一般先厌氧处理,后好氧处理。如果将污物大量稀释或降低好氧处理进水量,则处理费用较昂贵。废水厌氧处理的特点2、时间长:30~35℃,需1~5天。生化需氧量去除率50~90%3、能量需求大大降低不需供给氧气,同时还可产生甲烷每去除1kgCOD好氧生物处理一般需消耗0.5~1.0kW.h电能。每去除1kgCOD厌氧生物处理约能产生3.5kW.h电能。4、污泥产量极低厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。5、处理后有机物浓度高于好氧处理6、有臭气产生7、设备较简单比较废水的好氧生物处理法和厌氧生物处理的优缺点项目好氧厌氧可处理的有机物浓度中高有机物容积负荷中高水力停留时间短长能耗高低处理后出水水质好差产物的可利用性差好(可获得高清洁能源)剩余污泥产生量多少运转费用高低三、厌氧活性污泥处理的工艺流程其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废水调节池热交换器↑37℃厌氧活性污泥反应器气柜沉淀池出水回流污泥剩余污泥厌氧活性污泥的培养1.厌氧活性污泥的菌种来源①牛、羊、猪、鸡等禽畜粪便含有丰富的水解型细菌和产甲烷菌。②城市生活污水处理厂的浓缩污泥③同类水质处理厂的厌氧活性污泥2.厌氧活性污泥的驯化与培养不产甲烷细菌和产甲烷细菌相互依赖、相互制约。表现在:①不产甲烷细菌未产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需的的基质。不产甲烷细菌的产物氢、二氧化碳、乙酸提供给产甲烷细菌。产甲烷细菌为厌氧环境有机物分解食物链最后环节。②不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件。厌氧发酵初期的加料等带入的空气中的氧被不产甲烷细菌的代谢作用,使发酵液的氧化还原电位不断下降,为产甲烷细菌提供生长条件。厌氧微生物群体间的关系③不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质苯环、氰化物可被不产甲烷细菌降解。④产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制。不产甲烷细菌的发酵产物可以抑制其本身的不断形成。如氢的积累抑制产氢细菌的产氢,酸的积累抑制产酸细菌的产酸。而产甲烷细菌可以利用氢、乙酸、二氧化碳等,解除反馈。⑤不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH值。不产甲烷菌分解糖等产生酸,降低pH产甲烷菌分解酸产生甲烷,pH上升厌氧微生物群体间的关系(续)3.厌氧活性污泥的组成和性质组成:水解细菌+发酵细菌+古菌+厌氧的原生动物性质:①颜色呈灰色至黑色;②具有生物吸附、降解和絮凝作用;③具有沉降性能;④直径>0.5mm。上一页下一页本章目录对厌氧生物及厌氧消化的影响尤为显著。厌氧消化最佳温度55℃左右——嗜热菌(高温消化)35℃左右——嗜温菌(中温消化)取舍:高温消化的反应速率为中温消化的1.5~1.9倍,但甲烷在气体中占比例低。消化不彻底。高温消化需较多的能量,不经济。1温度温度对厌氧消化的影响厌氧生物处理的影响因素不产甲烷细菌适宜pH4.5~8产甲烷细菌适宜pH6.8~7.2在pH6.5或pH8.2的环境中,厌氧消化会受到严重抑制。主要对甲烷细菌的抑制。厌氧消化的最佳pH值为6.8~7.2.2pH值厌氧生物处理的影响因素严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常生理活动的基本条件;非产甲烷菌可以在氧化还原电位为+100--100mv的环境正常生长和活动;产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150--400mv,在培养产甲烷菌的初期,氧化还原电位不能高于-330mv;厌
本文标题:厌氧生物处理
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