污水处理-厌氧生物处理方法.ppt
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1、生化处理主要内容生化处理主要内容废废水水水水处处理微生物学基理微生物学基理微生物学基理微生物学基础础废废水的好氧生物水的好氧生物水的好氧生物水的好氧生物处处理(一)理(一)理(一)理(一)稳稳定塘、土地定塘、土地定塘、土地定塘、土地处处理理理理 废废水的好氧生物水的好氧生物水的好氧生物水的好氧生物处处理(二)理(二)理(二)理(二)-生物膜法生物膜法生物膜法生物膜法废废水的好氧生物水的好氧生物水的好氧生物水的好氧生物处处理(三)理(三)理(三)理(三)-活性活性活性活性污污泥法泥法泥法泥法生物脱氮除磷技生物脱氮除磷技生物脱氮除磷技生物脱氮除磷技术术废废水的水的水的水的厌厌氧生物氧生物氧生物氧生
2、物处处理理理理废水的水的厌氧生物氧生物处理理概述概述原理原理影响因素及控制要求影响因素及控制要求主要构筑物及工主要构筑物及工艺一、一、厌氧生物氧生物处理理概述概述厌氧生物氧生物处理法(理法(厌氧消化法)氧消化法)在断在断绝与空气接触的条件下,依与空气接触的条件下,依赖兼性兼性厌氧菌氧菌和和专性性厌氧菌的生物化学作用,氧菌的生物化学作用,对有机物有机物进行生行生物降解的物降解的过程。程。与好氧与好氧过程的根本区程的根本区别在于不以分子在于不以分子态氧作氧作为受受氢体,而以化合体,而以化合态氧、碳、硫、氧、碳、硫、氢等等为受受氢体。体。处理理对象:象:不溶性固不溶性固态有机物(有机物(难生物降解有
3、机物)生物降解有机物)应用用场合:高合:高浓度有机度有机废水、城水、城镇污水的水的污泥、泥、温度温度较高的有机工高的有机工业废水。水。在在这个个过程中程中:部分有机物部分有机物转化化为CHCH4 4部分被分解部分被分解为COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3、H H2 2S S等无机物,并等无机物,并为细胞合成提供能量;胞合成提供能量;少量有机物被少量有机物被转化、合成化、合成为新的原生新的原生质的的组成部成部分。分。一、一、厌氧生物氧生物处理理概述概述厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点点:(1 1)既适用于高)既适用于高浓度度废水,又适用于中低
4、水,又适用于中低浓度度废水。水。(2 2)能耗低:)能耗低:厌氧法氧法产生的沼气可作生的沼气可作为能源。能源。(3 3)负荷高:荷高:厌氧法氧法为2 210kgCOD/m10kgCOD/m3 3dd。(4 4)剩余)剩余污泥量少,且其泥量少,且其浓缩性、脱水性良好。性、脱水性良好。(5 5)氮、磷)氮、磷营养需要量少:养需要量少:厌氧法的氧法的C:N:PC:N:P为 100:2.1:0.5(100-300:5:1)100:2.1:0.5(100-300:5:1)(6 6)厌氧氧处理理过程有一定的程有一定的杀菌作用。菌作用。(7 7)厌氧活性氧活性污泥可以泥可以长期期贮存。存。一、一、厌氧生物氧
5、生物处理理概述概述厌氧生物氧生物处理法也存在下列缺点:理法也存在下列缺点:(1 1)厌氧微生物增殖氧微生物增殖缓慢,慢,设备启启动时间长。(2 2)出水往往达不到排放)出水往往达不到排放标准,需要准,需要进一步一步处理。理。(3 3)厌氧氧处理系理系统操作控制因素操作控制因素较为复复杂。一、一、厌氧生物氧生物处理理概述概述厌氧生物氧生物处理的早期目的和理的早期目的和过程程 厌氧生物氧生物处理机理理机理 二、二、厌氧生物氧生物处理理原理原理1)1)厌氧生物氧生物处理的早期目的和理的早期目的和过程程早早期期的的厌氧氧处理理研研究究主主要要针对污泥泥消消化化,即即将将污泥泥中中的的固固态有有机机物物
6、降降解解为液液态和和气气态的物的物质。污泥泥的的消消化化过程程明明显分分为两两个个阶段段:固固态有有机机物物先先液液化化,称称液液化化阶段段;接接着着降降解解产物物气气化化,称称气气化化阶段段;整整个个过程程历时半半年年以上。以上。1)1)厌氧生物氧生物处理的早期目的和理的早期目的和过程程1 1、液化、液化阶段段最最最最显显著的特征是液著的特征是液著的特征是液著的特征是液态污态污泥的泥的泥的泥的PHPHPHPH值值迅速下降,不到迅速下降,不到迅速下降,不到迅速下降,不到10101010天,天,天,天,降到最低降到最低降到最低降到最低值值(例如在室温下,露在空气中的食物几天内例如在室温下,露在空
7、气中的食物几天内例如在室温下,露在空气中的食物几天内例如在室温下,露在空气中的食物几天内就就就就变馊发变馊发酸酸酸酸),所以又称,所以又称,所以又称,所以又称酸化酸化酸化酸化阶阶段段段段。污污泥中的泥中的泥中的泥中的固固固固态态有机物有机物有机物有机物如淀粉、如淀粉、如淀粉、如淀粉、纤维纤维素、油脂、蛋白素、油脂、蛋白素、油脂、蛋白素、油脂、蛋白质质等,等,等,等,在无氧在无氧在无氧在无氧环环境中降解境中降解境中降解境中降解时时,转转化化化化为为有机酸、醇、有机酸、醇、有机酸、醇、有机酸、醇、醛醛、水分子、水分子、水分子、水分子等液等液等液等液态产态产物和物和物和物和C0C0C0C02 2 2
8、 2、H H H H2 2 2 2、NHNHNHNH3 3 3 3、H H H H2 2 2 2S S S S等气体分子。由于等气体分子。由于等气体分子。由于等气体分子。由于转转化化化化产产物中有机酸是主体,所以物中有机酸是主体,所以物中有机酸是主体,所以物中有机酸是主体,所以导导致致致致PHPHPHPH值值下降。下降。下降。下降。又由于又由于又由于又由于产产生的生的生的生的NHNHNHNH3 3 3 3溶解于水后溶解于水后溶解于水后溶解于水后产产生的生的生的生的NHNHNHNH4 4 4 4OHOHOHOH具有碱性,具有碱性,具有碱性,具有碱性,产产生中和反生中和反生中和反生中和反应应并并并
9、并经过长时间经过长时间的的的的过过程后使程后使程后使程后使PHPHPHPH值值回升,并回升,并回升,并回升,并进进入入入入气化气化气化气化阶阶段段段段。1)1)厌氧生物氧生物处理的早期目的和理的早期目的和过程程2 2、气化、气化阶段段:有机酸、醇、有机酸、醇、醛等中等中间产物在甲物在甲烷菌的作用下菌的作用下转化化为生物气生物气,也可称,也可称消化气消化气,主体是,主体是CHCH4 4,因此因此气化气化阶段常称甲段常称甲烷化化阶段。段。该阶段除段除产生生CHCH4 4外,外,还产生生COCO2 2和微量和微量H H2 2S S。1)1)厌氧生物氧生物处理的早期目的和理的早期目的和过程程液化液化液
10、化液化阶阶段:段:段:段:兼性兼性兼性兼性厌厌氧菌作用氧菌作用氧菌作用氧菌作用,大量,大量,大量,大量氢产氢产生,也称生,也称生,也称生,也称氢发氢发酵酵酵酵阶阶段,段,段,段,有机酸大量有机酸大量有机酸大量有机酸大量积积累,累,累,累,pHpHpHpH迅速下降,迅速下降,迅速下降,迅速下降,污污泥泥泥泥带带有粘性,呈有粘性,呈有粘性,呈有粘性,呈灰黄色,并灰黄色,并灰黄色,并灰黄色,并发发出出出出恶恶臭,臭,臭,臭,污污泥称泥称泥称泥称为为酸性酸性酸性酸性发发酵酵酵酵污污泥。泥。泥。泥。气化气化气化气化阶阶段:段:段:段:专专性性性性厌厌氧菌作用氧菌作用氧菌作用氧菌作用,需隔,需隔,需隔,需
11、隔绝绝光和空气,最佳光和空气,最佳光和空气,最佳光和空气,最佳pHpHpHpH值值,有机酸有机酸有机酸有机酸浓浓度不超度不超度不超度不超过过2000mg/L2000mg/L2000mg/L2000mg/L,最佳最佳最佳最佳50505050500mg/L500mg/L500mg/L500mg/L,碱度不碱度不碱度不碱度不应应超超超超过过5000mg/L5000mg/L5000mg/L5000mg/L,最佳最佳最佳最佳20002000200020003000mg/L 3000mg/L 3000mg/L 3000mg/L 污污泥呈黑色,泥呈黑色,泥呈黑色,泥呈黑色,稳稳定不易腐化,无甚定不易腐化,无
12、甚定不易腐化,无甚定不易腐化,无甚恶恶臭,易于脱水,臭,易于脱水,臭,易于脱水,臭,易于脱水,这这种种种种污污泥成泥成泥成泥成为为熟熟熟熟污污泥或消化泥或消化泥或消化泥或消化污污泥。泥。泥。泥。2)2)厌氧生物氧生物处理机理理机理!消化消化经历四个四个阶段:段:F水解水解阶段段F酸化酸化阶段段F乙酸化乙酸化阶段段F甲甲烷化化阶段段 厌氧氧发酵的几个酵的几个阶段段2)2)厌氧生物氧生物处理机理理机理(1(1(1(1)水解)水解)水解)水解发发酵酵酵酵阶阶段段段段 水解水解水解水解发发酵酵酵酵阶阶段是将大分子不溶性复段是将大分子不溶性复段是将大分子不溶性复段是将大分子不溶性复杂杂有机物在有机物在有
13、机物在有机物在细细胞外胞外胞外胞外酶酶的作用下,水解成小分子溶解性高的作用下,水解成小分子溶解性高的作用下,水解成小分子溶解性高的作用下,水解成小分子溶解性高级级脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸(醇醇醇醇类类;醛类醛类、酮类酮类等等等等),然后渗入,然后渗入,然后渗入,然后渗入细细胞内,参与的微生物主要胞内,参与的微生物主要胞内,参与的微生物主要胞内,参与的微生物主要是是是是兼性兼性兼性兼性细细菌与菌与菌与菌与专专性性性性厌厌氧菌氧菌氧菌氧菌。兼性兼性兼性兼性细细菌的附菌的附菌的附菌的附带带作用:是消耗掉作用:是消耗掉作用:是消耗掉作用:是消耗掉污污水水水水带带来的溶解氧,来的溶解氧,来的溶解氧,来的
14、溶解氧,为专为专性性性性厌厌氧氧氧氧细细菌的生菌的生菌的生菌的生长创长创造有利条件。此外造有利条件。此外造有利条件。此外造有利条件。此外还还有真菌有真菌有真菌有真菌(毛毛毛毛霉霉霉霉MucorMucorMucorMucor,根霉根霉根霉根霉RhigopusRhigopusRhigopusRhigopus,共共共共头头霉霉霉霉syncephastrum,syncephastrum,syncephastrum,syncephastrum,曲霉曲霉曲霉曲霉Aspergillus)Aspergillus)Aspergillus)Aspergillus)以及原生以及原生以及原生以及原生动动物物物物(鞭毛
15、虫,鞭毛虫,鞭毛虫,鞭毛虫,纤纤毛虫,毛虫,毛虫,毛虫,变变形虫形虫形虫形虫)等。可等。可等。可等。可统统称称称称为为水解水解水解水解发发酵酵酵酵菌。菌。菌。菌。2)2)厌氧生物氧生物处理机理理机理(1(1(1(1)水解)水解)水解)水解发发酵酵酵酵阶阶段段段段 污污水中水中水中水中三种有机物的分解情况三种有机物的分解情况三种有机物的分解情况三种有机物的分解情况如下:如下:如下:如下:QQ碳水化合物碳水化合物碳水化合物碳水化合物水解成水解成水解成水解成单单糖,是最易分解的有机物;糖,是最易分解的有机物;糖,是最易分解的有机物;糖,是最易分解的有机物;QQ含含含含氮氮氮氮有有有有机机机机物物物物
16、水水水水解解解解产产氨氨氨氨较较慢慢慢慢,故故故故蛋蛋蛋蛋白白白白质质及及及及非非非非蛋蛋蛋蛋白白白白质质的的的的含含含含氮氮氮氮化化化化合合合合物物物物(嘌嘌呤呤呤呤、嘧嘧啶啶等等等等)继继碳碳碳碳水水水水化化化化合合合合物物物物及及及及脂脂脂脂肪肪肪肪的的的的水水水水解解解解后后后后进进行,行,行,行,经经水解水解水解水解为脲为脲,胨胨,肌酸,多,肌酸,多,肌酸,多,肌酸,多肽肽后形成氨基酸;后形成氨基酸;后形成氨基酸;后形成氨基酸;QQ脂肪脂肪脂肪脂肪的水解的水解的水解的水解产产物主要物主要物主要物主要为为甘油、甘油、甘油、甘油、醛醛等。等。等。等。上述三种有机物的水解速率常数上述三种有
17、机物的水解速率常数上述三种有机物的水解速率常数上述三种有机物的水解速率常数为为:碳水化合物:碳水化合物:碳水化合物:碳水化合物(纤维纤维素素素素为为0.040.040.040.040.130.130.130.13,半,半,半,半纤维纤维素素素素为为0.54)0.54)0.54)0.54),脂肪,脂肪,脂肪,脂肪为为0.080.080.080.081.71.71.71.7,蛋,蛋,蛋,蛋白白白白质为质为0.020.020.020.020.030.030.030.03。不溶性有机物的水解。不溶性有机物的水解。不溶性有机物的水解。不溶性有机物的水解发发酵速度酵速度酵速度酵速度较缓较缓慢。慢。慢。慢。
18、T从从从从水水水水解解解解速速速速率率率率常常常常数数数数可可可可看看看看出出出出水水水水解解解解过过程程程程的的的的快快快快慢慢慢慢,不不不不难难理理理理解解解解不不不不同同同同的水的水的水的水质质需有不同的水解停留需有不同的水解停留需有不同的水解停留需有不同的水解停留时间时间。2)2)厌氧生物氧生物处理机理理机理 (2 2)产酸脱酸脱氢阶段段 产酸脱酸脱氢阶段是将第一段是将第一阶段的段的产物降解物降解为简单脂肪酸脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸等乙酸、丙酸、丁酸等)并脱并脱氢。参与参与该阶段作用的微生物是段作用的微生物是兼性或兼性或专性性厌氧菌氧菌(产氢产乙酸菌以及硝酸乙酸菌以及硝酸盐还原菌原菌N
19、RBNRB、硫酸硫酸盐还原菌原菌SRBSRB等等)。故第二。故第二阶段的主要段的主要产物是物是简单脂肪酸,脂肪酸,C0C02 2,碳酸根碳酸根HCOHCO3 3-,铵盐NHNH4 4+和和HSHS-,H H+等。此等。此阶段速率段速率较快。快。2)2)厌氧生物氧生物处理机理理机理(3(3(3(3)产产甲甲甲甲烷阶烷阶段段段段产产甲甲甲甲烷细烷细菌将乙酸、乙酸菌将乙酸、乙酸菌将乙酸、乙酸菌将乙酸、乙酸盐盐、COCOCOCO2 2 2 2和和和和H H H H2 2 2 2等等等等转转化化化化为为甲甲甲甲烷烷。参与作用的微生物是参与作用的微生物是参与作用的微生物是参与作用的微生物是绝对厌绝对厌氧菌
20、氧菌氧菌氧菌(甲甲甲甲烷烷菌菌菌菌)。此此此此过过程由两程由两程由两程由两组组生理上不同的生理上不同的生理上不同的生理上不同的产产甲甲甲甲烷烷菌完成,一菌完成,一菌完成,一菌完成,一组组把把把把氢氢和二氧化碳和二氧化碳和二氧化碳和二氧化碳转转化成甲化成甲化成甲化成甲烷烷,另一,另一,另一,另一组组从乙酸或乙酸从乙酸或乙酸从乙酸或乙酸从乙酸或乙酸盐盐脱控脱控脱控脱控产产生甲生甲生甲生甲烷烷,前者,前者,前者,前者约约占占占占总总量的量的量的量的1/31/31/31/3,后者,后者,后者,后者约约占占占占2/32/32/32/3。2)2)厌氧生物氧生物处理机理理机理 上上上上述述述述3 3 3 3
21、个个个个阶阶段段段段,以以以以产产甲甲甲甲烷烷阶阶段段段段的的的的反反反反应应速速速速度度度度最最最最慢慢慢慢,为为厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化的的的的限限限限制制制制阶阶段段段段。与与与与好好好好氧氧氧氧氧氧氧氧化化化化相相相相比比比比,厌厌氧氧氧氧生生生生物物物物处处理理理理产产生生生生的的的的污污泥量泥量泥量泥量远远少于好氧氧化。少于好氧氧化。少于好氧氧化。少于好氧氧化。有有有有的的的的研研研研究究究究人人人人员员将将将将厌厌氧氧氧氧过过程程程程分分分分为为四四四四个个个个阶阶段段段段:水水水水解解解解、酸酸酸酸化化化化、酸酸酸酸性性性性减减减减退退退退(由由由由于于于于产产生生生生中中
22、中中间间产产物物物物氨氨氨氨,中中中中和和和和了了了了酸酸酸酸)、产产甲甲甲甲烷烷阶阶段。段。段。段。参与参与参与参与厌厌氧反氧反氧反氧反应应的的的的细细菌,酸化菌,酸化菌,酸化菌,酸化阶阶段的段的段的段的统统称称称称产产酸或酸化酸或酸化酸或酸化酸或酸化细细菌,菌,菌,菌,几乎包括所有的兼性几乎包括所有的兼性几乎包括所有的兼性几乎包括所有的兼性细细菌;甲菌;甲菌;甲菌;甲烷烷化化化化阶阶段的段的段的段的统统称甲称甲称甲称甲烷细烷细菌,菌,菌,菌,已已已已经证实经证实的已有的已有的已有的已有80808080多种多种多种多种 二、二、厌氧生物氧生物处理原理理原理B厌厌氧生物氧生物氧生物氧生物处处理
23、的方法理的方法理的方法理的方法基本功能基本功能基本功能基本功能有二:有二:有二:有二:(1 1 1 1)酸)酸)酸)酸发发酵的目的:酵的目的:酵的目的:酵的目的:为进为进一步一步一步一步进进行生物行生物行生物行生物处处理提供易理提供易理提供易理提供易 生物降解的基生物降解的基生物降解的基生物降解的基质质;(2 2 2 2)甲)甲)甲)甲烷发烷发酵的目的:酵的目的:酵的目的:酵的目的:进进一步降解有机物和生一步降解有机物和生一步降解有机物和生一步降解有机物和生产产气气气气 体燃料。体燃料。体燃料。体燃料。*完全的厌氧生物处理工艺完全的厌氧生物处理工艺-因兼有降解有因兼有降解有机物和生产气体燃料的
24、双重功能,因而得到机物和生产气体燃料的双重功能,因而得到了广泛的发展和应用。了广泛的发展和应用。在在在在厌厌氧消化系氧消化系氧消化系氧消化系统统中微生物主要分中微生物主要分中微生物主要分中微生物主要分为为两大两大两大两大类类:非非非非产产甲甲甲甲烷烷菌(菌(菌(菌(non-menthanogensnon-menthanogensnon-menthanogensnon-menthanogens)产产甲甲甲甲烷细烷细菌(菌(菌(菌(menthanogensmenthanogensmenthanogensmenthanogens)三三.厌氧法的影响因素与控制要求氧法的影响因素与控制要求T 甲甲甲甲烷
25、发烷发酵酵酵酵阶阶段是段是段是段是厌厌氧消化反氧消化反氧消化反氧消化反应应的控制的控制的控制的控制阶阶段,因此段,因此段,因此段,因此厌厌氧氧氧氧反反反反应应的各的各的各的各项项影响因素也以影响因素也以影响因素也以影响因素也以对对甲甲甲甲烷烷菌的影响因素菌的影响因素菌的影响因素菌的影响因素为为准。准。准。准。产酸菌和酸菌和产甲甲烷菌的特性参数菌的特性参数参数参数参数参数产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷菌菌菌菌产产产产酸菌酸菌酸菌酸菌对对对对pHpH的敏感性的敏感性的敏感性的敏感性敏感,最佳敏感,最佳敏感,最佳敏感,最佳pHpH为为为为6.87.26.87.2不太敏感,最佳不太敏感,最佳不太敏感,最佳不
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