第篇污水的厌氧生物处置省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

水污染控制工程第六篇 污水厌氧生物处理第1页 厌氧生物处理法厌氧生物处理法 在隔绝与空气接触条件下，借助兼性菌、厌氧菌和专性在隔绝与空气接触条件下，借助兼性菌、厌氧菌和专性厌氧菌生物化学作用，对有机物进行生化降解过程，称为厌厌氧菌生物化学作用，对有机物进行生化降解过程，称为厌氧生化处理法或厌氧消化法。氧生化处理法或厌氧消化法。一、厌氧生物处理沿革、特征和发展趋势1、厌氧生物处理发展概述厌氧生物处理已经有100多年历史，它发展和应用大致经历了3个时期：A、20世纪代以前初级阶段，主要应用于污水和粪便处理；B、20世纪50年代以前第二个时期，普通消化池是唯一实用装置；C、20世纪50年代尤其是70年代以后第三个时期，出现一大批更为先进实用厌氧生物处理技术。2、厌氧生物处理工艺应用现实状况A、厌氧生物处理工艺在污水处理中应用；B、厌氧生物处理工艺在垃圾处理中应用；C、秸杆等生物质资源化和能源化。3、厌氧生物处理特征第2页 4 4、厌氧生物处理发展趋势、厌氧生物处理发展趋势、厌氧生物处理发展趋势、厌氧生物处理发展趋势 从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看，深入提升生物处从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看，深入提升生物处从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看，深入提升生物处从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看，深入提升生物处理能力和稳定性路径主要有：理能力和稳定性路径主要有：理能力和稳定性路径主要有：理能力和稳定性路径主要有：A A、提升反应器中生物持有量；、提升反应器中生物持有量；、提升反应器中生物持有量；、提升反应器中生物持有量；B B、利用厌氧生物处理中微生物种群特点，实现相分离；、利用厌氧生物处理中微生物种群特点，实现相分离；、利用厌氧生物处理中微生物种群特点，实现相分离；、利用厌氧生物处理中微生物种群特点，实现相分离；C C、研制反应器使之形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。、研制反应器使之形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。、研制反应器使之形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。、研制反应器使之形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。二、厌氧消化原理二、厌氧消化原理二、厌氧消化原理二、厌氧消化原理 1 1、厌氧消化生化阶段、厌氧消化生化阶段、厌氧消化生化阶段、厌氧消化生化阶段 第第第第阶段阶段阶段阶段水解产酸阶段水解产酸阶段水解产酸阶段水解产酸阶段 污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪水解生成氨和胺，多肽等（所以有书又把水解产酸分为二个阶段）。脂肪水解生成氨和胺，多肽等（所以有书又把水解产酸分为二个阶段）。脂肪水解生成氨和胺，多肽等（所以有书又把水解产酸分为二个阶段）。脂肪水解生成氨和胺，多肽等（所以有书又把水解产酸分为二个阶段）。第第第第阶段阶段阶段阶段厌氧发酵产气阶段厌氧发酵产气阶段厌氧发酵产气阶段厌氧发酵产气阶段 第（第（第（第（1 1）阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷菌）阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷菌）阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷菌）阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷菌作用下，经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解作用下，经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解作用下，经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解作用下，经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解酸化阶段酸化阶段酸化阶段酸化阶段CODCOD、BODBOD值改变不很大，仅在产气阶段因为组成值改变不很大，仅在产气阶段因为组成值改变不很大，仅在产气阶段因为组成值改变不很大，仅在产气阶段因为组成CODCOD或或或或BODBOD 有机物多以有机物多以有机物多以有机物多以COCO2 2和和和和H H4 4形式逸出，才使废水中形式逸出，才使废水中形式逸出，才使废水中形式逸出，才使废水中CODCOD、BODBOD显著下降。显著下降。显著下降。显著下降。第3页 在酸化阶段，发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一在酸化阶段，发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一在酸化阶段，发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一在酸化阶段，发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一类小分子有机物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第二类为不能被甲烷菌类小分子有机物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第二类为不能被甲烷菌类小分子有机物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第二类为不能被甲烷菌类小分子有机物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第二类为不能被甲烷菌直接利用有机物，如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厌氧消化或发酵直接利用有机物，如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厌氧消化或发酵直接利用有机物，如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厌氧消化或发酵直接利用有机物，如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厌氧消化或发酵到此结束。假如继续全厌氧过程，则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入到此结束。假如继续全厌氧过程，则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入到此结束。假如继续全厌氧过程，则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入到此结束。假如继续全厌氧过程，则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入转化为氢气和乙酸。转化为氢气和乙酸。转化为氢气和乙酸。转化为氢气和乙酸。第（第（第（第（2 2）阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基）阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基）阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基）阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基质经过不一样路径转化为甲烷，其中最主要基质为乙酸。质经过不一样路径转化为甲烷，其中最主要基质为乙酸。质经过不一样路径转化为甲烷，其中最主要基质为乙酸。质经过不一样路径转化为甲烷，其中最主要基质为乙酸。2 2、发酵条件控制、发酵条件控制、发酵条件控制、发酵条件控制（1 1）营养与环境条件）营养与环境条件）营养与环境条件）营养与环境条件厌氧要求有机物浓度较高，普通大于厌氧要求有机物浓度较高，普通大于厌氧要求有机物浓度较高，普通大于厌氧要求有机物浓度较高，普通大于1000mg/L1000mg/L以上。所以厌氧适于以上。所以厌氧适于以上。所以厌氧适于以上。所以厌氧适于处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样，厌氧处理也要求处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样，厌氧处理也要求处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样，厌氧处理也要求处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样，厌氧处理也要求供给全方面营养，但好氧细菌增殖快，有机物有供给全方面营养，但好氧细菌增殖快，有机物有供给全方面营养，但好氧细菌增殖快，有机物有供给全方面营养，但好氧细菌增殖快，有机物有505060%60%用于细菌增殖，用于细菌增殖，用于细菌增殖，用于细菌增殖，故对故对故对故对N N、P P要求高；而厌氧增殖慢，要求高；而厌氧增殖慢，要求高；而厌氧增殖慢，要求高；而厌氧增殖慢，BODBOD仅有仅有仅有仅有5 510%10%用于合成菌体，对用于合成菌体，对用于合成菌体，对用于合成菌体，对N N、P P要求低。要求低。要求低。要求低。CODCOD N N P P200200 5 5 1 1或或或或C C N N12121616（好氧（好氧（好氧（好氧CODCOD N N P P100100 5 5 1 1）厌氧过程对环境条件要求比较严格：厌氧过程对环境条件要求比较严格：厌氧过程对环境条件要求比较严格：厌氧过程对环境条件要求比较严格：、氧化还原电位（、氧化还原电位（、氧化还原电位（、氧化还原电位（EE）与温度）与温度）与温度）与温度第4页 氧溶入和氧化态、氧化剂存在：氧溶入和氧化态、氧化剂存在：氧溶入和氧化态、氧化剂存在：氧溶入和氧化态、氧化剂存在：FeFe3+3+、CrCr2 2OO7 72-2-、NONO3 3-、SOSO4 42-2-、POPO4 43-3-、H H+会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。高温消化高温消化高温消化高温消化500500600mv600mv，50505555 中温消化中温消化中温消化中温消化300300380mv380mv，30303838 产酸菌对氧还产酸菌对氧还产酸菌对氧还产酸菌对氧还还电位要求不甚严格还电位要求不甚严格还电位要求不甚严格还电位要求不甚严格100100100mv100mv 产甲烷菌对氧还产甲烷菌对氧还产甲烷菌对氧还产甲烷菌对氧还还电位要求严格还电位要求严格还电位要求严格还电位要求严格350mv350mv、pHpH及碱度及碱度及碱度及碱度 pHpH主要取决于三个生化阶段平衡状态，原液本身主要取决于三个生化阶段平衡状态，原液本身主要取决于三个生化阶段平衡状态，原液本身主要取决于三个生化阶段平衡状态，原液本身pHpH和发酵系统中产和发酵系统中产和发酵系统中产和发酵系统中产生分压（生分压（生分压（生分压（20.320.340.5kpa40.5kpa），正常发酵），正常发酵），正常发酵），正常发酵pHpH7.27.27.47.4，有机负荷太大，水，有机负荷太大，水，有机负荷太大，水，有机负荷太大，水解和酸化过程生化速率大大超出产气速率。将造成水解产物有机酸积累使解和酸化过程生化速率大大超出产气速率。将造成水解产物有机酸积累使解和酸化过程生化速率大大超出产气速率。将造成水解产物有机酸积累使解和酸化过程生化速率大大超出产气速率。将造成水解产物有机酸积累使pHpH下降，抑制甲烷菌生理机能，使气化速率锐减，所以原液下降，抑制甲烷菌生理机能，使气化速率锐减，所以原液下降，抑制甲烷菌生理机能，使气化速率锐减，所以原液下降，抑制甲烷菌生理机能，使气化速率锐减，所以原液pHpH6 68 8，发酵过程有机酸浓度不超出发酵过程有机酸浓度不超出发酵过程有机酸浓度不超出发酵过程有机酸浓度不超出3000mg/L3000mg/L为佳（以乙酸计）。为佳（以乙酸计）。为佳（以乙酸计）。为佳（以乙酸计）。HCOHCO3 3-及及及及NHNH3 3是形成厌氧处理系统碱度主要原因，高碱度含有较强缓是形成厌氧处理系统碱度主要原因，高碱度含有较强缓是形成厌氧处理系统碱度主要原因，高碱度含有较强缓是形成厌氧处理系统碱度主要原因，高碱度含有较强缓冲能力，普通要求碱度冲能力，普通要求碱度冲能力，普通要求碱度冲能力，普通要求碱度mg/Lmg/L以上，以上，以上，以上，NH3NH3浓度浓度浓度浓度5050200mg/L200mg/L为佳。为佳。为佳。为佳。、毒物、毒物、毒物、毒物凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质都可称为毒物，无凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质都可称为毒物，无凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质都可称为毒物，无凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质都可称为毒物，无机酸浓度不应使消化液机酸浓度不应使消化液机酸浓度不应使消化液机酸浓度不应使消化液pHpH6.86.8；NH NH3 3不应高于不应高于不应高于不应高于1500mg/L1500mg/L，其它阴离子浓，其它阴离子浓，其它阴离子浓，其它阴离子浓度见书。度见书。度见书。度见书。第5页 （2 2）工艺操作条件）工艺操作条件）工艺操作条件）工艺操作条件 、生物量、生物量、生物量、生物量大小以污泥浓度表示，普通介于大小以污泥浓度表示，普通介于大小以污泥浓度表示，普通介于大小以污泥浓度表示，普通介于101030gvss/L30gvss/L之间，之间，之间，之间，为预防反应器中污泥流失，可采取装入填料介质使细菌附着挂膜，调整水为预防反应器中污泥流失，可采取装入填料介质使细菌附着挂膜，调整水为预防反应器中污泥流失，可采取装入填料介质使细菌附着挂膜，调整水为预防反应器中污泥流失，可采取装入填料介质使细菌附着挂膜，调整水流速度或污泥回流量。流速度或污泥回流量。流速度或污泥回流量。流速度或污泥回流量。、负荷率、负荷率、负荷率、负荷率表示消化装置处理能力一个参数，负荷率有三种表示表示消化装置处理能力一个参数，负荷率有三种表示表示消化装置处理能力一个参数，负荷率有三种表示表示消化装置处理能力一个参数，负荷率有三种表示方法：方法：方法：方法：容积负荷率容积负荷率容积负荷率容积负荷率反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物Kg/mKg/m3 3d d 污泥负荷率污泥负荷率污泥负荷率污泥负荷率反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量Kg/KgKg/Kgd d 投配率投配率投配率投配率天天向单位有效容积投加材料体积天天向单位有效容积投加材料体积天天向单位有效容积投加材料体积天天向单位有效容积投加材料体积mm3 3/m/m3 3d d 投配率倒数为平均停留时间或消化时间，单位为投配率倒数为平均停留时间或消化时间，单位为投配率倒数为平均停留时间或消化时间，单位为投配率倒数为平均停留时间或消化时间，单位为d d（天），投配率池（天），投配率池（天），投配率池（天），投配率池可用百分率表示。可用百分率表示。可用百分率表示。可用百分率表示。负荷率影响：负荷率影响：负荷率影响：负荷率影响：当有机物负荷率很高时，营养充分，代谢产物有机酸产量很大，超当有机物负荷率很高时，营养充分，代谢产物有机酸产量很大，超当有机物负荷率很高时，营养充分，代谢产物有机酸产量很大，超当有机物负荷率很高时，营养充分，代谢产物有机酸产量很大，超出甲烷菌吸收利用能力，有机酸积累出甲烷菌吸收利用能力，有机酸积累出甲烷菌吸收利用能力，有机酸积累出甲烷菌吸收利用能力，有机酸积累pHpH下降，是低效不稳定状态。下降，是低效不稳定状态。下降，是低效不稳定状态。下降，是低效不稳定状态。负荷率适中，产酸细菌代谢产物中有机物（有机酸）基本上能被甲负荷率适中，产酸细菌代谢产物中有机物（有机酸）基本上能被甲负荷率适中，产酸细菌代谢产物中有机物（有机酸）基本上能被甲负荷率适中，产酸细菌代谢产物中有机物（有机酸）基本上能被甲烷菌及时利用，并转化为沼气，残余有机酸量仅为几百毫克烷菌及时利用，并转化为沼气，残余有机酸量仅为几百毫克烷菌及时利用，并转化为沼气，残余有机酸量仅为几百毫克烷菌及时利用，并转化为沼气，残余有机酸量仅为几百毫克/升。升。升。升。pHpH7 77.57.5，呈弱碱性，是高效稳定发酵状态。，呈弱碱性，是高效稳定发酵状态。，呈弱碱性，是高效稳定发酵状态。，呈弱碱性，是高效稳定发酵状态。第6页 当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，pHpH7.57.5是碱性发是碱性发是碱性发是碱性发酵状态，是低效发酵状态。酵状态，是低效发酵状态。酵状态，是低效发酵状态。酵状态，是低效发酵状态。、温度控制、温度控制、温度控制、温度控制发酵要求较高温度，每去除发酵要求较高温度，每去除发酵要求较高温度，每去除发酵要求较高温度，每去除8000mg/LCOD8000mg/LCOD所产沼所产沼所产沼所产沼气，能使水温升高气，能使水温升高气，能使水温升高气，能使水温升高1010，普通工艺设计中温消化，普通工艺设计中温消化，普通工艺设计中温消化，普通工艺设计中温消化30303535。、pHpH控制控制控制控制当液料当液料当液料当液料pHpH6.56.5或高于或高于或高于或高于8.08.0，则要调整液料，则要调整液料，则要调整液料，则要调整液料pHpH。pHpH6.86.87 7，应降低有机负荷率，应降低有机负荷率，应降低有机负荷率，应降低有机负荷率，pHpH6.56.5，应停顿加料，必要时加入石灰中和。，应停顿加料，必要时加入石灰中和。，应停顿加料，必要时加入石灰中和。，应停顿加料，必要时加入石灰中和。三、悬浮生长厌氧生物处理法三、悬浮生长厌氧生物处理法三、悬浮生长厌氧生物处理法三、悬浮生长厌氧生物处理法 1 1、完全混合悬浮生长厌氧消化池、完全混合悬浮生长厌氧消化池、完全混合悬浮生长厌氧消化池、完全混合悬浮生长厌氧消化池 2 2、厌氧接触法、厌氧接触法、厌氧接触法、厌氧接触法 3 3、厌氧序批式反应器、厌氧序批式反应器、厌氧序批式反应器、厌氧序批式反应器四、附着生长厌氧生物处理法（即厌氧生物膜法）四、附着生长厌氧生物处理法（即厌氧生物膜法）四、附着生长厌氧生物处理法（即厌氧生物膜法）四、附着生长厌氧生物处理法（即厌氧生物膜法）1 1、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池 2 2、厌氧膨胀床、流化床反应器、厌氧膨胀床、流化床反应器、厌氧膨胀床、流化床反应器、厌氧膨胀床、流化床反应器 3 3、厌氧生物转盘、厌氧生物转盘、厌氧生物转盘、厌氧生物转盘五、两相厌氧生物处理五、两相厌氧生物处理五、两相厌氧生物处理五、两相厌氧生物处理 1 1、原理、原理、原理、原理第7页 依据相分离概念，建造两个独立控制反应器，分别培养产酸细菌和产依据相分离概念，建造两个独立控制反应器，分别培养产酸细菌和产依据相分离概念，建造两个独立控制反应器，分别培养产酸细菌和产依据相分离概念，建造两个独立控制反应器，分别培养产酸细菌和产甲烷细菌，经过分别调控产酸相和产甲烷相运行参数，供给它们各自最正甲烷细菌，经过分别调控产酸相和产甲烷相运行参数，供给它们各自最正甲烷细菌，经过分别调控产酸相和产甲烷相运行参数，供给它们各自最正甲烷细菌，经过分别调控产酸相和产甲烷相运行参数，供给它们各自最正确生态条件，提升了污水处理能力和反应器运行稳定性。确生态条件，提升了污水处理能力和反应器运行稳定性。确生态条件，提升了污水处理能力和反应器运行稳定性。确生态条件，提升了污水处理能力和反应器运行稳定性。2 2、两相厌氧生物处理技术、两相厌氧生物处理技术、两相厌氧生物处理技术、两相厌氧生物处理技术 A A、两相均采取、两相均采取、两相均采取、两相均采取UASBUASB反应器反应器反应器反应器 B B、采取、采取、采取、采取AnodekAnodek工艺工艺工艺工艺 其特点是产酸相为接触式反应器，产甲烷相采取其特点是产酸相为接触式反应器，产甲烷相采取其特点是产酸相为接触式反应器，产甲烷相采取其特点是产酸相为接触式反应器，产甲烷相采取UASBUASB反应器。反应器。反应器。反应器。3 3、最适液相末端发酵产物选择、最适液相末端发酵产物选择、最适液相末端发酵产物选择、最适液相末端发酵产物选择第8页 与好氧生物处理相比，厌氧生物处理含有以下特征：与好氧生物处理相比，厌氧生物处理含有以下特征：与好氧生物处理相比，厌氧生物处理含有以下特征：与好氧生物处理相比，厌氧生物处理含有以下特征：A A、应用范围广。好氧适用低浓度废水，厌氧可直接处理高浓度、应用范围广。好氧适用低浓度废水，厌氧可直接处理高浓度、应用范围广。好氧适用低浓度废水，厌氧可直接处理高浓度、应用范围广。好氧适用低浓度废水，厌氧可直接处理高浓度废水处理。废水处理。废水处理。废水处理。B B、能量需求低，还能够产生能量。、能量需求低，还能够产生能量。、能量需求低，还能够产生能量。、能量需求低，还能够产生能量。C C、污泥产量极低。、污泥产量极低。、污泥产量极低。、污泥产量极低。D D、对水温适应范围较为宽广。、对水温适应范围较为宽广。、对水温适应范围较为宽广。、对水温适应范围较为宽广。E E、能够被降解有机物多。、能够被降解有机物多。、能够被降解有机物多。、能够被降解有机物多。但但但但F F、厌氧处理开启时间较长。、厌氧处理开启时间较长。、厌氧处理开启时间较长。、厌氧处理开启时间较长。G G、处理出水水质较差。、处理出水水质较差。、处理出水水质较差。、处理出水水质较差。H H、对、对、对、对pHpH值较为敏感。值较为敏感。值较为敏感。值较为敏感。I I、处理过程机理较为复杂。它是各种不一样性质微生物协同工、处理过程机理较为复杂。它是各种不一样性质微生物协同工、处理过程机理较为复杂。它是各种不一样性质微生物协同工、处理过程机理较为复杂。它是各种不一样性质微生物协同工作过程，远比好氧复杂。作过程，远比好氧复杂。作过程，远比好氧复杂。作过程，远比好氧复杂。第9页6.1.1 厌氧生物处理原理一、一、定义：定义：废水厌氧生物处理是指在废水厌氧生物处理是指在无分子氧无分子氧条件下经过条件下经过厌氧微生物（包含兼氧微生物）作用，将废水中厌氧微生物（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和二氧化碳等物各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质过程，也称为厌氧消化。质过程，也称为厌氧消化。二、二、厌氧消化过程厌氧消化过程 厌氧消化过程划分为三个连续阶段：即厌氧消化过程划分为三个连续阶段：即水解酸水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。第10页第11页二、二、厌氧消化三个阶段和厌氧消化三个阶段和COD转化率转化率 此过程由两组生理上不一样此过程由两组生理上不一样此过程由两组生理上不一样此过程由两组生理上不一样产甲烷菌产甲烷菌产甲烷菌产甲烷菌完成，一完成，一完成，一完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量l/3l/3后者约占后者约占后者约占后者约占2/32/3。第12页6.1.2 厌氧法影响原因控制厌氧处理效率基本原因有两类控制厌氧处理效率基本原因有两类:一类是一类是基础原因基础原因，包含微生物量，包含微生物量(污泥浓度污泥浓度)、营养比、混合接触情况、有机负荷等；营养比、混合接触情况、有机负荷等；另一类是另一类是环境原因环境原因，如温度、，如温度、pHpH值、氧化还值、氧化还原电位、有毒物质等。原电位、有毒物质等。产甲烷细菌产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败主要微是决定厌氧消化效率和成败主要微生物，生物，产甲烷阶段产甲烷阶段是厌氧过程速率是厌氧过程速率限制步骤。限制步骤。第13页一、一、温度条件温度条件 据产甲烷菌适宜温度条件不一样，厌氧法可分为据产甲烷菌适宜温度条件不一样，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。常温消化、中温消化和高温消化三种类型。（1 1）常温消化（）常温消化（10103030 ）（2 2）中温消化（）中温消化（35353838 ）（3 3）高温厌氧消化（）高温厌氧消化（50505555 ）第14页二、pH值 产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜pHpH值范值范值范值范围较广，在围较广，在围较广，在围较广，在4.54.58.08.0之间。之间。之间。之间。产甲烷菌要求环境介质产甲烷菌要求环境介质产甲烷菌要求环境介质产甲烷菌要求环境介质pHpH值在中性附近，最适宜值在中性附近，最适宜值在中性附近，最适宜值在中性附近，最适宜pHpH值值值值为为为为7.07.07.27.2，pHpH6.66.67.47.4较为适宜。较为适宜。较为适宜。较为适宜。在厌氧法处理废水应用中，因为在厌氧法处理废水应用中，因为在厌氧法处理废水应用中，因为在厌氧法处理废水应用中，因为产酸和产甲烷大多在产酸和产甲烷大多在产酸和产甲烷大多在产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行同一构筑物内进行同一构筑物内进行同一构筑物内进行，故为了维持平衡故为了维持平衡故为了维持平衡故为了维持平衡，防止过多酸积累防止过多酸积累防止过多酸积累防止过多酸积累，常保持反应器内常保持反应器内常保持反应器内常保持反应器内pHpH值在值在值在值在6.56.57.57.5(最好在最好在最好在最好在6.86.87.27.2)范围内范围内范围内范围内。第15页pH值对产甲烷菌活性影响第16页三、三、氧化还原电位氧化还原电位 无氧环境无氧环境无氧环境无氧环境是严格厌氧产甲烷菌繁殖最基本条是严格厌氧产甲烷菌繁殖最基本条是严格厌氧产甲烷菌繁殖最基本条是严格厌氧产甲烷菌繁殖最基本条件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，这是因为它不象好氧菌那样含有这是因为它不象好氧菌那样含有这是因为它不象好氧菌那样含有这是因为它不象好氧菌那样含有过氧化氢酶。过氧化氢酶。过氧化氢酶。过氧化氢酶。氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件主要原因，但主要原因，但主要原因，但主要原因，但不是唯一原因不是唯一原因不是唯一原因不是唯一原因。第17页四、四、有毒物质有毒物质 包含有毒包含有毒包含有毒包含有毒有机物、重金属离子和一些阴离子有机物、重金属离子和一些阴离子有机物、重金属离子和一些阴离子有机物、重金属离子和一些阴离子等。等。等。等。对有机物来说，带醛基、双键、氯取代基、对有机物来说，带醛基、双键、氯取代基、对有机物来说，带醛基、双键、氯取代基、对有机物来说，带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构，往往含有抑制性。苯环等结构，往往含有抑制性。苯环等结构，往往含有抑制性。苯环等结构，往往含有抑制性。有毒物质最高允许浓度与处理系统运行方式、有毒物质最高允许浓度与处理系统运行方式、有毒物质最高允许浓度与处理系统运行方式、有毒物质最高允许浓度与处理系统运行方式、污泥污泥污泥污泥驯化驯化驯化驯化程度、废水特征、操作控制条件等原程度、废水特征、操作控制条件等原程度、废水特征、操作控制条件等原程度、废水特征、操作控制条件等原因相关。因相关。因相关。因相关。第18页6.1.3 厌氧反应器一、厌氧工艺相关术语（1 1）上流速度（表面速度或表面负荷）上流速度（表面速度或表面负荷）（2 2）水力停留时间（）水力停留时间（HRTHRT）（3 3）反应器中污泥量）反应器中污泥量（4 4）反应器有机负荷（）反应器有机负荷（OLROLR）：分为容积负荷）：分为容积负荷（VLRVLR）和污泥负荷（）和污泥负荷（SLRSLR）。）。(5)(5)污泥体积指数（污泥体积指数（SVISVI）（6 6）污泥比产甲烷活性）污泥比产甲烷活性（7 7）反应器内污泥停留时间（）反应器内污泥停留时间（SRTSRT）:亦称泥龄。亦称泥龄。第19页二、二、厌氧反应器厌氧反应器 厌氧活性污泥法包含厌氧活性污泥法包含普通消化池普通消化池、厌氧接触工艺厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器等。等。厌氧生物膜法包含厌氧生物膜法包含厌氧生物滤池厌氧生物滤池、厌氧流化床厌氧流化床、厌厌氧生物转盘氧生物转盘等。等。第20页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。消化池惯用密闭圆柱形池，废水消化池惯用密闭圆柱形池，废水定时或连续定时或连续进入进入池中，经消化污泥和废水分别由消化池底和上部池中，经消化污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产排出，所产沼气沼气从顶部排出。从顶部排出。池径从几米至三、四十米，柱体部分高度约为直池径从几米至三、四十米，柱体部分高度约为直径径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。惯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：池内机械搅拌；沼气搅拌；用搅拌方式有三种：池内机械搅拌；沼气搅拌；循环消化液搅拌。循环消化液搅拌。第21页 螺旋浆搅拌消化池第22页循环消化液搅拌式消化池第23页普通消化池特点是普通消化池特点是:能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液。能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液。厌氧消化反应与固液分离在厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现同一个池内实现，结构较，结构较简单。简单。缺乏持留或补充厌氧活性污泥特殊装置，消化器中缺乏持留或补充厌氧活性污泥特殊装置，消化器中难难以保持大量微生物细胞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，微生物对无搅拌消化器，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。不能与料液均匀接触问题。温度不均匀，温度不均匀，消化效率低消化效率低第24页3、厌氧接触法、厌氧接触法 为了克服普通消化池不能持留或补充厌氧活性为了克服普通消化池不能持留或补充厌氧活性污泥缺点，在消化池侯设沉淀池，将沉淀污泥回污泥缺点，在消化池侯设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法。流至消化池，形成了厌氧接触法。厌氧接触氧化法工艺流程为：厌氧接触氧化法工艺流程为：第25页第26页 厌氧接触法特点厌氧接触法特点:（a a）经过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，普经过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，普通为通为101015g15g/L L，耐冲击能力强，耐冲击能力强（b b）消化池容积负荷较普通消化池高；消化池容积负荷较普通消化池高；（c c）能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液，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；不存在堵塞问题；第27页（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、污泥回流和脱气等设备；但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备；（f f）厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离缺点。液分离缺点。第28页3、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（upflow anaerobic upflow anaerobic sludge blanket reactor)sludge blanket reactor)，简称简称UASBUASB反应器，是由反应器，是由荷兰荷兰G.LettngaG.Lettnga等人在等人在7070年代初研制开发。污泥床年代初研制开发。污泥床反应器内没有载体，是一个悬浮生长型消化器。反应器内没有载体，是一个悬浮生长型消化器。由由反应区反应区(reaction region)(reaction region)、沉淀区沉淀区(settling(settling region)region)和和气室气室(gas collection dome)(gas collection dome)三部分组成。三部分组成。第29页上流式厌氧污泥床池形有上流式厌氧污泥床池形有圆形、方形、矩形圆形、方形、矩形。小。小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。大型装置为便于设置大型装置为便于设置气、液、固三相分离器气、液、固三相分离器，则，则普通为矩形，高度普通为普通为矩形，高度普通为3 38m8m，其中污泥床，其中污泥床1 12m2m，污泥悬浮层，污泥悬浮层2 24m4m，多用钢结构或钢筋混凝，多用钢结构或钢筋混凝土结构，土结构，上流式厌氧污泥床反应器特点：上流式厌氧污泥床反应器特点：第30页 UASB布置布置结结果示意果示意图图布水区布水区反反应应区区三相分离区三相分离区超高超高第31页4、厌氧滤池、厌氧滤池 厌氧滤池，又称厌氧固定膜反应器，是厌氧滤池，又称厌氧固定膜反应器，是6060年代末开发新型高效厌氧处理装置。年代末开发新型高效厌氧处理装置。滤池呈圆柱形，池内装放滤池呈圆柱形，池内装放填料填料，池底和池，池底和池顶密封。顶密封。厌氧微生物附着于填料表面生长，当废水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32页厌氧生物滤池组成厌氧生物滤池组成厌氧生物滤池组成厌氧生物滤池组成 厌氧生物滤池主要由以下几个主要部分组成，厌氧生物滤池主要由以下几个主要部分组成，即：即：滤料、布水系统、沼气搜集系统滤料、布水系统、沼气搜集系统。第33页 依据废水在厌氧生物滤池中流向不一样，可依据废水在厌氧生物滤池中流向不一样，可分为分为升流式厌氧生物滤池、降流式厌氧生物滤升流式厌氧生物滤池、降流式厌氧生物滤池和升流式混合型厌氧生物滤池池和升流式混合型厌氧生物滤池等三种形式，等三种形式，即分别以下列图所表示：即分别以下列图所表示：第34页厌氧生物滤池特点及改进：厌氧生物滤池特点及改进：厌氧生物滤池采取以下厌氧生物滤池采取以下厌氧生物滤池采取以下厌氧生物滤池采取以下改进改进改进改进：（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。第35页厌氧生物滤池特点是：厌氧生物滤池特点是：厌氧生物滤池特点是：厌氧生物滤池特点是：（a a）因为填料为微生物附着生长提供了因为填料为微生物附着生长提供了较大表面积较大表面积，滤池中微生物量较高，又因生物膜滤池中微生物量较高，又因生物膜停留时间长停留时间长，平均停留时间长达平均停留时间长达100100天左右，因而可承受有机容天左右，因而可承受有机容积负荷高，积负荷高，CODCOD容积负荷为容积负荷为2 21616 kgCOD/(mkgCOD/(m3 3d)d)，且耐冲击负荷能力强；，且耐冲击负荷能力强；（b b）废水与生物膜两相废水与生物膜两相接触面大接触面大，强化了传质过程，强化了传质过程，因而有机物因而有机物去除速度快去除速度快；第36页（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，所以不需污不需污泥回流和搅拌设备；泥回流和搅拌设备；（d d）开启或停顿运行后开启或停顿运行后再开启再开启比前述厌氧工艺法比前述厌氧工艺法时时间短。间短。（e e）处理含悬浮物浓度高有机废水，处理含悬浮物浓度高有机废水，易发生堵塞易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池清洗也还没有简单有尤以进水部位更严重。滤池清洗也还没有简单有效方法。效方法。第37页5、厌氧流化床 厌氧流化床基本原理：厌氧流化床基本原理：厌氧流化床基本原理：厌氧流化床基本原理：第38页厌氧流化床特点：厌氧流化床特点：（a a）载体颗粒细，载体颗粒细，比表面积大比表面积大，可高达，可高达3000m3000m2 2/m/m3 3左右，使床内含有很高微生物浓度，左右，使床内含有很高微生物浓度，所以所以有机物容积负荷大有机物容积负荷大，普通为，普通为101040kgCOD/m40kgCOD/m3 3dd，水力停留时间短，含有较，水力停留时间短，含有较强耐冲击负荷能力，运行稳定；强耐冲击负荷能力，运行稳定；（b b）载体处于流化状态，载体处于流化状态，无床层堵塞现象无床层堵塞现象，对，对高、中、低浓度废水均表现出很好效能；高、中、低浓度废水均表现出很好效能；第39页（c c）