1、1 第六章第六章 废水厌氧生物处理技术废水厌氧生物处理技术26.1 废水厌氧生物处理的微生物学与生化反应原理废水厌氧生物处理的微生物学与生化反应原理6.2 厌氧生物处理工艺的特点与影响因素厌氧生物处理工艺的特点与影响因素6.3 厌氧生物反应器与工艺厌氧生物反应器与工艺36.1 废水厌氧生物处理的微生物学与生化反应原理废水厌氧生物处理的微生物学与生化反应原理41. 1. 厌氧微生物厌氧微生物专性厌氧微生物：专性厌氧微生物：在无氧条件下生长的微生物。在无氧条件下生长的微生物。l 氧存在，基质脱氢还原氧存在，基质脱氢还原NDP产生产生NDPH2，NDPH2和和O2直接作直接作用生成用生成H2O2；l
2、 O2分子进入菌体生成游离的分子进入菌体生成游离的O2-。H2O2和和O2-均有强烈毒害作用。均有强烈毒害作用。 兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：在无氧或有氧条件下都能生长的微生物。在无氧或有氧条件下都能生长的微生物。l 氧存在，氧化酶系统活跃；氧存在，氧化酶系统活跃；l 无氧时氧化酶系统迟钝，脱氢酶系统工作。无氧时氧化酶系统迟钝，脱氢酶系统工作。 例如酵母菌例如酵母菌52. 2. 厌厌氧氧污污泥泥净净化化废废水水的的作作用用机机理理 ( (重重点点) )三阶段理论三阶段理论(20世纪世纪70年代年代Bryant)：复杂污染物的厌氧降解过程可以分为复杂污染物的厌氧降解过程可以分为三个阶段三个阶
3、段水解发酵、产氢产乙酸和产水解发酵、产氢产乙酸和产甲烷。微生物分为产酸细菌、产氢产甲烷。微生物分为产酸细菌、产氢产乙醇细菌和产甲烷细菌。乙醇细菌和产甲烷细菌。有机物发酵型细菌脂肪酸、醇类产氢产乙酸乙酸H2+CO2产甲烷菌CH461水解、发酵阶段水解、发酵阶段 在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物(纤维素，蛋白质纤维素，蛋白质)水解为小分水解为小分子的有机物。子的有机物。梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌、拟杆菌等拟杆菌等酸化细菌酸化细菌吸收并转化为更为简单的吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢化合物分泌到细胞外，产物有挥发
4、性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等。气、氨等。2 2产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段 上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是一阶段的主导细菌是乙酸菌乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原硫酸盐还原菌菌参与产乙酸过程。参与产乙酸过程。73产甲烷阶段产甲烷阶段乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及烷和以及甲烷菌甲烷菌细胞物质。经过这些阶段大分子的有机物就细胞物质。经过这些阶段大分子
5、的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。量的厌氧污泥。81. 1. 发酵细菌发酵细菌主要功能： 水解在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物； 酸化将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等；主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等； 水解过程较缓慢，产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；92、产氢产乙酸菌： 产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。 主要
6、的产氢产乙酸细菌为：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等；多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。10产甲烷菌产甲烷菌(Methanogenus)的共同特征严格厌氧原核微生物、生长特别缓慢、人工培养分离比较困难可利用底物：CO2， H2，甲酸，乙酸和甲基胺存在环境：海底沉积物，河流淤泥，沼泽地，水稻田等11厌氧活性污泥的培养厌氧活性污泥的培养厌氧菌生长速率慢，世代时间长，故驯化、培养时间较长厌氧活性污泥中主要的微生物组成包括：将大分子水解为小分子的水解细菌水解细菌，将小分子的单糖、氨基酸等发酵为氢和乙酸的发酵细菌发酵细菌、氢营养型和乙酸营养型的古菌，利用H2和CO2合成合成CH4的古菌，厌氧的原
7、生动物的古菌，厌氧的原生动物。最良好的颗粒厌氧活性污泥是以丝状厌氧菌为骨架和具有絮凝能力的厌氧菌团粒化形成圆形或椭圆形的颗粒污泥。126.2 厌氧生物处理工艺的特点与影响因素厌氧生物处理工艺的特点与影响因素13技术成本低，经济性好。A能耗低，产生大量能源B处理负荷高，占地少，反应器体积小。C可处理高浓度有机废水。D产泥量少，剩余污泥脱水性能好。E对营养物质需求量小。F菌种沉降性能好，生物活性保存期长，终止营养条件可保留至少1年以上。G规模灵活，可大可小，设备简单，易于制作。H优点14出水COD浓度高，一般不能达标排放A初次启动过程缓慢，一般需要8-12周B产生异味，产生CH4、H2S及挥发性有
8、机物。C对毒性物质较为敏感。D缺点15影响废水厌氧生物处理的环境因素1. 温度温度厌氧消化过程存在两个最佳温度范围，一个在35-40，另一个在50-60。高温硝化（55）的反应速率比中温消化高，产气率也高，但甲烷所占比例减少。162 2、pHpH值和碱度值和碱度产甲烷菌对pH值的变化非常敏感，一般认为，其最适pH值范围为6.87.2，在8.2时，产甲烷菌会受到严重抑制，而进一步导致整个厌氧消化过程的恶化。3. 氧化氧化-还原电位还原电位 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
9、位不能高于-330mv。 4. 营养物质与微量元素营养物质与微量元素 厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生物，其要求COD：N：P = 200300：5：1；多数厌氧菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能，所以有时需要投加： K、Na、Ca等金属盐类； 微量元素Ni、Co、Mo、Fe等； 有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等。175.有毒物质有毒物质无机毒性物质无机毒性物质有机毒性物质有机毒性物质氨氮无机硫化物盐类重金属186.3 厌氧生物反应器与工艺厌氧生物反应器与工艺19厌氧处理工艺厌氧处理工艺厌氧生物膜法厌氧生物膜法厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法普通消化池普通消化池
10、厌氧接触工艺厌氧接触工艺升流式厌氧污泥床反应器升流式厌氧污泥床反应器厌氧生物滤池厌氧生物滤池 厌氧膨胀床厌氧膨胀床/ /流化床流化床厌氧生物转盘厌氧生物转盘20厌氧消化池211. 1. 厌氧消化池基本原理厌氧消化池基本原理基本原理：在微生物作用下，有机物通过液化、酸性发酵和碱性发酵3个阶段产生沼气的过程。22工业消化装置工业消化装置232.厌氧消化的条件与影响因素24标准消化法标准消化法池内不设加热和搅拌装置快速厌氧消化法快速厌氧消化法有加热和搅拌装置3.厌氧消化的工艺与消化池类型二级厌氧消化法二级厌氧消化法25厌氧接触工艺26厌氧接触法厌氧接触法 在混合在混合接触池（消化池）接触池（消化池）
11、后设后设沉淀池沉淀池，将沉淀污泥回流至消，将沉淀污泥回流至消化池，形成了化池，形成了厌氧接触法（厌氧接触法（anaerobic contact process)anaerobic contact process)。适用于。适用于活性污泥或深度处理产生的污泥活性污泥或深度处理产生的污泥厌厌氧氧接接触触法法工工艺艺特点特点27优点：v通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为10-15g/L，耐冲击能力强；v消化池的容积负荷较普通消化池高，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15-30天，而接触法小于10天；v可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；v
12、混合液经沉降后，出水水质好。缺点：o需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备o由于气泡大量存在，混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点从消化；o消化池排出的污泥就有产甲烷活性可继续产气，使污泥上浮，导致出水水质浓度增加。281.在消化池和沉淀池之间设真空脱气器充分脱除混合液中的沼气。2.在沉淀池之前设热交换器，对混合液进行急剧冷却，35 15，抑制污泥在沉淀过程中继续产气。3.向混合液投加混凝剂 NaOH FeCl3。4.用过滤器代替沉淀池。29厌氧接触法的类型（1）充填载体的厌氧接触法）充填载体的厌氧接触法：目的 ：增加消化池的污泥浓度，提高污泥的相对密度，从而提高固液分离效果。该法适于处理易水解
13、的有机废水，也适于处理含有不可降解的悬浮物的废水。（2 2）投磁粉的厌氧接触法）投磁粉的厌氧接触法l目的 ：利用载体提高消化池内微生物的浓度和在消化液在进入沉淀池之前经过磁场，在磁场的作用下使混合液中的污泥聚集成为较大颗粒，以提高沉淀效果。l该法适于处理易水解的有机废水，也适用于两相处理法的产酸相，在该相pH一般为56。30 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。 厌氧生物滤池内装填30-50mm的滤料，或充填软件或半软性填料，废水从池底进入并从池顶连续排出，在通过填料层时与微生物充分接触，使有机物得到降解。厌氧生物滤池（AF）31滤池中的
14、微生物量较高，可承受的有机容积负荷高，滤池中的微生物量较高，可承受的有机容积负荷高，CODCOD容积负荷容积负荷为为2-16 kgCOD/(m2-16 kgCOD/(m3 3d)d)，且耐冲击负荷能力强。，且耐冲击负荷能力强。微生物菌种停留时间长，微生物菌种停留时间长，HRTHRT可缩短。可缩短。微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备启动或停止运行后再启动时间短。启动或停止运行后再启动时间短。运行稳定性好，抗水量、水质变化冲击能力强。运行稳定性好，抗水量、水质变化冲击能力强。厌氧生物滤池优点32升流式厌氧污泥床（UASB
15、）UASB反应器的构成：l 进水配水系统l 反应器池体l 三相分离器（最重要设备）33 UASB布置结果示意图布置结果示意图布水区布水区反应区反应区三相分离区三相分离区超高超高343536UASBUASB装置优点：装置优点：（1）反应负荷高、体积小、占地面积小。 （2）颗粒污泥活性高，沉降性能好，稳定性好。（3）节省费用明显。与好氧处理比，节省一半左右。3738钢制圆形结构混凝土方形结构（便于施工及分离器设置）39UASB 反应器完全混合型EGSB反应器厌氧滤池厌氧塘流化床-复合床40厌氧生物反应器发展全国各地使用广泛，为生活污水的预处理液固分离及厌氧杀寄生虫及病菌第一代厌氧反应器第一代厌氧反
16、应器化粪池化粪池n缺点：缺点：污泥量少、易污泥量少、易被带出，静态消化被带出，静态消化 41UASBUASB反应器反应器influentSludge bed污污泥泥沉沉降降沼气阻沼气阻挡收集挡收集effluent42厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床 内循环反应器内循环反应器 升流式污泥床过滤器升流式污泥床过滤器EGSB IC UBF43厌氧生物处理新进展厌氧生物处理新进展 内循环（内循环（IC, Internal Circulation）厌氧反应器）厌氧反应器 膨胀颗粒污泥床（膨胀颗粒污泥床（EGSB, Expanded Granular Sludge bed） 厌氧流化床（厌氧流化床（A
17、FB，Anaerobic Fluidised bed） 厌氧生物转盘（厌氧生物转盘（ Anaerobic Rotating Biological Contactor Process） 厌氧挡板反应器厌氧挡板反应器 厌氧序批式反应器（厌氧序批式反应器（ASBR）44其它厌氧反应器：膨胀颗粒污泥床（膨胀颗粒污泥床（EGSB）和厌氧流化床（）和厌氧流化床（AFB）：）： 厌氧膨胀床和厌氧流化床内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、厌氧膨胀床和厌氧流化床内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，填料粒径一般为活性炭、陶粒和沸石等，填料粒径一般为0.2lmm。废水从床底部流
18、人，为使。废水从床底部流人，为使层膨胀，需将部分出水用循环泵进行回流，提高床内水流的上升流速。一般认为层膨胀，需将部分出水用循环泵进行回流，提高床内水流的上升流速。一般认为膨胀率为膨胀率为10 20称称膨胀床膨胀床，颗粒略呈膨胀状态，但仍保持互相接触；膨胀，颗粒略呈膨胀状态，但仍保持互相接触；膨胀率为率为2070时，称为时，称为流化床流化床，颗粒在床中作无规则自由运动。，颗粒在床中作无规则自由运动。 45 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be学习总结46结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
