文档介绍:第十五章污水的厌氧生物处理
第一节厌氧生物处理的基本原理
第二节污水的厌氧生物处理方法
第三节厌氧生物处理法的设计
第四节厌氧和好氧技术的联合运用
第一节厌氧生物处理的基本原理
传统上,污泥在脱水作最后处置前进行厌氧处理,称污泥消化(详见第二十章),“消化”也常称作为厌氧处理的简称。早期的厌氧处理研究都针对污泥消化。
污泥的厌氧处理面对的是固态有机物,所以简称消化。对批量污泥静置考察,可以见到污泥的消化过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化,称液化阶段;接着降解产物气化,称气化阶段;整个过程历时半年以上。
消化分为四个阶段:先是水解阶段,固态有机物被细菌的胞外酶所水解;第二阶段是酸化;在进入甲烷化阶段之前,代谢中间液态产物都要乙酸化,称乙酸化阶段;第四阶段是甲烷化阶段。然而甲烷化效率很高的甲烷八叠球菌能够代谢甲醇,乙酸和CO2甲烷。
大分子有机物(碳水化合物,蛋白质,脂肪等)
水解
细菌的胞外酶
水解的和溶解的有机物
酸化
产酸细菌
有机酸
醇类
醛类
乙酸化
乙酸细菌
乙酸
甲烷化
甲烷细菌
CH4
CH4
甲烷细菌
厌氧发酵的几个阶段
PH值和温度是影响甲烷细菌生长的两个重要环境因素。~。在350C!~380C和520C~550C各有一个最适温度。
厌氧法为什么有机负荷率低,需要的停留时间长?这是由有机物厌氧分解的反应所决定的。与好氧相比,厌氧法的降解教不彻底,放出热量少,反映速度低(与好氧相比,在相同时,要相差一个数量级)。要克服这些缺点,最主要的方法应是增加参加反应的微生物数量(浓度)和提高反应时的温度。但要提高反应温度,就要消耗能量(而水的比热又很大)。因此,厌氧生物处理法目前还主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度教高的有机工业废水的处理。
第二节污水的厌氧生物处理方法
最早的厌氧生物处理构筑物是化粪池,近年开发的有厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器,分段消化法等。
一、化粪池
化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。尚可用于郊区的别墅建筑。
二、厌氧生物滤池
厌氧生物滤池的主要优点是:处理能力高;滤池内可以保持很高的微生物浓度;不需另设泥水分离设备,出水SS较低,设备简单、操作方便等。它的主要缺点是:滤料容易堵塞,尤其是夏布,生物膜很厚。堵塞后,没有简单有效的清洗方法。因此,悬浮物高的废水不适用。
填料
出水
进水
消化气
厌氧生物滤池
三、厌氧接触法
厌氧接触法实质上是厌氧活性法,不需要曝气而需要脱气。其工艺流程为:
(见下图)
厌氧接触法工艺流程
上流式厌氧污泥反应器(UASB)是由荷兰的Lettinga教授等在1972年研制,于1977年开发的。结构如图。
四、上流式厌氧污泥床反应器
污泥层
悬浮污泥层
澄清区
出水
消化气
进水
上流式厌氧污泥床反应器
在反应器的的底部有一个高浓度(可达60~80g/l)、高活性的污泥层,大部分的有机物在这里被转化为CH4和CO2。由于气态产物(消化气)的搅动和气泡黏附污泥,在污泥层之上形成一个污泥悬浮层。反应器上部设有三相分离器,完成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从商部导出,被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。由于在反应器内保留了大量厌氧污泥,使反应器的负荷能力很大。对一般的高浓度有机废水,当水温在300C左右时,负荷率可达10~20kg(COD)/m3×d。
试验表明,良好的污泥床,有机负荷率和去除率高,不需要搅拌,能适应负荷冲击和温度与PH的变化。它是一种有发展前途的厌氧处理设备。
五、分段厌氧处理法
根据消化可分阶段的事实,研究开发了二段式厌氧处理法,将水解酸化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内进行,以使两类微生物都能在各自的最适条件下生长繁殖。第一段的功能是: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。第二段的功能是:保持严格的厌氧条件和PH值,以利于甲烷菌的生长;降解、稳定有机物,产生含甲烷较多的消化气,并截留悬浮固体,以改善出水水质。
二段式厌氧处理法的流程尚无定式,可以采用不同构筑物予以组合