水污染控制工程污水厌氧生物处理ppt丨50页

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十七章 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 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,厌氧生物处理的特点,1,、优点,能耗少、运转费低，适用于高浓度有机废水的处理；,污泥产量及营养需求少；,产生甲烷，可作潜在能源；,可承受较高的有机负荷，并实现,HRT,与,SRT,的有效分离。,2,、缺点,运行启动时间长、控制要求高；,难以一次性实现达标排放；,处理效果受温度的影响大。,厌氧生物处理的发展,1,、历史沿革,问世至今已百余年；,经历四个不同发展时期：,20,世纪,20,年代前：主要用于生活污水（粪便）处理。如法国的自动净化器（,1881,年）、英国的化粪池（,1895,年）和德国的,Imhoff,池（,1905,年）；,20,世纪,50,年代前：应用于污泥的稳定化处理（普通污泥消化池）；,20,世纪,50,年代后：应用于各种高浓度有机（工业）废水处理。,20,世纪,70,年代后：开发和应用新型、高效厌氧处理工艺，应用迅速推广。,2,、工艺类型,第一代厌氧反应器工艺（传统型污泥消化池和废水厌氧反应器）：,20,世纪,5060,年代前应用于污泥的稳定化和污水处理处理；时间长、容积大、效率低。,HRT=SRT,；,第二代厌氧反应器工艺（两相及,UASB,工艺等）：,20,世纪,70,年代后应用于污水处理；时间短、容积大大缩小、效能提高。,SRT,HRT,（,SRT,与,HRT,分离）；,第三代厌氧反应器工艺（分相多级工艺等）：,20,世纪,90,年代后应用于高浓度有机废水处理；时间更段、容积更小、效能更高。,SRT,HRT,（,SRT,与,HRT,分离、微生物分相、复合流态）。,3,、应用现状,污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称为消化。,消化过程,液化,(,酸化,),液态污泥的,pH,迅速下降，转化产物中有机酸是主体,气化,(,甲烷化,),产生消化气，主体是,CH,4,两阶段:,四阶段:,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 类醛类等,H,2,，CO,2,乙酸化,乙酸细菌,乙酸,甲烷化,甲烷细菌,CH,4,甲烷细菌,CH,4,低温,1525，中温3035，,高温,5055,影响厌氧的环境因素,温 度,pH,氧化还原电位,有 毒 物 质,产酸菌：4.57.0，,产甲烷菌：6.58.0，最佳：6.57.5,碱度：2000,mg/l,不产甲烷菌：100100,mv,产甲烷菌：350 400,mv,甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过高的,SO,4,2-,，SO,3,2-,。,污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱度中和有机酸，其,pH,有可能维持在,6.8,以上，酸化和甲烷化两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。,厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出的热量少，反应速度低。,主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理。,影响甲烷菌生长的因素,pH：6.87.2,温度：,35,38,C、5255C,第二节 污水的厌氧生物处理方法,一、化粪池,化粪池例图,用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅式建筑。,二、厌氧生物滤池,优点：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。,缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其是下部，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。,特点：,1、生物浓度高，有机负荷率较高,2、抗冲击负荷能力高,3、无需回流，无污泥流失,4、升流式,SS200mg/l,类型,：,升流式,降流式,三、厌氧接触法,对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要搅拌、需要脱气。,主要特征：,在厌氧器后设沉淀池，污泥进行回流，使反应器内维持较高的污泥浓度，降低水力停留时间。,有关技术措施：,1、在反应器与沉淀池之间设脱气器,2、在反应器与沉淀池之间设冷却器（35-15），抑制甲烷菌活动,3、投加混凝剂,四、上流式厌氧污泥床反应器,(,UASB),试验结果证明，良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温度与,pH,的变化。,上流式厌氧污泥床反应器,结构,组成,：,集生物反应与沉淀于一体,1、进水配水系统：均匀布水、水利搅拌,2、反应区：颗粒污泥区 4080,mg/l,悬浮污泥区 1030,mg/l,3、,三相分离器：由沉淀区、回流缝、气封组成，将沼气、污泥和废水三相分离,4、,气室：集气,5、废水排出系统,颗粒污泥形成机理,颗粒污泥：密实、边缘圆滑的颗粒，直径为0.54,mm，、,反应区：颗粒污泥区和悬浮污泥区,形成机理：晶核假说,Lettinga,电中和作用,Mahoney,胞外多聚物架桥作用,Samson,影响颗粒污泥形成的因素,1、温度：中温或高温,2、接种污泥的数量和质量,3、碱度：7501000,mg/l,4、,废水性质：,C/N,高,5、水力负荷和有机负荷：,颗粒污泥的类型,颗粒污泥的类型,（,1,）杆菌颗粒：紧密球形颗粒，主要由杆状菌、丝状菌组成；颗粒直径,13mm,。,（,2,）丝菌颗粒：颗粒大致呈球形，主要由松散互卷的丝状菌组成，丝状菌附着在惰性粒子表面；颗粒直径,15mm,。,（,3,）球菌颗粒：精密球状颗粒，主要由甲烷八叠球菌组成；颗粒直径,0.11.5mm,。,颗粒污泥的形成过程,UASB,初次启动的操作原则,最初的污泥负荷低于,0.10.2kgCODcr/kgMLSS.d,；,在废水中原有和分解产生的,VFA,有效分解之前，不应提高反应器负荷；,反应器内的环境条件应控制在有利于产甲烷菌繁殖之范围内；,接种污泥量应尽可能多，一般应为,1015kgVSS/m3,；,控制一定的上升流速，允许多余（稳定差）的污泥洗脱掉，而截留重质污泥。,主要设计参数,表面水力负荷（上升流速,u,，,m/h,）；,有机容积负荷（,OLR,，,kgCODcr/m3.d,）；,反应区高度（,h,）。,形成絮凝性污泥层时：,u=0.5m/h,（最大,1.5m/h,），相应的,OLR,为,56 kgCODcr/m3.d,，反应区高度一般为,6m,为宜；,完全为颗粒污泥床时：,u=0.60.9m/h,（最大,1.5m/h,），相应的,OLR,为,1020 kgCODcr/m3.d,或以上，反应区高度一般为,3.56m,；,表面水力负荷（上升流速,u,，,m/h,）,重要的工艺设计参数；,决定,UASB,的截面积（,A,） ；,与颗粒污泥的沉降速度和进水水质有关。,有机容积负荷（,OLR,，,kgCODcr/m3.d,）,有机容积负荷（,OLR,，,kgCODcr/m3.d,）,重要工艺设计参数；,决定,UASB,的处理效能 ；,与所需达到的处理要求和进水水质有关。,三相分离器的设计,集气罩安装角度,= 4560,；,沉淀区表面水力负荷,0.7m3/m2.h,；,水流通过缝隙的流速,2.0m/h,；,集气室间缝隙的总截面积不小于反应器截面积的,15%20%,；,集气室高度,1.01.5m,；,气封交叉板重叠,1020cm,。,布水系统的设计,作用：均匀布水是保证处理效果的重要条件；,原则：采用大阻力配水系统；,方式：间歇式、脉冲式、连续式、组合式；,布置：多点布水，每个点的服务面积为,13m2,。,水封高度,作用：保证集气；,原则：不堵塞；,计算：,H=H1- H2=,（,h1+h2,）,-H2,。,沼气产量及其成分,1mol,（,16g,） 的甲烷相当于,64gCODcr,；,氧化,l.0gCODcr,或,BOD,5,可产生,0.35L,的,CH,4,；,CODcr,浓度越低，单位重量有机物的产气率越高。在实际工程中，高浓度有机废水的产气率能接近理论值，而低浓度有机废水则一般低于理论值；,稳态运行时，沼气中的,CH,4,含量和,CO,2,的含量基本稳定。甲烷的含量一般为,65%75%,，二氧化碳的含量为,20%30%,。当沼气中含有,H,2,S,气体时，反应器将受到严重的抑制而使甲烷和二氧化碳的含量大大降低。,上流式厌氧污泥床滤层反应器,(,UBF),UASB+AF,EGSB,反应器,IC,反应器,五、分段厌氧处理法,第一段：水解和液化有机物为有机酸；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：保持严格的厌氧条件和,pH，,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。,六、厌氧生物转盘,厌氧生物转盘与好氧生物转盘大体相同，微生物附着在惰性的介质上，它完全或部分淹没在水中，废水中同时保持一定数量的悬浮物。,七、厌氧流化床法,厌氧流化床法与好氧流化床法相似，但它是在厌氧条件下，封闭水力循环式的生物滤池反应器。,八、厌氧折流板反应器（,ABR）,第三节 厌氧生物处理法的设计,一、流程和设备的选择,处理工艺的选择,消化温度,采用单级或两级,(段),消 化,内容,二、厌氧反应器的设计,计算确定反应器容积的常用参数是负荷率,N,和消化时间,t,，,公式为：,产气量一般可按,0.40.5,m,3,/kg(COD),进行估算。,三、 消化池的热量计算,包括将废水提高到池温所需的热量和补偿池壁、池盖所散失的热量。,提高废水温度所需的热量为,Q,1,：,通过池壁、池盖等散失的热量,Q,2,与池子构造和材料有关，可用下式估算：,第四节 厌氧和好氧技术的联合运用,有些废水含有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过好氧菌进一步分解。,采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达到生物脱氮的目的,(,A/O,法),。厌氧,-,缺氧,-,好氧法,(,A/A/O,法),和缺氧,-,厌氧,-,好氧法,(,倒置,A/A/O,法),，可以在去除,BOD,和,COD,的同时，达到脱氮、除磷的效果。,习题和思考题,试比较好氧生物处理与厌氧生物处理共同点与不同点。,影响厌氧生物处理因素有哪些？,UASB,反应器有哪几部分组成？各自的主要功能是什么？ 。,试比较几种厌氧处理方法的优缺点及适应条件,计算题,某工业废水水量为,Q=500m3/d,，进水,COD=36000mg/L,。厌氧生物处理温度为,t=28,，水力停留时间（,HRT,）为,T=5,天，泥龄为,C,=15d,，产率系数为,Y=0.021,，微生物的自身衰减系数,Kd,=0.028d-1,，,COD,去除率为,=80%,，消化气中的甲烷含量为,65%,，试计算该处理工艺的日产气量。,某工业废水量为,Q=500m3/d,，进水,BOD5=8500mg/L,，经模型试验，在,BOD5,容积负荷,0.72kg/m3d,的条件下（以,BOD5,去除量为基础的容积负荷），厌氧消化处理出水中,BOD5,的浓度为,850mg/l,，处理过程中的消化温度为,35,，试计算厌氧反应器所需的容积及停留时间。,本章导读书目,1 高廷耀等主编. 水污染控制工程（下）. 北京：高等教育出版社，1999,2 沈耀良等. 废水生化处理新技术理论与应用. 北京：中国环境科学出版社，2001,3 张西衡等. 水污染控制工程. 修订版(第二版). 北京：冶金工业出版社，1998,4 顾夏声等编著,.,水处理工程. 北京：清华大学出版社，1985,