厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法课件

n废水的厌氧处理主要用于废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理高浓度有机废水的前处理;n一、厌氧法的优点一、厌氧法的优点产生的沼气可用于发电或作为能源产生的沼气可用于发电或作为能源n沼气中的主要成分是甲烷，含量沼气中的主要成分是甲烷，含量5075%之间，之间，是一种很好的燃料。是一种很好的燃料。以日排以日排COD10t的工厂为的工厂为例，若例，若COD去除率为去除率为80%，甲烷产量为理论的，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于其热值相当于3.85t原煤，可发电原煤，可发电5400度电。度电。2 2对营养物的需求量少对营养物的需求量少n好氧方法好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为而厌氧方法为（350500）：）：5：1，相比而言对相比而言对N、P的需求要小的的需求要小的多多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。4 4产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低n繁殖慢；不需要曝气繁殖慢；不需要曝气 n基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点出水的有机物浓度高于好氧处理；出水的有机物浓度高于好氧处理；n发酵分解有机物不完全；发酵分解有机物不完全；对温度变化较为敏感；对温度变化较为敏感；n工业中需要设置进水的控温装置，工业中需要设置进水的控温装置，37。厌氧微生物对有毒物质较为敏感；厌氧微生物对有毒物质较为敏感；n但经过毒物驯化但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。高。n4. 4. 初次启动过程缓慢初次启动过程缓慢, ,处理时间长处理时间长n好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天天就可以培育就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要812周周才才可以培育成功可以培育成功 n5 5处理过程中产生臭气和有色物质处理过程中产生臭气和有色物质n臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体硫化氢气体以及硫醇硫醇、氨气、氨气、有机酸有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。（一）厌氧活性污泥的性质和组成（一）厌氧活性污泥的性质和组成n由由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒。形成的污泥颗粒。n呈呈灰色灰色至至黑色黑色，n有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；n颗粒厌氧活性污泥的直径在颗粒厌氧活性污泥的直径在05mm以上。以上。n微生物的组成主要有六种：微生物的组成主要有六种：n由外到内由外到内水解细菌水解细菌、发酵细菌发酵细菌、氢细菌和乙酸菌氢细菌和乙酸菌、甲甲烷菌烷菌 、硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌、厌氧原生动物厌氧原生动物其中其中产甲烷丝菌产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架是厌氧活性污泥的中心骨架n复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、水解阶段、发发酵阶段（又称酸化阶段）、酵阶段（又称酸化阶段）、 产乙酸阶段产乙酸阶段、产甲烷阶产甲烷阶段段n1水解阶段水解阶段n在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物n2 2发酵阶段发酵阶段 n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化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、氢气、氨等化碳、氢气、氨等复杂有机物复杂有机物1 1水解水解 2 2发酵发酵3 3产乙酸产乙酸硫酸盐还原硫酸盐还原4 4产甲烷产甲烷4 4产甲烷产甲烷硫酸盐还原n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胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌乙酸菌。同时水中有硫酸盐。同时水中有硫酸盐时，还会有时，还会有硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。参与产乙酸过程。n乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷乙酸、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和以及甲烷菌甲烷菌细胞物质。细胞物质。n经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢经过这些阶段大分子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量的厌氧污泥。气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。n其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废废水水调节池调节池热热交交换换器器37厌氧活性厌氧活性污泥反应器污泥反应器气柜气柜沉淀池沉淀池出出水水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥n主要指主要指厌氧滤器（厌氧滤器（AF）沼气出水 进水n工作原理工作原理n2 2级级( (平流沉淀平流沉淀+ +厌氧污泥消厌氧污泥消化化) )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应器化粪池化粪池n缺点：缺点：污泥量少、污泥量少、易被带出，静态易被带出，静态消化消化 n克服了第一代的缺点，且处理污水 UASBUASB反应器反应器influentSludge bed污污泥泥沉沉降降沼气沼气阻挡阻挡收集收集effluenthttp:/www.fkk.co.jp/e/ourbusiness/water-body2-e.htmlhttp:/ 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n(3)Anaerobic fluidized bed biofilm reactorn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 UBF，不得已时结合厌氧处理与好氧处理先后不得已时结合厌氧处理与好氧处理先后处理，处理，现在厌氧反应器发展迅现在厌氧反应器发展迅速逐渐成为水处理的新的主速逐渐成为水处理的新的主力设备。力设备。n一级标准一级标准n废水废水磷磷含量在含量在005 5mg/Lmg/Ln氨氮氨氮 1515mgmgL L废废水水好好氧氧脱脱碳碳缺缺氧氧反反硝硝化化沉淀池沉淀池好好氧氧硝硝化化沉淀池沉淀池1好氧活性污泥回流缺氧活性污泥回流出水出水回流回流n(一一)微生物脱氮工艺微生物脱氮工艺n活性污泥法典型工艺活性污泥法典型工艺A/O工艺（工艺（缺缺氧、好氧工艺）氧、好氧工艺）n缺氧反硝化缺氧反硝化反硝化细菌（兼性厌氧菌）反硝化细菌（兼性厌氧菌）NONO3 3- -NN反硝化反硝化还原为还原为NN2 2，溢出水面释放到溢出水面释放到大气大气原水中原水中BODBOD回流出水中的硝化产物回流出水中的硝化产物n好氧脱碳硝化好氧脱碳硝化n脱碳脱碳氧化去除氧化去除CODn脱碳菌脱碳菌好氧好氧有机物呼吸有机物呼吸的细菌的细菌，以，以有机物为碳源有机物为碳源n硝化菌硝化菌好氧好氧氨盐呼吸氨盐呼吸的细菌的细菌，以，以碳酸盐为碳源碳酸盐为碳源n（NH4+NO2-NO3-)n硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；n有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速 ，硝化硝化菌氧利用不足，生长缓慢；菌氧利用不足，生长缓慢；n硝化脱氮时有时需要补碱（硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或或NaOH)n 硝化作用消耗碱（硝化作用消耗碱（NH4+、CO3-），），水水pH下降；下降；补充补充碳源、升高碳源、升高pHn硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗掉，硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗掉，如何解决如何解决n挂生物膜或投加悬浮填料挂生物膜或投加悬浮填料n定期投菌定期投菌好氧好氧脱碳脱碳硝化硝化滤池滤池进水进水厌氧厌氧反硝反硝化化 滤池滤池 补充反硝化菌的碳源！补充反硝化菌的碳源！利用进水中的BODn（BOD：N：P）100：5：1微生物除碳的同时吸收磷元素微生物除碳的同时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成用以合成细胞物质和合成ATP等，等，但只去除污水中约但只去除污水中约19左右左右的磷的磷。某些高含磷废水中残留的磷还相当高，故需用除磷工艺。某些高含磷废水中残留的磷还相当高，故需用除磷工艺处理。处理。n 1微生物除磷原理微生物除磷原理n依靠依靠聚磷菌聚磷菌（兼性厌氧菌）（兼性厌氧菌）聚磷，再从水中除去这些聚磷，再从水中除去这些细菌。细菌。n好氧时好氧时：大量繁殖（大量繁殖（消耗消耗好氧好氧状态能源状态能源聚聚-羟基丁二酸羟基丁二酸（PHB）， n 逆浓度梯度过量吸磷（逆浓度梯度过量吸磷（贮备贮备厌氧厌氧状态能源状态能源多聚磷酸盐多聚磷酸盐颗粒颗粒(即异染颗粒即异染颗粒) ）；）；n厌厌氧时氧时：正相反正相反不繁殖不繁殖，释放磷酸盐释放磷酸盐于体外（产生能量供于体外（产生能量供其其储备储备消耗消耗好氧好氧状态能源状态能源PHB）。有有机机基基质质 厌厌氧氧区区 好好氧氧区区 乙乙酸酸 P 聚磷菌 聚磷菌 O2 聚磷菌 聚磷菌产产酸酸菌菌聚聚PPHBPHB聚聚P聚聚P聚聚P聚聚P聚聚P部分回流部分回流做种做种大部分大部分（P）去除去除n常见的脱磷工艺如下图所示常见的脱磷工艺如下图所示进进水水厌氧放磷好氧聚磷出出水水部分污泥回流接种剩余污剩余污泥处理泥处理沉淀脱磷n由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因而必须控制适宜的由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因而必须控制适宜的水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。 好好氧氧生生物物处处理理 厌厌氧氧生生物物处处理理 备备注注 氧氧气气 需需 不不需需 温温度度 1040 3040 只只代代表表常常用用的的中中温温细细菌菌特特点点 pH 69 6.57.5 BOD5 5001500mg/L 之之间间 ， 不不 低低 于于50100mg/L 1500 mg/L 以以上上 BOD：N：P 100：5：1 （350500） ：5：1 工工业业废废水水常常需需要要额额外外补补充充氮氮磷磷源源 有关污废水中的毒物种类及浓度限制可参阅课本127、128表6-11、表6-12内容。