厌氧生物处理法511-141.ppt

厌氧生物处理的背景 3. 厌氧法特点 （1）优点 能耗低（不需O2，产生CH4） 污泥产量少（比好氧少3-20倍） 能处理难降解有机物 （2）缺点 生化复杂，微生物配合平衡难控制，需要技术要求高。 环境要求严格，导致厌氧反应器运行和应用受限。 出水水质较差，需接好氧处理工艺。 气味大 氨氮去除效果不好。 4. 原理 两阶段 三阶段 四阶段 （3）四阶段理论 从两阶段到三、四阶段理论的过程，是对厌氧消化不断深化认识的过程，也反映出有机物厌氧消化过程是不同微生物菌群协同作用的结果，是一个极为复杂的生化过程。 5. 厌氧过程中的物质转化 有机物 硫酸盐、重金属 硝酸盐 难降解物质 2、产氢产乙酸菌： 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。 主要的产氢产乙酸反应有： 2、产氢产乙酸菌： 注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。 主要的产氢产乙酸细菌多为：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。 3、产甲烷菌 20世纪60年代Hungate开创了严格厌氧微生物培养技术之后，对产甲烷细菌的研究才得以广泛进行； 主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化过程得以顺利进行； 主要可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌，或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌；一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）和Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，特别是后者，因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质，一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解； 在生物分类学上，产甲烷菌（Methanogens）属于古细菌（Archaebacteria），大小、外观上与普通细菌（Eubacteria）相似，但实际上，其细胞成分特殊，特别是细胞壁的结构较特殊； 在自然界的分布，一般可以认为是栖息于一些极端环境中（如地热泉水、深海火山口、沉积物等），但实际上其分布极为广泛，如污泥、瘤胃、昆虫肠道、湿树木、厌氧反应器等； 产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在-150?-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达4?6天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。 9.2 厌氧消化的影响因素与控制要求 甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。 温度因素 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 搅拌和混合 营养与C/N比 氨氮 有毒物质 酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用 1.温度因素 温度与有机物负荷、产气量关系见图3 消化温度与消化时间的关系见图4 厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感，温度的突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。 根据采用消化温度的高低，可以分为常温消化（10~30℃ ）、中温消化（35℃左右）和高温消化（54℃左右）。 温度与有机物负荷、产气量关系 消化温度与消化时间的关系 高温消化的反应速率约为中温消化的1.5-1.9倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较低。 当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，高温消化可取得较好的卫生效果，消化后污泥的脱水性能也较好； 随着新型厌氧反应器的开发研究和应用，温度对厌氧消化的影响不再非常重要（新型反应器内的生物量很大），因此可以在常温条件下（20~25?C）进行，以节省能量和运行费用。 2.生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 3. 搅拌和混合 （1）搅拌的目的 物料分布均匀，增加微生物与物料的接触，并使消化产物及时分离，从而提高消化效率、增加产气量。 (2)搅拌的方式 气体搅拌----将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。 机械搅拌----机械搅拌时机械搅拌器安装在消化池液面以下，定位于上、中、下层皆可，如果料液浓度高，安装要偏下一些 泵循环----泵循环指用泵使沼气池内的料液循环流动，以达到搅拌的目的。 4. 营养物质 最重要的是碳素和氨素两种营养物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的氮素和碳素。 表4给出了常用沼气发酵原料的碳氮比。 C/N比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。 C/N比过