工学15污水的厌氧生物处理课件.ppt

集美大学 生物工程学院 刘启明 废水处理工艺中的厌氧微生物 产甲烷细菌（menthanogens） 产酸菌－非产甲烷细菌（non-menthanogens） 厌氧消化的影响因素与控制要求 甲烷化是厌氧消化的控制阶段，因此各项影响因素也以对甲烷菌的影响为准。 温度因素 搅拌和混合 营养与C/N比 有毒物质 酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用 温度因素 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 反应温度与反应时间的关系 搅拌和混合 搅拌可使消化物料分布均匀，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。同时，对消化池进行搅拌，可使池内温度均匀，加快消化速度，提高产气量。 消化池在不搅拌的情况下，消化料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层，严重影响消化效果。 污水处理厂污泥厌氧消化池的厌氧消化搅拌方法包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。 营养与C/N比 厌氧消化原料是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质，这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质 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比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。 有毒物质 有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂或有毒物质。 pH值和消化液的缓冲作用 1．由于pH的变化引起微生物体表面的电荷变化，进而会影响微生物对营养物的吸收； 2．pH除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而对微生物产生间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞； 3．pH强烈地影响酶的活性，酶只有在最适宜的pH值时才能发挥最大活性，不适宜的pH值使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。 一、流程和工艺设备的选择 二、厌氧反应器的设计 构造：池体、池盖（固定盖、浮动盖）、池底、集气罩； 加热方法：蒸汽直接加热、池外预热（投配池预热、热交换器预热）； 搅拌方法：水射器搅拌、螺旋桨搅拌、沼气循环搅拌； 容积设计：按投配比计算、按负荷率计算。 三、消化池的热量计算 1、加热生污泥所需热量 Q1=qc(T-T0) 2、消化池散热量的补充 Q2=KF(T-T’) 地上、地下分别计算 3、管道散热量的补充 Q3=0.1(Q1+Q2) 4、经验计算 Q=1.21 Q1 处理城市垃圾或高固体物质成分的分段式厌氧工艺 折流板式厌氧反应器 不同构造的折流板式厌氧反应器 20世纪80年代Stanford大学的Bachman和McCarty提出的一种新型高效厌氧工艺，结构上相当于多个上流式厌氧污泥反应器的组合，但在运行工艺上存在显著差异！ 由于污水的连续流动，沿程的每个反应室中可以单独驯化和培养出与流至该反应室中的污水的水质、环境条件相适应的微生物群，产酸菌和产甲烷菌在不同反应室各自呈不同比例分布，从而达到产酸相和产甲烷相的逐步分离。 反应器沿程各格产甲烷量（活性）对比 第三节 厌氧生物处理法的设计 * * 第15章 污水的厌氧生物处理 厌氧生物处理定义：厌氧生物处理是一种在厌氧条件下，利用厌氧微生物或兼性微生物对污水进行处理的经济、节能、有效并能实现污水能源化和资源化的方法。 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工艺 第三节 厌氧生物处理法的设计计算 厌氧消化的过程（四阶段） 水解 酸化 乙酸化 甲烷化 有机物 第一节 厌氧生物处理的基本原理 水解发酵阶段 产氢产乙酸阶段 产甲烷阶段 三阶段理论 厌氧过程中涉及底物的降解、微生物的生长和甲烷的生成三方面，其中甲烷的生成是整个反应过程的限制性阶段。 甲烷细菌对温度、pH值和有毒物质均较敏感（温度:35-38或52-55，pH:6.8-7.2）。 反应速度慢，主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和较高温的工业废水。 最佳温度：20~35℃ 最佳温度：30~38℃，50~55℃ 对温度的敏感性 不太敏感，最佳pH为5.5~7.0 敏感，最佳pH为6.8~7.2 对pH的敏感性 产酸菌 产甲烷菌 参数 厌氧消化机理示意图 厌氧生物处理的特点 优点 需要的能量少，产生甲烷是一种潜在的能源 产生的剩余生物污泥较少 负荷高