当代给水与废水处理原理_高良敏_厌氧生物处理法.pptVIP

* 当代给水与废水处理原理 安徽理工大学地球与环境学院 高良敏 博士、教授 第十章 厌氧生物处理法 20世纪70年代以来，由于城市的扩大和工业的迅速发展，有机废水量急剧增加，如仍用需氧法处理则需要消耗大量的能量。随着全球性能源问题的日益突出，在废水处理领域内，人们便逐渐对厌氧生物处理工艺产生了新的认识和估价。 本章主要内容： §10-1 厌氧生物处理法的基本原理和流程 §10-2 厌氧过程动力学 §10-3 厌氧活性污泥法 §10-4 厌氧生物膜法 §10-5 厌氧处理法的运行与管理 第十章 厌氧生物处理法 缺点 厌氧生物处理法 主要优点 第十章 厌氧生物处理法 主要优点： ⑴能耗低；可回收生物能源(沼气) ⑵每去除单位质量底物产生的微生物(污泥)量少； ⑶而且由于处理过程不需要氧，所以不受传氧能力的限 制，因而具有较高的有机物负荷的潜力。 厌氧生物处理法的缺点： 处理后出水的COD、BOD值较高，水力停留时间较长并产生恶臭等 §10-1 厌氧生物处理法的基本原理和流程 基本原理 将有机物在厌氧条件下的降解过程分成三个反应阶段: 第一阶段是，废水中的溶性大分子有机物和不溶性有机物水解为溶性小分子有机物。 第二阶段为产酸和脱氢阶段。水解形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸，如乙酸等。 第三阶段，即产甲烷阶段。产甲烷的反应由严格的专一性厌氧细菌来完成，这类细菌将产酸阶段产生的短链挥发酸(主要是乙酸)氧化成甲烷和二氧化碳。 不溶性有机物和大分子溶性有机物 水解阶段 （胞外酶作用） 简单溶性有机物 产酸脱氢阶段 （产酸细菌作用） 细菌细胞 其它产物 挥发酸 CO2+H2 产甲烷阶段 （产甲烷细菌作用） 细菌细胞 CH4+CO2 §10-1 厌氧生物处理法的基本原理和流程 甲烷的产生与形成途径 产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段,可能反应如下： 主要参与微生物统称为产甲烷菌 其特点有： 1）生长慢； 2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感。 §10-1 厌氧生物处理法的基本原理和流程 基本流程 ⑴厌氧处理中的发生生物氧化反应的主体设备。 ⑵促使反应器中主体液体与进水充分混合的设备或手段。 ⑶保持反应器中主体液体达到所需温度的设备。 ⑷pH值调节剂投加设备。 ⑸沼气的排放、贮存和利用设备。 ⑹废弃厌氧生物污泥的贮存和处理设备。 §10-1 厌氧生物处理法的基本原理和流程 厌氧生物处理工艺的发展简史： 人类第一次利用厌氧消化处理废弃物，是始于1881年——Louis Mouras的“自动净化器”。随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）； 50、60年代，特别是70年代中后期，随着能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以强化，出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理； 最近（90年代以后），随着UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了EGSB和IC反应器； §10-1 厌氧生物处理法的基本原理和流程 为解决消化池水力停留时间长的问题，近年来国内外进行了广泛的研究，出现了不少新的厌氧工艺和新型的厌氧反应器，其中包括： 两相厌氧法(two-phase anaerobic treatment process) 这种工艺也称两段(twostage)厌氧法，是根据产甲烷细菌与其它非产甲烷细菌在生长特性方面的差异建立起来的 厌氧接触法(anaerobic contact process) 这种工艺也称厌氧活性话泥法，像需氧活性污泥法那样，在消化池出水端设置污泥沉淀池，将沉淀的厌氧生物污泥回流入消化池中，以此来提高消化池中的污泥停留时间 生物膜反应器 采用生物膜反应器提高污泥的停留时间及污泥浓度，这类反应器有厌氧填充床(anaerobic packed bed)、厌氧膨胀床/流化床(anaerobic expanded/fluidized bed)、厌氧生物转盘(anaetobic rotating)等 上流式厌氧污泥床反应器(upflow anaerobic sludge blanket reactor) 这种反应器是在上流式厌氧填充休的基础上发展起来的 §10-2 厌氧过程动力学 厌氧过程动力学涉及： 底物的降解 微生物的生长 甲烷的生成 §10-2 厌氧过程动力学 底物降解和微生物生长动力学 厌氧处理过程中底物降