0 e/ q' `3 \* D9 W, G% @" G9 u
; \9 K: } S+ `+ X2 E# O' j
' e, V0 d( }, L6 v! `
利用微生物生命过程中的代谢活动,将有机物分解为简单无机物,从而去除水中有机物污染的过程,称为废水的生物处理。根据代谢过程对氧的需求,微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。
5 J" N# E% S( }' k+ F/ P( E# a8 O# v w6 Q- ?
厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧的情况下,把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物包括大量的生物气(即沼气)和水。$ ?* g' c- O! N* O& V/ H. {& x
/ W7 M* @4 t8 E9 w
厌氧是一种低成本废水处理技术,把废水治理和能源相结合,特别适合发展中国家使用。0 R) r( }: h+ `9 g% o" f
, n" M7 W7 w2 Q7 A6 H- W, o( E3 M. `# `( q
& r1 S V& Z: p2 W
1、优势:
& k) a6 ~! N6 {1 G* b7 n& L2 w( U9 H* M
1)可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术,具有良好的社会、经济、环境效益。! w+ ~7 T6 ?$ i; G r
. W; q* w7 C% v# M# r7 n
2)耗能少,运行费低,对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺1/3.9 F- t& T6 ]& t! E% g
3 A: j5 F$ O4 y% q e
3)回收能源,理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3),高于天然气(3.93×10-1J/m3)。以日排10tCOD工厂为例,按COD去除80%,甲烷为理论值80%计算,日产沼气2240m3,相当于2500m3天然气或3.85t煤,可发电5400Kwh." {+ Y4 W6 v4 Y# L; y, C
1 B7 k$ @0 `: h4)设备负荷高、占地少。! R: h9 [+ L: U
( @6 F: x4 `1 S1 b5)剩余污泥少,仅相当于好氧工艺1/6~1/10.8 i- ]( O; V1 o
7 e/ N- u" H! Z4 D0 o3 `
6)对N、P等营养物需求低,好氧工艺要求C:N:P=100:5:1,厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1。
$ k2 {7 o+ Z/ B! F4 u% Q2 B. M
8 a, p) }! e6 {7)可直接处理高浓有机废水,不需稀释。
* Z8 ^9 U$ {% r% Z6 G- {1 H# n/ _ p& M
8)厌氧菌可在中止供水和营养条件下,保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。
; m# K6 h' P/ i9 F3 a, b. ] a9 J8 k. Y0 t& o5 \" @
9)系统灵活,设备简单,易于制作管理,规模可大可小。; u, A3 u+ y- h7 Y+ j
q* N2 r' P+ z
2、厌氧不足
. h' L$ k9 r4 K2 z1 S& M# ~ D. T7 s7 C8 ]
1)出水污染浓度高于好氧,一般不能达标;
2 g0 x; E$ m4 }( O& B
w# n1 e" I' q/ E2)对有毒性物质敏感;
$ l1 B% ]3 i; K4 _2 t. h
, o, C u5 ~8 `5 T' ?( i3)初次启动缓慢,最少需8-12周以上方能转入正常水平。/ V' D- l, Z0 t+ u; w2 G, J+ @
- u- D t! t) y, t- g
. m* T E+ `- M& A* G
% Q2 s* D# I. p% b5 H厌氧反应过程是对复杂物质(指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中)生物降解的复杂的生态系统。其反应过程可分为四个阶段:1 E; j8 V' \/ R6 Q
( q+ n8 @/ I9 C8 y; L6 ~
1)水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如:纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等,这些小分子的水解产物能被溶解于水,并透过细胞为细胞所利用。
8 C8 E0 y6 T/ H9 F
& `' y _. f2 e& ^2)发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物,并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸(VFA)醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。4 {- z! f. R, q- t( Z$ M& c
# L: U0 S# e% \4 U+ x, n3 `2 L
3)产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。( h# g1 c' i0 m. ~: l4 U
( T4 y( ]% \; W/ g
4)产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。原理图如下:
% b2 `3 ] k0 i5 N! e( ^
1 g+ w B4 G5 ya、 水解阶段——含有蛋白质水解、碳水化合物水解和脂类水解。5 t% J6 e1 Z7 V6 f& r
: T% d' b; C. V: [, `+ m
b、 发酵酸化阶段——包括氨基酸和糖类的厌氧氧化,以及较高级脂肪酸与醇类的厌氧氧化。. U" S; @$ W! g! C/ c' ^, E
* q0 S+ U( n0 L" t7 y" p+ gc、 产乙酸阶段——含有从中间产物中形成乙酸和氧气,以及氢气和二氧化碳形成乙酸。1 F9 o* }' h& P2 _3 J) _0 B8 g% r
6 z1 E: q& e1 d! }
d、 产甲烷阶段——包括从乙酸形成甲烷,以及从氧、二氧化碳形成甲烷。废水中有硫酸盐时,还会有硫酸盐还原过程,如虚线所示。
8 f! _. ^2 ^9 t' v V( E! v$ H: w; i& r% R# _
9 d7 H1 C* [8 m5 l6 W, @. b# E
6 x2 x, [7 ? P' r R" n$ K
1、普通厌氧反应池, @* g; K% \8 K+ z! e) q$ ]" O
. V: X3 ?. b0 {2 |2 ?
2、厌氧接触工艺
& c% |: G4 Y0 Q/ }! S8 U, H
7 x) S+ c2 N/ f8 i/ O3、升流厌氧污泥库(UASB)反应器
& d7 I/ R& ~" P" b) h- a
& e9 E/ v% N. b5 c8 S4 e3 |$ @4、厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)
( H# A7 ^ f/ x, {2 f0 r }
& {, S; X% m6 _5、厌氧滤料(AF)
1 M# [2 u1 k4 V( j
5 v4 V, m1 ?) ^% p8 C7 v2 ]6、厌氧流化库反应器$ k: p8 z, R$ D& |% |: Z7 l: H
$ M8 V* S/ o! s0 Z7、厌氧折流反应器(ABR)# O, Z" H! f3 ~; @' l! E
/ D$ x8 W" k. _. X4 f% A$ z8、厌氧生物转盘
. e# p. J8 Z& d4 c
8 m' f( x% @. G1 W8 ^9、厌氧混台反应器等
, }- b% J: a; Y: S; O( |; j
- t6 R) S) j6 Q1 E8 x
; A, \ M+ U# [
% X. j4 l7 y2 s1、温度: M7 t% D& N. l1 _5 b4 _
& a( l3 a. I8 \; M# J$ J, H( `, r
按三种不同嗜温厌氧菌(嗜温5-20℃嗜温20-42℃嗜温42-75℃)工程上分为低温厌氧(15-20℃)、中温厌氧(30-35℃)、高温厌氧(50-55℃)三种。2 ~4 o5 D# A% X2 T
8 d$ J3 ^9 u+ B7 s$ g1 O! w5 z, S温度对厌氧反应尤为重要,当温度低于最优下限温度时,每下降1℃,效率下降11%。在上述范围,温度在1-3℃的微小波动,对厌氧反应影响不明显,但温度变化过大(急速变化),则会使污泥活力下降,度产生酸积累等问题。: w: t. q ^5 }
9 V' X) B: y# v& d' B1 S' y2、PH8 U+ X5 p( I( T% p' [
2 M4 J; t3 `% J0 _# v, H e
厌氧水解酸化工艺,对PH要求范围较松,即产酸菌的PH应控制4-7℃范围内;完全厌氧反应则应严格控制PH,即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。
" K' t4 P# O0 l9 i9 S3 Y7 `% L' W) N- t! |: F9 b8 U
3、氧化还原电位
( Z- k' z, |- L! E/ R6 E& }8 g* E- S) r! Y* v
水解阶段氧化还原电位为-100~+100mv,产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-150~-400mv。因此,应控制进水带入的氧的含量,不能因以对厌氧反应器造成不利影响。, _5 Z6 {$ u: E8 y& J2 X: R; ]
% X C2 |( G- w8 ]$ ?
4、营养物
# D# f( Q5 e: ~. y8 ^$ c: d
% j' N6 g$ v5 b- ^- D4 r厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。3 T [& e _" t5 ~0 i1 X( |% X( Y
0 J& l8 Z+ g1 K/ N1 f+ q3 q. x5、有毒有害物
* y1 l( M6 `- L3 n; P" V7 F: [2 G2 h c) p! _
抑制和影响厌氧反应的有害物有三种:' o# g. i4 n! ]) L1 ~! h
& i: z. ^# K* K; g3 S, ?# w
1)无机物:有氨、无机硫化物、盐类、重金属等,特别硫酸盐和硫化物抑制作用最为严重;
+ @! x/ f3 u* Y; o! R8 c* y
# |- k9 o1 y5 f3 X. Z7 q7 `2)有机化合物:非极性有机化合物,含挥发性脂肪酸(VFA)、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。7 a* J+ ~7 N+ E+ x' ?- B f) p0 Z* D
. z" W, g4 t+ u) t8 C; ]4 j4 P; ^
3)生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。
+ t' X. n% R4 e9 p* {9 C& m. w z" R8 [' X
6、工艺技术参数3 t$ d% E2 }: x1 Q! {: v
' s6 H% ]8 J0 a: n0 ?1)水力停留时间:HRT" L8 M2 o; ~6 ~, n& q
9 v1 G5 M% y: |8 g8 v7 G1 z) |) T2)有机负荷
9 K {& o7 I1 H
( O/ e2 y9 F& E# V" g& F" T$ s5 m3)污泥负荷4 K; X% a' E! C/ n% v& w5 q
) }9 S% K' x8 y! W
% a3 d& t9 C3 Z, |; c2 N
: r. X( d {5 _; l' D& [. _8 y ^1、接种污泥( ?0 h$ Y7 O9 b- D- m0 H0 w
+ B0 a" r O1 o# Y* ~" m
有颗粒污泥时,接种污泥数量大小10-15%.当没有现成的污泥时,应用最多的是污水处理厂污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成。9 Z' j. v. j6 r3 a
- E: k" `+ G7 ]- z& J$ N
没有消化污泥和颗粒污泥时,化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种,,也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接种污泥,但启动周期较长。# y( [" v( M4 k7 S
% c v8 H- p" N9 m污泥接种浓度至少不低10Kg·VSS/m3反应器容积,但接种污泥填充量不大于反应器容积60%。污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反应器内。7 ~+ i8 [# b* f3 B; h
2 a& L4 V- N2 p' q6 |( W1 v+ ]2、接种污泥启动
8 H( t7 b j2 O7 B9 V
2 j1 N# G* v9 m启动分以下三个阶段进行:7 k, J% [8 f& {; e9 P
$ ^( X* _+ o3 C2 y$ h6 F- x
1)起始阶段——反应池负荷从0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥负荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d开始。进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L,并按要求控制进水,最低的COD负荷为1000mg/L。进液浓度不符合应进行稀释。7 K1 X3 B% ^" V
0 H0 g6 d! ~+ h2 ]3 ?7 D- i进液时不要刻意严格控制所有工艺参数,但应特别注意乙酸浓度,应保持在1000mg/L以下。进液采用间断冲击形式,即每3~4小时一次,每次5-10min,之后逐步减断间隔时间至1小时,每次进液时间逐步增长20~30min。起始阶段,进水间隔时间过长时,则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次,每次3~5min。7 d% S( o- l5 W5 H: g( M& f* ?
5 [) P, q# T7 d. Z# C+ X3 ]2)启动第二阶段——当反应器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3d时,这一阶段洗出污泥量增大,颗粒污泥开始产生。一般讲,从第一段到第二段要40d时间,此时容积负荷大约为设计负荷的50%。
5 M1 `* a6 }6 Y# | D) T' U* \- L$ D) z$ {8 v, Y
3)启动的第三阶段——从容积负荷50%上升到100%,采用逐步增加进料数量和缩短进料间断时间来实现。衡量能否获进料量和缩短进料时间的化验指标定控制发挥性脂肪酸VFA不大于500mg/L,当VFA超过500-1000mg/L,厌氧反应器呈现酸化状态,超过1000mg/L则表明已经酸化,需立即采取措施停止进料,进行菌种驯化。一般来讲第二段到第三段也需30-40d时间。' M/ V5 r6 t8 \. e* L
/ Z5 C/ l- D, C: F3 @3、启动的要点
, P, ~) Q" P0 O! J! G- J" K
. @! ~. w0 f- K% W5 F1)启动一定要逐步进行,留有充裕的时间,并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标。8 B3 ?; Y) u2 ~! Z$ T
. `5 W" c: ]9 @
因为启动实际上是使细菌从休眠状态恢复,即活化的过程。启动中细菌选择、驯化、增殖过程都在进行,原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。因此,这时负荷一般不能高,时间不能短,每次进料要少,间隔时间要长。
% { A2 C/ R8 g* U# X, S. k
: ?3 ~0 J7 R) h0 O( j2)混合进液浓度一定要控制在较低水平,一般COD浓度为1000-5000mg/L,当超过5000mg/L,应进行出水循环和加水稀释至要求。
6 s: H: J$ T8 k! d9 O7 Z: t" r. g: i. j' l- P# T k& f; Q* |
3、若混合液中亚硫酸盐浓度大于200mg/L时,则亦应稀释至100mg/L以下才能进液。6 e% R+ i- B+ S% o- x- E5 q$ Z
2 Y& c* q, V8 A6 _$ ~
4、负荷增加操作方式:启动初期容积负荷可从0.2-0.5kgCOD/m3·d开始,当生物降解能力达到80%以上时,再逐步加大。$ u. |0 n5 g4 E {: |% Y* w
+ G7 f7 S- v0 X* j, n7 L
若最低负荷进料,厌氧过程仍不正常COD不能消化,则进料间断时间应延长24h或2-3d,检查消化降解的主要指标测量VFA浓度,启动阶段VFA应保持在3mmoL/L以下。' U4 r/ q5 K7 _
3 D2 i% b. t3 E" S9 R1 d5 `9 h5、当容积负荷走到2.0kgCOD/m3d后,每次进料负荷可增大,但最大不超过20%,只有当进料增大,而VFA浓度且维持不变,或仍维持在<3mmoL/L水平时,进料量才能不断增大进液间隔才能不断减少。
4 k. U: [. v) \1 m3 F* Z; ~
& ?: C: r% |6 Q. T Q* V2 p F$ W2 B2 f& G8 x
, F' g& W4 ~7 N% l) w% h, R' _存在问题 | | | | 1、营养物不足,微量元素不足; 2、进液酸化度过高; 3、种泥不足。 | 1、增加营养物和微量元素; 2、减少酸化度; 3、增加种泥。 | | 1、反应器污泥量不够; 2、污泥产甲烷活性不足; 3、每次进泥量过大间断时间短。 | 1、增加种污或提高污泥产量; 2、减少污泥负荷; 3、减少每次进泥量加大进泥间隔。 | | 1、温度不够; 2、产酸菌生长过快; 3、营养或微量元素不足; 4、无机物Ca2+引起沉淀。 | 1、提高温度; 2、控制产酸菌生长条件; 3、增加营养物和微量元素; 4、减少进泥中Ca2+含量。 | | 1、气体集于污泥中,污泥上浮; 2、产酸菌使污泥分层; 3、污泥脂肪和蛋白过大。 | 1、增加污泥负荷,增加内部水循环; 2、稳定工艺条件增加废水酸化程度; 3、采取预处理去除脂肪蛋白。 | | 1、负荷过大; 2、过度机械搅拌; 3、有毒物质存在。 4、预酸化突然增加 | 1、稳定负荷; 2、改水力搅拌; 3、废水清除毒素。 4、应用更稳定酸化条件 |
7 q1 J6 Z3 C* Z7 N- R |
© 声明:本文仅表作者或发布者个人观点,与环保之家[2TECH.CN]无关。其原创性及陈述文字、内容、数据及图片均未经证实,对本文及其全部或部分内容、图片、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,仅做参考并自行核实。如有侵权,请联系我们处理,在此深表歉意。
|