固废课程设计

摘要

近二十多年来，世界上的能源问题突出，而随着生物学、生物化学等学科的发展和工程实践经验的积累，新的厌氧处理工艺和构筑物不断地被开发出来，新工艺克服了传统的缺点，使得厌氧生物处理技术的理论和实践都有了很大的进步，并在处理高浓度有机污水方面取得了良好的效果和经济效益。因此，人们越来越重视厌氧消化池的应用——主要应用于处理从污水中分离出来的有机污泥、含有机固体物较多的污水和浓度很高的污水。除此之外，厌氧接触工艺也以被成功地应用于肉类食品工业废水和其他含有高浓度可溶性有机物废水的处理。

第一章设计概况说明

一、题目：污泥厌氧消化池设计

二、内容：设计日处理240M3的中温定容式污泥厌氧消化池。（100 M3左右）

三、原始数据及操作条件要求

(一)污泥的含水率96.5%，污泥全年平均温度25°C，日平均最低温度23°C；

(二)大气的全年平均温度21°C，土壤冬季计算温度10°C，冬季冻土深度0.6米，

土壤全年平均温度23°C，冬季室外计算温度3°C；

(三)当地底下水位深度7米（距地表）；

(四)采用中温消化，消化温度控制在33—35°C，消化池需加热和搅拌。

四、污泥厌氧消化的概述

(一)基本定义；

早期的厌氧生物处理研究针对污泥消化，即在无氧的条件下，由兼性厌氧细菌及专性厌氧细菌降解有机物使污泥得到稳定，其最终产物是二氧化碳和甲烷气（或称污泥气、消化气）等。所以污泥厌氧消化过程也称为污泥生物稳定过程。

(二)处理的对象

污泥厌氧消化法的处理对象主要是初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥、食品废料、生活污水污泥以及高浓度生产污水（如屠宰场，食品厂污水等）。特别对于处理那些BOD极高的，在缺氧的情况下易于分解的生产污水非常有效。

污泥的厌氧消化与污泥的好氧消化一样，都是稳定污泥的有效方法。消化后的污泥可作为农业或其他方面的利用，生产的污泥可作为能源或化工原料，实现了无害化和资源化。因而，厌氧消化法是污泥处理的基本方法。

(三)意义作用;

污泥的厌氧消化是稳定污泥的一种方法。消化后的污泥可以作为农业或其他方面的利用，生产的污泥可以作为能源或化工原料，实现了无害化和资源化。

(四)有机物厌氧消化（厌氧发酵）的基本原理；

有机物在厌氧条件下消化降解要经过高分子有机物的水解，挥发性有机酸、醇类的生成和产甲烷、二氧化碳等三个过程。犹豫这三个过程分为两个阶段，既酸性消化阶段和碱性消化阶段。

1.酸性消化阶段

高分子有机物必须首先由细菌分泌的胞外酶水解成简单的有机物才能进入细胞体内进行代谢。太厌氧条件下，犹豫产酸菌分泌的外煤的作用，含碳有机物被水解成单糖，

蛋白质被水解成肽和氨基酸，脂肪被水解成丙三醇、脂肪酸。此水解产物再进入各类产酸菌的体内，被代谢成跟简单的丁酸、丙酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类、醛类、氨、二氧化碳、硫化物、氢等，同事释放出能量。

在酸性消化阶段，犹豫有机酸的形成和积累，pH值可下降至6一下。此后随着有机酸和溶解性含氮化合物的分解，酸性逐渐减弱，pH值回升到6.5~6.8左右。

2.碱性消化阶段

这一阶段就是对酸性消化阶段的嗲写产物，在甲烷菌的作用下，进一步分解成生物气的阶段其产生的生物气主要盛饭是甲烷、二氧化碳、及少量氨和硫化氢等。

甲烷菌属于专性厌氧菌，其特点是：（1）对培养的要求不高，一般的营养盐类、二氧化碳、醇和氨都可作为碳、氮源；（2）随pH值得使用范围很窄，适宜的pH值范围在6.4~7.8之间，最佳pH值为6.8~7.2；（3）对温度的适应性较弱，甲烷菌在一定温度内被驯化后，温度波动2℃就可破话消化作用；（4）甲烷菌的世代时间较长，一般俄日4~6天，繁殖一代；（5）甲烷菌的专一性很强，每种甲烷菌只能代谢悠闲的几种底物。因此，在厌氧条件下有机物转化往往是不完全的。

由于甲烷具有以上特点，甲烷消化阶段基本上控制着厌氧消化的整个过程。虽然厌氧消化可分为酸性消化和碱性消化，但是在连续消化的过程中，二者是同时进行的，并且保持着某种程度的动态平衡。这一动态平衡一旦被pH值、温度、有机物负荷等外外加因素所破坏，则碱性消化阶段往往即刻停止，起结果将导致低级脂肪

酸的积存和厌氧消化进程的失常。

（五）影响厌氧消化的因素；

1.温度温度是影响消化的主要因素。温度适宜时，细菌发育正常，有机物分解

完全，产气量高。细菌对温度的适应性可分为低温、中温和高温三区。低温消

化一般不控制消化温度；中温消化30℃~35℃；高温消化50℃~56℃。事实上，在0℃~56℃的范围内，甲烷菌并没有特定的温度限制。然而，在一定的温度

范围内被驯化以后，温度升降两度，都可严重影响甲烷的消化作用。尤其是高

温消化，对温度变化更为敏感。因此在运行时，应保持温度不变。

2.污泥投配率投配率是指每日加入消化池的新鲜污泥体积与消化池体积的比

率，以百分数计。投配率大，有机物分解程度降低，产气量下降，所需消化池

容积小；头哦诶率小，污泥中有机物分解程度提高，产气量增加，但所需的消

化池容积大，基建费用增加，

3.搅拌搅拌可以使新鲜的污泥与熟污泥均匀接触，加速热传导；均匀的提供给

细菌以养料；打碎消化池液面上的浮渣层，使整个池子处于消化活跃状态，以

提高消化池的负荷。

4.营养与C/N 消化池的营养由投配污泥供给，各基质中的含贪凉见下表：

C/N太高，细菌的单量不足，消化液缓冲能力低，pH值容易降低。C/N太低，含氮量过高，pH值可能上升到8.0以上，脂肪酸的铵盐要积累，使有机物的分解受到限制。对于污泥消化处理来说，C/N为（10~20）：1较合适。

5.酸碱度酸碱度影响消化系统的pH值和消化液的缓冲能力，因此消化系统中

对碱度有一定要求，

6.有机毒物含量城市污水由于有工业废水排入，使污泥中含有重金属盐类和有

毒物质，当这些物质含量达到一定浓度时，将对甲烷细菌的生长发育产生抑制

作用，这个浓度成为允许浓度。

7.CO

2/CH

4

的比值当污泥性质稳定时，消化正常的情况下，CO

2

/CH

4

的比值也是