水体污染处理厌氧生物处理技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第10章 污水的厌氧生物处理
南京师范大学 地理科学学院环境系
第一节 厌氧生物处理技术简介 第二节 污水厌氧生物处理的基本原理 第三节 污水的厌氧生物处理方法 第四节 厌氧生物处理法的设计 第五节 厌氧和好氧技术的联合运用
1.1 厌氧-生物-发现-发展
沼气（Marsh Gas）发现
有机污染物降解
1.2 厌氧技术应用举例--污泥消化
两阶段理论:
消化 过程
液化(酸化) 气化(甲烷化)
液态污泥的pH迅速下降，转化 产物中有机酸是主体
产生消化气，主体是CH4
四阶段理论:
复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶 段、发酵阶段（又称酸化阶段）、 产乙酸阶段、产甲 烷阶段
1．水解阶段 在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子
90’s: 化工及石油化工：对苯二甲酸, 酚等 90 to 00’s: 厌氧生物修复：PCP（五氯酚）,
BTEX（苯系物） 厌氧新技术（ANAMMOX 反硝化等）
1.4 厌氧生物处理技术的进步
厌氧 生物 处理 技术
污泥与废水相分离 废水与污泥间传质
完成 由处 理污 泥向 处理 污水 间的
转化
颗粒化技术 强化传质
处理
1.3 厌氧生物处理技术发展历程
近期发展(创新期) – 1979：Lettinga首次发表上流式厌氧污泥床法 – 1984：Dranco厌氧生物处理程序应用于有机性废
弃物处理 – 1987：UASB法应用马铃薯淀粉及屠宰场废水处理 – 1988： Valorga厌氧生物处理程序应用于有机性
废弃物处理 – 1990s：UASB法应用造纸、脂肪酸及城市废水处
中期发展(成熟期) – 1920s：Buswell开始用厌氧消化槽处理工业废水及农
业废弃物 – 1927：Ruhrverband厂开始使用有加热装置之污泥厌
氧消化槽，并回收沼气用于发电 – 1950s：工业废水厌氧处理中污泥停留时间等控制参
数受到重视 – 1957年Coulter开发新式厌氧固定滤床法 – 1972年厌氧固定滤床法应用于工业废水处理 – 1974年Jeris开发厌氧流体化床法 – 1976：上流式厌氧污泥床法(UASB)应用于甜菜废水
厌氧与好氧COD平衡图
厌氧与好氧COD平衡图
1.5 厌氧生物处理技术的优、缺点
1．出水的有机物浓度高于好氧处理； 发酵分解有机物不完全； 2．对温度变化较为敏感； 工业中需要设置进水的控温装置，37℃。 3．厌氧微生物对有毒物质较为敏感； 但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力 常常会极大地提高。
理 – 1990s： Dranco程序设置共10厂 – 2000s： Valorga程序设置共12厂
厌氧处理技术推广应用发展过程
Originally: 污泥消化：剩余污泥处置
60 to 80’s: 农产品加工业 酵母, 制酒, 食品加工排水
80 to 90’s: 轻工及制药业 造纸废水、发酵废水、制药废水等
1.5 厌氧生物处理技术的优、缺点
2．对营养物的需求量少 好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧 方法为（350-500）：5：1，相比而言对N、 P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添 加或少添加营养盐。
3．产生的污泥量少，运行费用低 繁殖慢；不需要曝气 基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制 糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理 也存在缺点。
型 – 1895：Cameron建造处理量30 m3/d之化粪池并
取得专利 – 1901：首座厌氧滤床法运转成功 – 1904：Travis发明具固液分离功能之二段式化粪池 – 1905：Imhoff发明改良式化粪池 – 1914：美国75城市使用Imhoff式化粪池
1.3 厌氧生物处理技术发展历程
完成 由处 理高 浓度 污水 处理 低浓 度污 水的
转化
微生物学研究 降解机理研究
新技术 及工艺
厌氧生 物修复
以前通常能不用厌氧法处理的就不用，不得已时 结合厌氧处理与好氧处理先后处理，现在厌氧反应器 发展迅速逐渐成为水处理的新的主力设备。
厌氧生物处理典型工艺流程
气柜
废 水
调节池
热 ↑37℃ 交
厌氧反应器
1.5 厌氧生物处理技术的优、缺点
4. 初次启动过程缓慢,处理时间长 好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天 就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或 生物膜一般需要8-12周才可以培育成功。 5．处理过程中产生臭气和有色物质 是什么？ 臭气主要是SRB（脱硫弧菌）形成的具有臭味的 硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等的臭气。 同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应 形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较 深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。
第一节 厌氧生物处理技术简介 第二节 污水厌氧生物处理的基本原理 第三节 污水的厌氧生物处理方法 第四节 厌氧生物处理法的设计 第五节 厌氧和好氧技术的联合运用
2.1 厌氧生物处理的原理
早期厌氧生物处理主要针对污泥消化，即在无氧 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，最终产物是二氧化碳和甲烷。
换
出
器
水
沉淀池
回流污泥
剩余污泥
其中：厌氧微生物活性及反应器是工艺产生的沼气可用于发电或作为能源
沼气中的主要成分是甲烷， 含量50-75%之间，是一种 生物清洁燃料。以日排 COD10t的工厂为例，若 COD去除率为80%，甲烷 产量为理论的80%时，则可 日产甲烷2240m3,其热值相 当于3.85t原煤，可发电 5400度。
1.2 厌氧技术应用举例—普通消化池
1.2 厌氧技术应用举例—沼气发酵池
1.2 厌氧技术应用举例—接触氧化池
1.3 厌氧生物处理技术发展历程
早期历史(摸索期) – 1776：Volta发现湖泊、池塘底泥生成可燃气体 – 1856：Reist发现有机物分解并产生甲烷气 – 1860s：化粪池之雏型开始应用于家庭污水处理 – 1881：首次出现化粪池之记载 – 1890：Moncrieff建造厌氧消化槽及厌氧滤床之雏
的有机物 2．发酵阶段
小分子有机物被梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸 收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥 发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等
南京师范大学 地理科学学院环境系
第一节 厌氧生物处理技术简介 第二节 污水厌氧生物处理的基本原理 第三节 污水的厌氧生物处理方法 第四节 厌氧生物处理法的设计 第五节 厌氧和好氧技术的联合运用
1.1 厌氧-生物-发现-发展
沼气（Marsh Gas）发现
有机污染物降解
1.2 厌氧技术应用举例--污泥消化
两阶段理论:
消化 过程
液化(酸化) 气化(甲烷化)
液态污泥的pH迅速下降，转化 产物中有机酸是主体
产生消化气，主体是CH4
四阶段理论:
复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶 段、发酵阶段（又称酸化阶段）、 产乙酸阶段、产甲 烷阶段
1．水解阶段 在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子
90’s: 化工及石油化工：对苯二甲酸, 酚等 90 to 00’s: 厌氧生物修复：PCP（五氯酚）,
BTEX（苯系物） 厌氧新技术（ANAMMOX 反硝化等）
1.4 厌氧生物处理技术的进步
厌氧 生物 处理 技术
污泥与废水相分离 废水与污泥间传质
完成 由处 理污 泥向 处理 污水 间的
转化
颗粒化技术 强化传质
处理
1.3 厌氧生物处理技术发展历程
近期发展(创新期) – 1979：Lettinga首次发表上流式厌氧污泥床法 – 1984：Dranco厌氧生物处理程序应用于有机性废
弃物处理 – 1987：UASB法应用马铃薯淀粉及屠宰场废水处理 – 1988： Valorga厌氧生物处理程序应用于有机性
废弃物处理 – 1990s：UASB法应用造纸、脂肪酸及城市废水处
中期发展(成熟期) – 1920s：Buswell开始用厌氧消化槽处理工业废水及农
业废弃物 – 1927：Ruhrverband厂开始使用有加热装置之污泥厌
氧消化槽，并回收沼气用于发电 – 1950s：工业废水厌氧处理中污泥停留时间等控制参
数受到重视 – 1957年Coulter开发新式厌氧固定滤床法 – 1972年厌氧固定滤床法应用于工业废水处理 – 1974年Jeris开发厌氧流体化床法 – 1976：上流式厌氧污泥床法(UASB)应用于甜菜废水
厌氧与好氧COD平衡图
厌氧与好氧COD平衡图
1.5 厌氧生物处理技术的优、缺点
1．出水的有机物浓度高于好氧处理； 发酵分解有机物不完全； 2．对温度变化较为敏感； 工业中需要设置进水的控温装置，37℃。 3．厌氧微生物对有毒物质较为敏感； 但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力 常常会极大地提高。
理 – 1990s： Dranco程序设置共10厂 – 2000s： Valorga程序设置共12厂
厌氧处理技术推广应用发展过程
Originally: 污泥消化：剩余污泥处置
60 to 80’s: 农产品加工业 酵母, 制酒, 食品加工排水
80 to 90’s: 轻工及制药业 造纸废水、发酵废水、制药废水等
1.5 厌氧生物处理技术的优、缺点
2．对营养物的需求量少 好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧 方法为（350-500）：5：1，相比而言对N、 P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添 加或少添加营养盐。
3．产生的污泥量少，运行费用低 繁殖慢；不需要曝气 基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制 糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理 也存在缺点。
型 – 1895：Cameron建造处理量30 m3/d之化粪池并
取得专利 – 1901：首座厌氧滤床法运转成功 – 1904：Travis发明具固液分离功能之二段式化粪池 – 1905：Imhoff发明改良式化粪池 – 1914：美国75城市使用Imhoff式化粪池
1.3 厌氧生物处理技术发展历程
完成 由处 理高 浓度 污水 处理 低浓 度污 水的
转化
微生物学研究 降解机理研究
新技术 及工艺
厌氧生 物修复
以前通常能不用厌氧法处理的就不用，不得已时 结合厌氧处理与好氧处理先后处理，现在厌氧反应器 发展迅速逐渐成为水处理的新的主力设备。
厌氧生物处理典型工艺流程
气柜
废 水
调节池
热 ↑37℃ 交
厌氧反应器
1.5 厌氧生物处理技术的优、缺点
4. 初次启动过程缓慢,处理时间长 好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天 就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或 生物膜一般需要8-12周才可以培育成功。 5．处理过程中产生臭气和有色物质 是什么？ 臭气主要是SRB（脱硫弧菌）形成的具有臭味的 硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等的臭气。 同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应 形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较 深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。
第一节 厌氧生物处理技术简介 第二节 污水厌氧生物处理的基本原理 第三节 污水的厌氧生物处理方法 第四节 厌氧生物处理法的设计 第五节 厌氧和好氧技术的联合运用
2.1 厌氧生物处理的原理
早期厌氧生物处理主要针对污泥消化，即在无氧 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，最终产物是二氧化碳和甲烷。
换
出
器
水
沉淀池
回流污泥
剩余污泥
其中：厌氧微生物活性及反应器是工艺产生的沼气可用于发电或作为能源
沼气中的主要成分是甲烷， 含量50-75%之间，是一种 生物清洁燃料。以日排 COD10t的工厂为例，若 COD去除率为80%，甲烷 产量为理论的80%时，则可 日产甲烷2240m3,其热值相 当于3.85t原煤，可发电 5400度。
1.2 厌氧技术应用举例—普通消化池
1.2 厌氧技术应用举例—沼气发酵池
1.2 厌氧技术应用举例—接触氧化池
1.3 厌氧生物处理技术发展历程
早期历史(摸索期) – 1776：Volta发现湖泊、池塘底泥生成可燃气体 – 1856：Reist发现有机物分解并产生甲烷气 – 1860s：化粪池之雏型开始应用于家庭污水处理 – 1881：首次出现化粪池之记载 – 1890：Moncrieff建造厌氧消化槽及厌氧滤床之雏
的有机物 2．发酵阶段
小分子有机物被梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸 收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥 发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等