厌氧颗粒污泥.ppt

Ⅲ 产甲烷
生化过程
复杂的有机物在厌氧菌
胞外酶的作用下，首先
被分解成简单的有机物，把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第 把 Ⅰ 、 Ⅱ 阶
继而这些简单的有机物 一阶段产生的中间产物，如丙酸、段产生的乙酸、
在产酸菌的作用下经过 丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙 H2 和 CO2 等
厌氧发酵和氧化转化成
乙酸、丙酸、丁酸等挥 酸和氢，并有CO2产生
表观形状 物理化学特性 颗粒结构 颗粒污泥特点
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表观形状
• 颗粒污泥多种多样，在不同基质中或不同操作 条件下，培养出的颗粒污泥在外型、组成菌群、 密实程度等方面有所不同。
• 大小：初期，颗粒较小，通常直径在0.12～ 0.14mm ． 成 熟 后 ， 直 径 一 般 在 0.2 ～ 1.5mm 之 间，大部分在0.8mm以上，最大可达7mm
般为10-20kg COD/（m3·d）；
➢ 反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动 回流到反应区，一般无污泥回流设备；
➢ 无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生的 沼气和进水来搅动
➢ 与好氧过程的根本区别：不以分子态氧作为受 氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢 体。
➢ 厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程， 依靠四大主要类群的细菌，即水解发酵菌、产 氢产乙酸细菌、同型产乙酸菌和产甲烷细菌的
联合作用完成。
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厌氧过程可分为三阶段：
阶段 名称
Ⅰ 水解发酵
Ⅱ 产氢产乙酸
主要内容
• 第一节：厌氧生物处理的基本原理 • 第二节 厌氧颗粒污泥的结构及特点 • 第三节 污泥颗粒化的形成机理 • 第四节 IC反应器颗粒污泥的培养实验
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第一节：厌氧生物处理的基本原理
➢ 废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过 厌氧微生物 (包括兼氧微生物）的作用，将废 水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧 化碳等物质的过程，也称为厌氧消化 (anaerobic digestion) 。
• 颗粒污泥的干重(TSS源自文库是挥发性悬浮物(VSS)与灰分(ASH)之和。 一般颗粒污泥灰分含量为8.8％～55％，成熟颗粒污泥通常VSS与 SS比值在0.9左右
颗粒结构
• Macleod等给出了一个较为典型的厌 氧颗粒污泥结构模型: 甲烷髦毛菌构成厌氧颗粒污泥的 内核，在厌氧化过程中提供了很好的 网络结构。甲烷髦毛菌所需的乙酸是 由产氢产乙酸菌等产乙酸菌提供，丙 酸丁酸分解物中的高浓度氢促进了氢 营养型细菌的生长，产氢产乙酸菌和 氢营养型细菌构成厌氧颗粒污泥的第 二层。厌氧污泥的最外层由产酸菌和 氢营养型细菌构成。模型如图
30℃一40℃之间。
内进行连续的剧
➢ 产乙酸细菌和产甲烷细菌之间严格的共生关系：烈搅拌
➢ 甲烷细菌是专性厌氧的
➢ 与产酸菌相比．甲烷茵对温度、pH值、有毒物质等更 为敏感。
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第二节 厌氧颗粒污泥的结构及特点
颗粒污泥是厌氧微生物在不依赖惰性载体的情况下， 依靠自我固定化，形成的一种结构紧密的污泥聚集体， 它是一个具有自我平衡的微生物系统。
• 颜色：通常是黑色或灰色，取决于处理条件， 特别是与Fe，Ni，Co等金属的硫化物有关
• 形态：不同温度下有所差异，常温颗粒污泥表 面较光滑，有孔隙，污泥表面菌体排列较紧密， 菌体较饱满，颗粒污泥中心有明显的空洞。
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物理化学特性
• 物理特征：主要是沉降性能，随着直径的增大，沉降速度随之增 大。
• 化学特征：主要元素为C,H,N，其比例大致为40％～50％，7％， 10％ ,微量元素为P，S，Ni，Fe，Zn，Co，Ca等，其中Fe和Ca 的含量最大。
的缺点。
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上流式厌氧污泥床反应器
（UASB upflow anaerobic sludge blanket reactor)
• 由反应区、沉淀区和气室三部分组成。
• 上流式厌氧污泥床的池形有圆形、方形、矩形。 小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。
• 大型装置为便于设置气、液、固三相分离器， 则一般为矩形，高度一般为3-8m，其中污泥床 1-2m，污泥悬浮层2-4m，多用钢结构或钢筋混 凝土结构，
❖ 消化池的容积负荷较普通消化池高，水力停留时间比 普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15-30天，
而接触法小于10天；
❖ 可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液， 不存在堵塞问题；
❖ 混合液经沉降后，出水水质好， o 需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备 o 厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离
➢ 颗粒的形成有利于微生物的截留，增加了固体的停 留时间。
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第三节 污泥颗粒化的形成机理
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厌氧接触法
• 在混合接触池（消化池）后设沉淀池，将沉淀 污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法 （anaerobic contact process)。
厌 氧 接 触 法 工 艺
13 特点
厌氧接触法
特点
❖ 通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为 10-15g/L，耐冲击能力强；
转化为甲烷。
发 性 脂 肪 酸 (VFA) 和 醇
类
菌群
水解与发酵细菌
产氢产乙酸细菌
甲烷细菌
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甲烷菌
➢ 在厌氧生物处理技术中，研究甲烷细菌的共因性此是有很考人重提出， 要的，这样可以最大限度地缩短处理时间。虑到这种共生关
➢ 影响甲烷细菌生长重要环境因素：pH值和温系度，。反应器中的
➢ PH值应在6．5—7．5，大部分甲烷菌的最适剪制温切，力不度要能在注在意系控统
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特点
➢ 共生或互生体系，有利于形成适合细菌生长的生理 生化条件；
➢ 有利于细菌对营养的吸收，增强了微生物活性 ； ➢ 使发酵中间产物与产氢产乙酸菌和产甲烷菌之间的
距离大大缩短，强化了厌氧生物降解的过程 ； ➢ 当废水性质突变时(如pH值冲击、有毒物质的进入
等)，颗粒污泥能够维持一个相对稳定的微环境 ；
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超高
三相分离区
反应区
UASB布置结果示意图
布水区
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需要全图cad图 纸
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上流式厌氧污泥床反应器
特点
➢ 反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为30-40g/L， 污泥床中的污泥由活性生物量占70-80％的高度发展的 颗粒污泥。
➢ 有机负荷高，水力停留时间短。中温消化，COD容积负荷一