污水的厌氧生物处理 PPT课件
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污泥的厌氧处理面对的是固态有机物,所以简称消化。对批量污泥静置 考察,可以见到污泥的消化过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化, 称液化阶段;接着降解产物气化,称气化阶段;整个过程历时半年以上。
消化分为四个阶段:先是水解阶段,固态有机物被细菌的胞外酶所水解; 第二阶段是酸化;在进入甲烷化阶段之前,代谢中间液态产物都要乙酸化, 称乙酸化阶段;第四阶段是甲烷化阶段。然而甲烷化效率很高的甲烷八叠球 菌能够代谢甲醇,乙酸和CO2甲烷。
3.反应速率不同,好氧处理由于有氧作为受氢体,有机物分解比较彻底 释放,能量多,故有机物转化速度慢,需要时间长,浓各体积大.
4.对环境要求条件不同,好氧处理要求充分供氧,对环境条件要求不严 格,厌氧处理要求绝对厌氧的环境条件(PH值,温度)要求甚佳严.
消化气
厌
出水
氧
生
填
料
物
滤
池
进水
三、 厌氧接触法
厌氧接触法实质上是厌氧活性法,不需要曝气而需要脱气。 其工艺流程为: (见下图)
厌 氧 接 触 法 工艺流程
四、 上流式厌氧污泥床反应器
上流式厌氧污泥反应器(UASB)是由荷兰的Lettinga教授等在1972 年研制,于1977年开发的。结构如图。
二段式厌氧处理法的流程尚无定式,可以采用不同构筑物予以组合
第三节 厌氧生物处理法的设计
厌氧生物处理系统的设计包括:流程和设备的选择;反应器和构筑 物的构造和容积的确定;需热量的计算和搅拌设备的设计等。
一、流程和设备的选择
流程和设备的选择包括:处理工艺和设备的选择;消化温度;采用单 级或两级(段)消化等。
t2——消化池内壁温度,0C; t1——消化池外壁温度,0C。 对于一般的钢筋混凝土池子,外面加设绝缘层,K值约为20-25 KJ/(h·m2·0C)。
第四节 厌氧和好氧技术的联合运用
近年,水处理工作者打破传统,联合好氧和厌氧技术以处理废水, 取得了很突出的效果。
采用缺氧与好氧工艺相结全的流程,可以达到生物脱氮的目的 (A/O法)。产实践中,发现有些采用A/O法的污水厂同时有脱磷效果, 于是,各种联合运用厌氧——缺氧——好氧反应器的研究广泛开展, 出现了厌氧——缺氧--好氧法(A/O法)和缺氧——厌氧——好氧法 (倒置A/A/O法),可以在去除BOD、COD的同时,达到脱氮、除磷 的效果。
采用中温消化时,对于传统消化法,消化时间在1-5d,负荷率在1-3kg COD) / m3·d,BOD5去除率可达50%-90%。对于厌氧生物滤池和厌氧接触法,消化时间可 缩短至0。5-3d ,负荷率可提高到3-10kg kg COD) / m3·d。对于上流式厌氧污泥床反 应器,有时甚至可采用更高的负荷率,但上部的三相分离器应慎密设计,避免上升 的消化气影响固液分离,造成污泥流失。
第二节 污水的厌氧生物处理方法
最早的厌氧生物处理构筑物是化粪池,近年开发的有厌氧生物滤池、 厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器,分段消化法等。
一、化粪池
化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。曾广泛用于不设污水厂的合 流制排水系统。尚可用于郊区的别墅建筑。
二、厌氧生物滤池
厌氧生物滤池的主要优点是:处理能力高;滤池内可以保持很高的 微生物浓度;不需另设泥水分离设备,出水SS较低,设备简单、操作 方便等。它的主要 缺点是:滤料容易堵塞,尤其是夏布,生物膜很厚。 堵塞后,没有简单有效的清洗方法。因此,悬浮物高的废水不适用。
好氧处理与厌氧处理的区别:
1.作用的微生物群不同.好氧处理是由好氧微生物积及性微生物起 作用的而厌氧处理是两大类群的微生物起作用,光是厌氧菌和兼性菌, 后是另一类厌氧菌.
2.产物不同,好氧处理中,有机物被转化为CO.HO.NH或NO.NO.PO.5O 等,且基本无害处理后废水无异臭,厌氧处理中,有机物被转化为CH.NH 胺化物或氮气HS等.产物复杂,出水有弄臭.
消化气
出水
上 流
式
澄清区
厌
氧
污
悬浮污泥层
泥
床
反
污泥层
应
器
进水
大家学习辛苦了,还是要坚持
继续保持安静
在反应器的的底部有一个高浓度(可达60~80g/l)、高活 性的污泥层,大部分的有机物在这里被转化为CH4和CO2。由 于气态产物(消化气)的搅动和气泡黏附污泥,在污泥层之 上形成一个污泥悬浮层。反应器上部设有三相分离器,完成 气、液、固三相的分离。被分离的消化气从商部导出,被分 离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。 由于在反应器内保留了大量厌氧污泥,使反应器的负荷能力 很大。对一般的高浓度有机废水,当水温在300C左右时,负 荷率可达10~20kg(COD)/m3×d。
第十五章 污水的厌氧生物处理wk.baidu.com
第一节 厌氧生物处理的基本原理 第二节 污水的厌氧生物处理方法 第三节 厌氧生物处理法的设计 第四节 厌氧和好氧技术的联合运用
第一节 厌氧生物处理的基本原理
传统上,污泥在脱水作最后处置前进行厌氧处理,称污泥消化(详见第 二十章),“消化”也常称作为厌氧处理的简称。早期的厌氧处理研究都针 对污泥消化。
试验表明,良好的污泥床,有机负荷率和去除率高,不需 要搅拌,能适应负荷冲击和温度与PH的变化。它是一种有发 展前途的厌氧处理设备。
五、 分段厌氧处理法
根据消化可分阶段的事实,研究开发了二段式厌氧处理法,将水解酸 化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内进行,以使两类微生物都能在 各自的最适条件下生长繁殖。第一段的功能是:水解和液化固态有机物 为有机酸;缓冲和稀释负荷冲击与有害物质,并将截留难降解的固态物 质。第二段的功能是:保持严格的厌氧条件和PH值,以利于甲烷菌的生 长;降解、稳定有机物,产生含甲烷较多的消化气,并截留悬浮固体, 以改善出水水质。
大分子有机物
(碳水化合物, 水解
蛋白质,脂肪
等)
细菌的胞
外酶
水解的和溶 解的有机物
酸化
有机酸 醇类
产酸细菌 醛 类
乙酸化 乙酸细菌
乙酸
甲烷细菌
甲烷化 CH4
甲烷细菌
CH4
厌 氧 发 酵 的几 个 阶段
PH值和温度是影响甲烷细菌生长的两个重要环境因素。PH值应在 6.8~7.2之间。在350C!~380C和520C~550C各有一个最适温度。
C——废水的比热,约为4200KJ/ m3·0C(实验值); t2——消化池温度,0C; t1——废水温度,0C。
消化池温度高于周围环境,一般采用中温。通过池壁、池盖等散 失的热量Q2与池子构造和材料有关,可用下式估算;
Q2=K·A(t2-t1) 式中:A——散热面积,m2;
K——传热系数,KJ/(h·m2·0C);
二、厌氧反应器的设计
第十一章所讨论的生化反应动力学和基本方程式,同样适用于厌氧生 物处理,但一些动力学常数的数值则有显著的差别。厌痒反应的速率显 著地低于好氧反应;另一方面,厌氧反应大体可分为酸化和甲烷化阶段, 甲烷化阶段的反应速率明显低于酸化阶段的反应速率。因此,整个厌氧 反应的总速率主要决定于甲烷化阶段。
厌氧法为什么有机负荷率低,需要的停留时间长?这是由有机物厌 氧分解的反应所决定的。与好氧相比,厌氧法的降解教不彻底,放出热 量少,反映速度低(与好氧相比,在相同时,要相差一个数量级)。要 克服这些缺点,最主要的方法应是增加参加反应的微生物数量(浓度) 和提高反应时的温度。但要提高反应温度,就要消耗能量(而水的比热 又很大)。因此,厌氧生物处理法目前还主要用于污泥的消化、高浓度 有机废水和温度教高的有机工业废水的处理。
反应器的设计:
计算确定反应器容积的常用参数是负荷率N和消化时间t,公式为:
V=qv ·t
或 V= qv ·ρ/N
式中:V——反应(消化)区的容积,m3;
qv——废水的设计流量,m3/d; t——消化时间,d;
ρ——废水有机物的浓度,g(BOD5)/L或g(COD) /L;
N——反应区的设计负荷率,Kg(BOD5)/ m3·d或Kg(COD) / m3·d。
消化气的产气量可按04-0.5N m3 /Kg(COD)进行估算。
三、消化池的热量计算
厌氧生物处理特别是甲烷化,需要较高的反应温度。一般需要对投加的 废水加温和对反应池保温。消化池所需的热量包括:将废水提高到池温所 需的热量和补偿池壁、池盖散失的热量。
提高废水温度所需的热量为Q1: Q1= qv ·C(t2-t1) 式中:qv——废水投加量,m3/h;
消化分为四个阶段:先是水解阶段,固态有机物被细菌的胞外酶所水解; 第二阶段是酸化;在进入甲烷化阶段之前,代谢中间液态产物都要乙酸化, 称乙酸化阶段;第四阶段是甲烷化阶段。然而甲烷化效率很高的甲烷八叠球 菌能够代谢甲醇,乙酸和CO2甲烷。
3.反应速率不同,好氧处理由于有氧作为受氢体,有机物分解比较彻底 释放,能量多,故有机物转化速度慢,需要时间长,浓各体积大.
4.对环境要求条件不同,好氧处理要求充分供氧,对环境条件要求不严 格,厌氧处理要求绝对厌氧的环境条件(PH值,温度)要求甚佳严.
消化气
厌
出水
氧
生
填
料
物
滤
池
进水
三、 厌氧接触法
厌氧接触法实质上是厌氧活性法,不需要曝气而需要脱气。 其工艺流程为: (见下图)
厌 氧 接 触 法 工艺流程
四、 上流式厌氧污泥床反应器
上流式厌氧污泥反应器(UASB)是由荷兰的Lettinga教授等在1972 年研制,于1977年开发的。结构如图。
二段式厌氧处理法的流程尚无定式,可以采用不同构筑物予以组合
第三节 厌氧生物处理法的设计
厌氧生物处理系统的设计包括:流程和设备的选择;反应器和构筑 物的构造和容积的确定;需热量的计算和搅拌设备的设计等。
一、流程和设备的选择
流程和设备的选择包括:处理工艺和设备的选择;消化温度;采用单 级或两级(段)消化等。
t2——消化池内壁温度,0C; t1——消化池外壁温度,0C。 对于一般的钢筋混凝土池子,外面加设绝缘层,K值约为20-25 KJ/(h·m2·0C)。
第四节 厌氧和好氧技术的联合运用
近年,水处理工作者打破传统,联合好氧和厌氧技术以处理废水, 取得了很突出的效果。
采用缺氧与好氧工艺相结全的流程,可以达到生物脱氮的目的 (A/O法)。产实践中,发现有些采用A/O法的污水厂同时有脱磷效果, 于是,各种联合运用厌氧——缺氧——好氧反应器的研究广泛开展, 出现了厌氧——缺氧--好氧法(A/O法)和缺氧——厌氧——好氧法 (倒置A/A/O法),可以在去除BOD、COD的同时,达到脱氮、除磷 的效果。
采用中温消化时,对于传统消化法,消化时间在1-5d,负荷率在1-3kg COD) / m3·d,BOD5去除率可达50%-90%。对于厌氧生物滤池和厌氧接触法,消化时间可 缩短至0。5-3d ,负荷率可提高到3-10kg kg COD) / m3·d。对于上流式厌氧污泥床反 应器,有时甚至可采用更高的负荷率,但上部的三相分离器应慎密设计,避免上升 的消化气影响固液分离,造成污泥流失。
第二节 污水的厌氧生物处理方法
最早的厌氧生物处理构筑物是化粪池,近年开发的有厌氧生物滤池、 厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器,分段消化法等。
一、化粪池
化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。曾广泛用于不设污水厂的合 流制排水系统。尚可用于郊区的别墅建筑。
二、厌氧生物滤池
厌氧生物滤池的主要优点是:处理能力高;滤池内可以保持很高的 微生物浓度;不需另设泥水分离设备,出水SS较低,设备简单、操作 方便等。它的主要 缺点是:滤料容易堵塞,尤其是夏布,生物膜很厚。 堵塞后,没有简单有效的清洗方法。因此,悬浮物高的废水不适用。
好氧处理与厌氧处理的区别:
1.作用的微生物群不同.好氧处理是由好氧微生物积及性微生物起 作用的而厌氧处理是两大类群的微生物起作用,光是厌氧菌和兼性菌, 后是另一类厌氧菌.
2.产物不同,好氧处理中,有机物被转化为CO.HO.NH或NO.NO.PO.5O 等,且基本无害处理后废水无异臭,厌氧处理中,有机物被转化为CH.NH 胺化物或氮气HS等.产物复杂,出水有弄臭.
消化气
出水
上 流
式
澄清区
厌
氧
污
悬浮污泥层
泥
床
反
污泥层
应
器
进水
大家学习辛苦了,还是要坚持
继续保持安静
在反应器的的底部有一个高浓度(可达60~80g/l)、高活 性的污泥层,大部分的有机物在这里被转化为CH4和CO2。由 于气态产物(消化气)的搅动和气泡黏附污泥,在污泥层之 上形成一个污泥悬浮层。反应器上部设有三相分离器,完成 气、液、固三相的分离。被分离的消化气从商部导出,被分 离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。 由于在反应器内保留了大量厌氧污泥,使反应器的负荷能力 很大。对一般的高浓度有机废水,当水温在300C左右时,负 荷率可达10~20kg(COD)/m3×d。
第十五章 污水的厌氧生物处理wk.baidu.com
第一节 厌氧生物处理的基本原理 第二节 污水的厌氧生物处理方法 第三节 厌氧生物处理法的设计 第四节 厌氧和好氧技术的联合运用
第一节 厌氧生物处理的基本原理
传统上,污泥在脱水作最后处置前进行厌氧处理,称污泥消化(详见第 二十章),“消化”也常称作为厌氧处理的简称。早期的厌氧处理研究都针 对污泥消化。
试验表明,良好的污泥床,有机负荷率和去除率高,不需 要搅拌,能适应负荷冲击和温度与PH的变化。它是一种有发 展前途的厌氧处理设备。
五、 分段厌氧处理法
根据消化可分阶段的事实,研究开发了二段式厌氧处理法,将水解酸 化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内进行,以使两类微生物都能在 各自的最适条件下生长繁殖。第一段的功能是:水解和液化固态有机物 为有机酸;缓冲和稀释负荷冲击与有害物质,并将截留难降解的固态物 质。第二段的功能是:保持严格的厌氧条件和PH值,以利于甲烷菌的生 长;降解、稳定有机物,产生含甲烷较多的消化气,并截留悬浮固体, 以改善出水水质。
大分子有机物
(碳水化合物, 水解
蛋白质,脂肪
等)
细菌的胞
外酶
水解的和溶 解的有机物
酸化
有机酸 醇类
产酸细菌 醛 类
乙酸化 乙酸细菌
乙酸
甲烷细菌
甲烷化 CH4
甲烷细菌
CH4
厌 氧 发 酵 的几 个 阶段
PH值和温度是影响甲烷细菌生长的两个重要环境因素。PH值应在 6.8~7.2之间。在350C!~380C和520C~550C各有一个最适温度。
C——废水的比热,约为4200KJ/ m3·0C(实验值); t2——消化池温度,0C; t1——废水温度,0C。
消化池温度高于周围环境,一般采用中温。通过池壁、池盖等散 失的热量Q2与池子构造和材料有关,可用下式估算;
Q2=K·A(t2-t1) 式中:A——散热面积,m2;
K——传热系数,KJ/(h·m2·0C);
二、厌氧反应器的设计
第十一章所讨论的生化反应动力学和基本方程式,同样适用于厌氧生 物处理,但一些动力学常数的数值则有显著的差别。厌痒反应的速率显 著地低于好氧反应;另一方面,厌氧反应大体可分为酸化和甲烷化阶段, 甲烷化阶段的反应速率明显低于酸化阶段的反应速率。因此,整个厌氧 反应的总速率主要决定于甲烷化阶段。
厌氧法为什么有机负荷率低,需要的停留时间长?这是由有机物厌 氧分解的反应所决定的。与好氧相比,厌氧法的降解教不彻底,放出热 量少,反映速度低(与好氧相比,在相同时,要相差一个数量级)。要 克服这些缺点,最主要的方法应是增加参加反应的微生物数量(浓度) 和提高反应时的温度。但要提高反应温度,就要消耗能量(而水的比热 又很大)。因此,厌氧生物处理法目前还主要用于污泥的消化、高浓度 有机废水和温度教高的有机工业废水的处理。
反应器的设计:
计算确定反应器容积的常用参数是负荷率N和消化时间t,公式为:
V=qv ·t
或 V= qv ·ρ/N
式中:V——反应(消化)区的容积,m3;
qv——废水的设计流量,m3/d; t——消化时间,d;
ρ——废水有机物的浓度,g(BOD5)/L或g(COD) /L;
N——反应区的设计负荷率,Kg(BOD5)/ m3·d或Kg(COD) / m3·d。
消化气的产气量可按04-0.5N m3 /Kg(COD)进行估算。
三、消化池的热量计算
厌氧生物处理特别是甲烷化,需要较高的反应温度。一般需要对投加的 废水加温和对反应池保温。消化池所需的热量包括:将废水提高到池温所 需的热量和补偿池壁、池盖散失的热量。
提高废水温度所需的热量为Q1: Q1= qv ·C(t2-t1) 式中:qv——废水投加量,m3/h;