污泥處理-3厭氧生物處理

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1、§9-3污泥的厭氧消化AnaerobicDigestionofSludge主要內(nèi)容一、厭氧生物處理基本原理二、厭氧消化的影響因素三、厭氧消化池的池型、構(gòu)造四、厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展五、消化池的運(yùn)行與管理一、厭氧生物處理基本原理厭氧消化三階段理論厭氧消化的微生物1、厭氧消化三階段理論（p353）由多種相互依存的細(xì)菌群來(lái)完成復(fù)雜的基質(zhì)混合物最終轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，并合成自身細(xì)胞物質(zhì)。每一階段各有其獨(dú)特的微生物類(lèi)群。水解發(fā)酵階段：使碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪水解與發(fā)酵轉(zhuǎn)化為單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2、H2。產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：利用第一階段的

2、產(chǎn)物產(chǎn)生乙酸、氫氣和二氧化碳等；產(chǎn)甲烷階段：甲烷菌利用乙酸、H2/CO2、丙酸、甲醇等為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基質(zhì)。2、參與各階段的m菌群(p354)水解發(fā)酵階段細(xì)菌、原生動(dòng)物和真菌(專(zhuān)性厭氧菌、兼性厭氧菌)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群和同型乙酸菌；(專(zhuān)性厭氧菌、兼性厭氧菌)甲烷菌（絕對(duì)厭氧菌）產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段二．厭氧消化的影響因素甲烷發(fā)酵階段是厭氧消化反應(yīng)的控制階段，因此厭氧反應(yīng)的各項(xiàng)影響因素也以對(duì)甲烷菌的影響因素為準(zhǔn)。溫度因素泥齡與負(fù)荷攪拌與混合營(yíng)養(yǎng)與C/N比氮的守恒和轉(zhuǎn)化有毒物質(zhì)酸堿度、pH值和消化液的緩沖作

3、用1、溫度因素溫度與有機(jī)物負(fù)荷、產(chǎn)氣量關(guān)系;消化溫度與消化時(shí)間的關(guān)系見(jiàn);厭氧消化中的微生物對(duì)溫度的變化非常敏感，溫度的突然變化，對(duì)沼氣產(chǎn)量有明顯影響，溫度突變超過(guò)一定范圍時(shí)，則會(huì)停止產(chǎn)氣。根據(jù)采用消化溫度的高低，可以分為常溫消化（10～30℃）、中溫消化（30～35℃左右）和高溫消化（50～55℃）。2、泥齡與負(fù)荷（p358）負(fù)荷是決定有機(jī)物厭氧消化速率快慢的綜合性指標(biāo)，是厭氧消化的重要控制參數(shù)。負(fù)荷常以投配率表示（國(guó)內(nèi)）（1）投配率：中溫消化5～８％為宜。（2）有機(jī)負(fù)荷率可以較好地反映有機(jī)物量與m量之間的相對(duì)關(guān)系一定范圍內(nèi)，F(xiàn)V↑，消化

4、速率↑。（3）泥齡（p358）4、營(yíng)養(yǎng)與C/N比（p358）C/N=（10～20：1）可供消耗的碳素少，氮素養(yǎng)料相對(duì)過(guò)剩，則容易造成系統(tǒng)中氨氮濃度過(guò)高，pＨ↑，出現(xiàn)氨中毒。碳素多，氮素養(yǎng)料相對(duì)缺乏，細(xì)菌和其他微生物的生長(zhǎng)繁殖受到限制，有機(jī)物的分解速度就慢、發(fā)酵過(guò)程就長(zhǎng)；消化液緩沖能力低。若C/N比過(guò)低原料C/N比過(guò)高5、氮的守恒和轉(zhuǎn)化硝酸鹽被還原成N2存在于系統(tǒng)中；細(xì)胞增殖很少，很少的氮轉(zhuǎn)化為細(xì)胞；大部分可生物降解的氮都轉(zhuǎn)化為消化液中的NH3，消化液中的氮的濃度高于進(jìn)入消化池的原污泥。6、有毒物質(zhì)有許多化學(xué)物質(zhì)能抑制厭氧消化過(guò)程中微生物的

5、生命活動(dòng)，這類(lèi)物質(zhì)被稱(chēng)為抑制劑。抑制劑的種類(lèi)也很多，包括部分氣態(tài)物質(zhì)、重金屬離子、酸類(lèi)、醇類(lèi)、苯、氰化物及去垢劑等。7、酸堿度、pH值和消化液的緩沖作用厭氧微生物的生命活動(dòng)、物質(zhì)代謝與pH有密切的關(guān)系，pH值的變化直接影響著消化過(guò)程和消化產(chǎn)物，不同的微生物要求不同的pH值，過(guò)高或過(guò)低的pH對(duì)微生物是不利的。甲烷細(xì)菌生長(zhǎng)最適宜的pH值是6.8～7.2，消化系統(tǒng)內(nèi)必須存在足夠的緩沖物質(zhì)，即保持一定的堿度2000～3000mg/L（以CaCO3計(jì)），以中和產(chǎn)酸菌產(chǎn)生的過(guò)量酸。揮發(fā)性脂肪酸（VFA）是消化原料酸性消化的產(chǎn)物，同時(shí)也是甲烷菌的生長(zhǎng)代

6、謝的基質(zhì)。一定的揮發(fā)性脂肪酸濃度是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件，但過(guò)高的VFA會(huì)抑制甲烷菌的生長(zhǎng)，從而破壞消化過(guò)程。三、厭氧消化池的池型、構(gòu)造污泥的厭氧消化是污泥穩(wěn)定處理最基本的方法。1、污泥消化設(shè)備的分類(lèi)與構(gòu)造（１）傳統(tǒng)消化池：無(wú)攪拌，有分層現(xiàn)象，池容積利用率低，有浮渣層。（２）高速消化池：有加熱、攪拌高速消化池（浮動(dòng)蓋式）高速消化池負(fù)荷率：1.6～6.4kgVSS/(m3·d)攪拌：完全混合式加溫：消化速率↑進(jìn)料：連續(xù)；間歇停留時(shí)間：連續(xù)運(yùn)行＞10～15d2、高速消化池池形與構(gòu)造（1）池形圓柱形：蛋形：大型消化池（p362）（2）構(gòu)造①

7、污泥的投配、排泥及溢流系統(tǒng)②沼氣的收集與貯存設(shè)備（p363）利用貯氣柜調(diào)節(jié)產(chǎn)氣量和用氣量的平衡③攪拌機(jī)械法水力法污泥氣法聯(lián)合攪拌法（p363）④加熱1.池內(nèi)直接加熱：利用蒸汽直接加熱，或池內(nèi)盤(pán)管加熱設(shè)備簡(jiǎn)單，熱效率高；蒸汽管周?chē)植课勰噙^(guò)熱，影響細(xì)菌正?；顒?dòng)，增加污泥含水率；盤(pán)管外壁結(jié)垢。2.池外間接預(yù)熱：用熱交換器或投配池在池外將新鮮污泥加熱后送入消化池預(yù)熱的是少量新鮮污泥，易于控制，是較理想的加熱方法。但加熱設(shè)備比較復(fù)雜。四、厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展兩級(jí)厭氧生物處理兩相厭氧生物處理水解酸化預(yù)處理1、兩級(jí)厭氧生物處理兩級(jí)消化原理：根據(jù)沼氣

8、產(chǎn)生的規(guī)律設(shè)計(jì)。目的：節(jié)省能量（節(jié)省污泥加溫與攪拌的部分能量），能耗和電耗較低。特點(diǎn)：第一級(jí)：加熱（33～35℃）、攪拌；第二級(jí)：不加熱（20～26℃）、不攪拌（可視為污泥濃縮池用）。2、兩相