厭氧發(fā)酵原理.ppt

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1、厭氧生物處理概述原理主要構(gòu)筑物及工藝厭氧生物處理——概述在斷絕與空氣接觸的條件下，依賴兼性厭氧菌和專性厭氧菌的生物化學(xué)作用，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行生物降解的過(guò)程，稱為厭氧生物處理法或厭氧消化法。厭氧生物處理法的處理對(duì)象是：高濃度有機(jī)工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、動(dòng)植物殘?bào)w及糞便等。厭氧生物處理——概述厭氧生物處理的方法和基本功能有二：（1）酸發(fā)酵的目的是為進(jìn)一步進(jìn)行生物處理提供易生物降解的基質(zhì)；（2）甲烷發(fā)酵的目的是進(jìn)一步降解有機(jī)物和生產(chǎn)氣體燃料。厭氧生物處理——概述完全的厭氧生物處理工藝因兼有降解有機(jī)物和生產(chǎn)氣體燃料的雙重功能，因而得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。厭氧生物處理——原

2、理一、厭氧消化的生化階段復(fù)雜有機(jī)物的厭氧消化過(guò)程要經(jīng)歷數(shù)個(gè)階段，由不同的細(xì)菌群接替完成。根據(jù)復(fù)雜有機(jī)物在此過(guò)程中的物態(tài)及物性變化，可分三個(gè)階段（如表所示）。厭氧生物處理——原理有機(jī)物厭氧消化過(guò)程生化階段ⅠⅡⅢ物態(tài)變化液化（水解）酸化（1）酸化（2）氣化生化過(guò)程大分子不溶態(tài)有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子溶解態(tài)有機(jī)物小分子溶解態(tài)有機(jī)物轉(zhuǎn)化為（H2+CO2）及A、B兩類產(chǎn)物B類產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為（H2+CO2）及乙酸等CH4、CO2等菌群發(fā)酵細(xì)菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌甲烷細(xì)菌發(fā)酵工藝甲烷發(fā)酵酸發(fā)酵——厭氧生物處理——原理二、發(fā)酵的控制條件（以下重點(diǎn)討論甲烷發(fā)酵的控制條件。）（一）營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境條件廢

3、水、污泥及廢料中的有機(jī)物種類繁多，只要未達(dá)到抑制濃度，都可連續(xù)進(jìn)行厭氧生物處理。對(duì)生物可降解性有機(jī)物的濃度并無(wú)嚴(yán)格限制，但若濃度太低，比耗熱量高，經(jīng)濟(jì)上不合算；水力停留時(shí)間短，生物污泥易流失，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。一般要求COD大于1000mg/L。COD∶N∶P=200∶5∶1厭氧生物處理——原理（1）氧化還原電位（ORP或Eh）厭氧環(huán)境是厭氧消化過(guò)程賴以正常進(jìn)行的最重要的條件。厭氧環(huán)境，主要以體系中的氧化還原電位來(lái)反映。一般情況下，氧的溶入無(wú)疑是引起發(fā)酵系統(tǒng)的氧化還原電位升高的最主要和最直接的原因。但是，除氧以外，其它一些氧化劑或氧化態(tài)物質(zhì)的存在（如某些工業(yè)廢

4、水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性廢水中的H+等），同樣能使體系中的氧化還原電位升高。當(dāng)其濃度達(dá)到一定程度時(shí)，同樣會(huì)危害厭氧消化過(guò)程的進(jìn)行。厭氧生物處理——原理高溫厭氧消化系統(tǒng)適宜的氧化還原電位為-500~-600mV；中溫厭氧消化系統(tǒng)及浮動(dòng)溫度厭氧消化系統(tǒng)要求的氧化還原電位應(yīng)低于-300~-380mV。產(chǎn)酸細(xì)菌對(duì)氧化還原電位的要求不甚嚴(yán)格，甚至可在+100~-100mV的兼性條件下生長(zhǎng)繁殖；甲烷細(xì)菌最適宜的氧化還原電位為-350mV或更低。厭氧生物處理——原理（2）溫度溫度是影響微生物生命活動(dòng)過(guò)程的重要因素之一。溫度主要影響微生物

5、的生化反應(yīng)速度，因而與有機(jī)物的分解速率有關(guān)。工程上：中溫消化溫度為30~38℃（以33~35℃為多）；高溫消化溫度為50~55℃。厭氧消化對(duì)溫度的突變也十分敏感，要求日變化小于±2℃。溫度突變幅度太大，會(huì)招致系統(tǒng)的停止產(chǎn)氣。厭氧生物處理——原理（3）pH值及酸堿度由于發(fā)酵系統(tǒng)中的CO2分壓很高（20.3~40.5kPa），發(fā)酵液的實(shí)際pH值比在大氣條件下的實(shí)測(cè)值為低。一般認(rèn)為，實(shí)測(cè)值應(yīng)在7.2~7.4之間為好。（4）毒物凡對(duì)厭氧處理過(guò)程起抑制或毒害作用的物質(zhì)，都可稱為毒物。厭氧生物處理——原理（二）控制條件（1）生物量各種反應(yīng)器要求的污泥濃度不盡相同，一般介于1

6、0~30gVSS/L之間。為了保持反應(yīng)器生物量不致因流失而減少，可采用多種措施，如安裝三相分離器、設(shè)置掛膜介質(zhì)、降低水流速度和回流污泥量等。厭氧生物處理——原理（2）負(fù)荷率負(fù)荷率是表示消化裝置處理能力的一個(gè)參數(shù)。負(fù)荷率有三種表示方法：容積負(fù)荷率、污泥負(fù)荷率、投配率。反應(yīng)器單位有效容積在單位時(shí)間內(nèi)接納的有機(jī)物量，稱為容積負(fù)荷率，單位為kg/m3·d或g/L·d。有機(jī)物量可用COD、BOD、SS和VSS表示。反應(yīng)器內(nèi)單位重量的污泥在單位時(shí)間內(nèi)接納的有機(jī)物量，稱為污泥負(fù)荷率，單位為kg/kg·d或g/g·d。每天向單位有效容積投加的新料的體積，稱為投配率，單位為m3/

7、m3·d。投配率的倒數(shù)為平均停留時(shí)間或消化時(shí)間，單位為d。投配率有時(shí)也用百分?jǐn)?shù)表示，例如，0.07m3/m3·d的投配率也可表示為7%。厭氧生物處理——原理厭氧消化裝置的負(fù)荷率是怎樣確定的呢？一個(gè)重要的原則是：在兩個(gè)轉(zhuǎn)化（酸化和氣化）速率保持穩(wěn)定平衡的條件下，求得最大的處理目標(biāo)（最大處理量或最大產(chǎn)氣量）。一般而言，厭氧消化微生物進(jìn)行酸化轉(zhuǎn)化的能力強(qiáng)，速率快，對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)能力也強(qiáng)；而進(jìn)行氣化轉(zhuǎn)化的能力相對(duì)較弱，速率也較慢，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力也較脆弱。這種前強(qiáng)后弱的特征使兩個(gè)轉(zhuǎn)化速率保持穩(wěn)定平衡頗為困難，因而形成了三種發(fā)酵狀態(tài)。厭氧生物處理——原理當(dāng)有機(jī)物負(fù)荷率很

8、高時(shí)，由于供給產(chǎn)酸菌的食