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1、水污染控制工程厭氧生物處理WaterPollutionControlEngineering廢水厭氧生物處理厭氧生物處理廢水厭氧處理內(nèi)容概要:1.厭氧生物處理概述2.厭氧工藝流程3．厭氧生物處理反應(yīng)器4．厭氧生物處理的設(shè)計(jì)與計(jì)算第一節(jié)廢水厭氧生物處理概述厭氧生物處理1．厭氧生物處理概述19世紀(jì)末－20世紀(jì)初：廢水和糞便處理,反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),出水水質(zhì)差;1860年法國(guó)人Mouras把簡(jiǎn)易沉淀池改進(jìn)作為污水污泥處理構(gòu)筑物使用，1881年法國(guó)雜志將Mouras創(chuàng)造的稱為自動(dòng)凈化器(AutomaticScasenger)。1895年
2、英國(guó)Donald設(shè)計(jì)了厭氧化糞池。厭氧化糞池的創(chuàng)建，是厭氧處理工藝發(fā)展史上的里程碑。從此，廁所等家庭用生活污水可通過(guò)化糞池得到較好的處理。WaterPollutionControlEngineering1903年英國(guó)出現(xiàn)了Travis池。廢水從一端流入，從另一端流出，兩側(cè)沉淀區(qū)分離出的污泥，在池中間的中下部分消化，產(chǎn)生的沼氣從中間上部分排出，不會(huì)影響兩側(cè)的沉淀區(qū)。1905年德國(guó)人Imhoff對(duì)Travis池作了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了Imhoff池，又稱隱化池，我國(guó)也稱雙層沉淀池。這種池型構(gòu)造把污水的沉淀與污泥的消化完全分開(kāi)，彼此
3、不發(fā)生干擾。這種裝置在本世紀(jì)20年代被廣泛應(yīng)用與歐美各國(guó)。化糞池和雙層沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位。厭氧生物處理WaterPollutionControlEngineering中期--被好氧工藝取代,在污泥處理方面有應(yīng)用,污泥的厭氧消化;普通消化池是這時(shí)期的主要反應(yīng)器。70年代后--重新發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī),開(kāi)發(fā)了新的厭氧生物處理反應(yīng)器.以UASB,厭氧接觸工藝為代表的多種工藝，均實(shí)現(xiàn)高的污泥濃度高的負(fù)荷，得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用現(xiàn)狀:(A).廢水處理,高濃度和高溫度廢水;(B).污泥處理和城市垃圾處理;(C).
4、生物質(zhì)的資源化和能源化應(yīng)用.厭氧生物處理WaterPollutionControlEngineering厭氧生物處理1.1厭氧生物處理的原理(1).復(fù)雜有機(jī)物的厭氧生物處理：(A).水解.在細(xì)胞外酶作用下,將大分子有機(jī)物水解為小分子溶解性有機(jī)物,如多糖-單糖，脂肪-脂肪酸甘油,蛋白質(zhì)-氨基酸,小分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi).難降解或高分子的有機(jī)物水解過(guò)程較慢,或可能成為速率限制步驟,顆粒有機(jī)物的大小,溫度,pH,有機(jī)物組成成分,氨濃度,水力停留時(shí)間等影響水解速率.WaterPollutionControlEngineering厭氧生
5、物處理水解可以部分實(shí)現(xiàn)對(duì)難生物降解有機(jī)物的分解,促進(jìn)后續(xù)處理過(guò)程的生物有效性,故對(duì)難降解廢水可以預(yù)置厭氧反應(yīng)器.WaterPollutionControlEngineering溫度(℃)停留時(shí)間d脂肪纖維素蛋白質(zhì)15601560156015000.030.0180.020.01250.090.030.270.160.030.01350.110.040.620.210.030.01溫度,停留時(shí)間對(duì)水解速率常數(shù)Kh的影響厭氧生物處理(B)．酸化.產(chǎn)酸細(xì)菌酸化,將溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸和醇為主要產(chǎn)物的過(guò)程,主要生成有
6、機(jī)酸(甲酸,乙酸,丙酸,丁酸等)、醇(乙醇),H2,CO2,NH3,N2,H2S等；酸化過(guò)程速率較快,產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)甲烷過(guò)程影響較大,酸化過(guò)程產(chǎn)物與厭氧的條件,底物種類和微生物組成有關(guān)系,主要有三類:丙酸型,丁酸型和乙醇型.人們常常將不完全厭氧處理過(guò)程稱為水解酸化.WaterPollutionControlEngineering厭氧生物處理(C)．產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸.水解酸化產(chǎn)物(主要是2個(gè)C以上的有機(jī)酸,不包括乙酸)在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌作用下生成氫,乙酸和CO2；主要反應(yīng):(醇和高級(jí)脂肪酸反應(yīng)生成乙酸)CH3CH2OH+H2O=CH3
7、COO-+H++2H2CH3CH2COO-+H2O=CH3COO-+H++HCO3-+3H2丁酸,丙酸等轉(zhuǎn)化為乙酸的過(guò)程由于標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能為正值,只有反應(yīng)產(chǎn)物H+和H2的濃度低反應(yīng)可以進(jìn)行.WaterPollutionControlEngineering厭氧生物處理(D)．產(chǎn)甲烷.主要在兩類不同的甲烷細(xì)菌下產(chǎn)生CH4,是嚴(yán)格厭氧過(guò)程.乙酸脫羧:2CH3COOH＝2CH4+2CO2氫還原CO2:4H2+CO2＝CH4+2H2O3H2+CO＝CH4+H2O2H2O+4CO＝CH4+3CO2此外還有利用醇還原CO2得到甲烷
8、和有機(jī)酸等途徑.WaterPollutionControlEngineering厭氧生物處理厭氧生物處理的原理和過(guò)程示意:WaterPollutionControlEngineering復(fù)雜有機(jī)物揮發(fā)酸醇CO2+H2乙酸CH4水解酸化產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸產(chǎn)甲烷5%20%28%72%簡(jiǎn)單有機(jī)物10%13%35%17%30%厭氧生物處理(2).
