水污染控制工程 ppt課件.ppt

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1、第十五章厭氧生物處理一、概述1.基本原理1)概念在厭氧條件下由多種（厭氧或兼性）微生物的共同作用下，使有機物分解并產(chǎn)生CH4和CO2的過程。2)發(fā)展簡史厭氧過程廣泛地存在于自然界中；第一次利用厭氧消化處理廢棄物：1881年—LouisMouras的“自動凈化器”；較大規(guī)模地應(yīng)用厭氧消化過程來處理城市污水和剩余污泥50、60年代（特別是70年代中后期），一批被稱為現(xiàn)代高速厭氧消化反應(yīng)器的處理工藝，厭氧消化工藝開始大規(guī)模地應(yīng)用于廢水處理；HRT大大縮短，有機負荷大大提高，處理效率也大大提高；HRT與SRT分離，SRT相對很長，HRT則可以較短，反應(yīng)器內(nèi)生物量很高；厭氧接觸法、

2、厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）反應(yīng)器、厭氧流化床（AFB）、厭氧生物轉(zhuǎn)盤（ARBC）和擋板式厭氧反應(yīng)器等；2)基本生物過程I.兩階段理論20世紀30~60年代，被普遍接受的是“兩階段理論”90年代以后，隨著UASB反應(yīng)器的廣泛應(yīng)用，在其基礎(chǔ)上又發(fā)展起來了EGSB和IC反應(yīng)器EGSB反應(yīng)器可以在較低溫度下處理低濃度的有機廢水；IC反應(yīng)器則主要應(yīng)用于處理高濃度有機廢水，可以達到更高的有機負荷。發(fā)酵階段，又稱產(chǎn)酸階段或酸性發(fā)酵階段水解和酸化，產(chǎn)物主要是脂肪酸、醇類、CO2和H2等；主要參與微生物統(tǒng)稱為發(fā)酵細菌或產(chǎn)酸細菌；特點：生長快；適應(yīng)性（溫度、pH等）強。產(chǎn)

3、甲烷階段，又稱堿性發(fā)酵階段產(chǎn)甲烷菌利用前一階段的產(chǎn)物，并將其轉(zhuǎn)化為CH4和CO2；主要參與微生物統(tǒng)稱為產(chǎn)甲烷菌；特點：生長慢；對環(huán)境條件（溫度、pH、抑制物等）非常敏感。存在問題?不能真實反映厭氧反應(yīng)過程的本質(zhì)；微生物學的研究表明，產(chǎn)甲烷菌只能利用一些簡單有機物如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺類以及H2/CO2等，而不能利用含兩個碳以上的脂肪酸和甲醇以外的醇類；70年代，Bryant發(fā)現(xiàn)原來認為是一種被稱為“奧氏產(chǎn)甲烷菌”的細菌，實際上是由兩種細菌共同組成的，一種細菌首先把乙醇氧化為乙酸和H2，另一種細菌利用H2和CO2產(chǎn)生CH4；II.三階段理論水解、發(fā)酵階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：

4、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉(zhuǎn)化為乙酸、H2/CO2；產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌利用乙酸和H2、CO2產(chǎn)生CH4；一般認為，在厭氧生物處理過程中約有70%的CH4產(chǎn)自乙酸的分解，其余的則產(chǎn)自H2和CO2。III.四階段理論（四菌群學說）同型產(chǎn)乙酸菌：將H2/CO2合成為乙酸。實際上這一部分乙酸的量較少，只占全部乙酸的5%。3)厭氧生物處理的主要特征能耗大大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）；污泥產(chǎn)量很低；厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率Y為0.15~0.34kgVSS/kgCOD，產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率Y為0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生

5、物的產(chǎn)率約為0.25~0.6kgVSS/kgCOD。厭氧微生物有可能對好氧微生物不能降解的一些有機物進行降解或部分降解；反應(yīng)過程較為復雜—厭氧消化是由多種不同性質(zhì)、不同功能的微生物協(xié)同工作的一個連續(xù)的微生物過程；對溫度、pH等環(huán)境因素較敏感；處理出水水質(zhì)較差，需進一步利用好氧法進行處理；氣味較大；對氨氮的去除效果不好等。4)我國水污染控制的重要手段我國高濃度有機工業(yè)廢水排放量巨大，這些廢水濃度高、多含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等有機物；我國當前的水體污染物還主要是有機污染物以及營養(yǎng)元素N、P的污染；能源昂貴、土地價格劇增、剩余污泥的處理費用也越來越高；厭氧工

6、藝的突出優(yōu)點是：能將有機污染物轉(zhuǎn)變成沼氣并加以利用；運行能耗低；有機負荷高，占地面積少；污泥產(chǎn)量少，剩余污泥處理費用低等。2.厭氧消化過程中的主要微生物發(fā)酵細菌（產(chǎn)酸細菌）、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌等1)發(fā)酵細菌（產(chǎn)酸細菌）I.主要功能II.主要細菌梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；水解——在胞外酶的作用下，將不溶性有機物水解成可溶性有機物；酸化——將可溶性大分子有機物轉(zhuǎn)化為脂肪酸、醇類等；III.水解過程較緩慢，并受多種因素影響（pH、SRT、有機物種類等），有時回成為厭氧反應(yīng)的限速步驟；IV.產(chǎn)酸反應(yīng)的速率較快；V.大多數(shù)是厭氧菌，也有大量是兼性厭氧菌；VI.

7、按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質(zhì)分解菌、脂肪分解菌等。2)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌I.功能將各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和H2；II.主要反應(yīng)乙醇：丙酸:丁酸：注意:上述反應(yīng)只有在乙酸濃度很低，系統(tǒng)中氫分壓很低時才能順利進行。主要細菌：互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬、暗桿菌屬等；(多數(shù)是嚴格厭氧菌或兼性厭氧菌)3)產(chǎn)甲烷菌I.功能將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的產(chǎn)物——乙酸和H2/CO2轉(zhuǎn)化為CH4和CO2，使厭氧消化過程得以順利進行；II.分類一般來說，乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的種類較少，只有Methanosarcina和