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厌氧法的基本原理

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污水厌氧伞物处理是指在力分于氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用,将污水中的各种复众有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程,也称为厌氧消化。它与好氧法的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体,而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。
厌墒生物处理是一个复杂的微生物化学过程,依靠二大宅要类群的细菌,即水解产酸细卤、产氢产乙酸细船和产币烷细菌的联合作用完成。因而可以粗略地将厌缄消化过程划分为3个连续的阶段,即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
第。·阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物光在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,分解产牛挥发性有机酸、醉类、酯类等。这个阶段主要产生较高级的脂肪酸。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下,第一阶段产牛的各种有机酸被分解转化成乙酸和氢气,在降解奇数碳素有机酸时还形成二氧化碳。
第三阶段产甲炕阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、二氧化碳和氢气等转化为中烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷前完成,一织把氢和二氧化碳转化成甲烷,奶一组从乙骏或乙酸盐脱浚户:个甲烷。的者约占总量的l/3,后者占z/3。
虽然厌氧消化过程可分为以上3个阶段,但是在厌氧反应器中,3个阶段是同时进行的,并保持某种程度的动态平衡,这种动态平衡一旦被PH、温度、有机负荷等外加因素所破坏,则首先将使产甲烷阶段受到抑制,其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化,其至会导致整个厌氧消化过程停滞。
3.厌氧法的影响因素
厌氧法对环境条件的要求比好氧法更严格。一般认为,控制厌氧处理效率的基本回索有两类:一类是基础问素,包括微生物员(污泥浓度)、营养比、混合接触状况、打机负荷等;另…类是环境因素,如温度、pH、氧化还原电位、有毒物质等。
(1)温度温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一。各类牛物适宜的温度范围是4\向的,一般认为,产甲烷菌的温度范围为5—60℃,在35℃和53℃上下1V以分别获得较高的消化效率,温度为40一45℃时,厌氧消化效率较低。出此RJ见,各种产中烷葫的适宜温度区域不一致,而且最适温度范围较小。根据产甲烷菌适宜温度条件的不同,厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化3种类型。
①常温厌缄消化,指在自然气温或水温下进行污水厌氧处理的工艺,适货温度他围为10一30℃。
②小温消化,适位温度为35—38℃,若低于32℃或者高于40℃的效率即明显地降低。
③高温厌54消化,适宜温度为50一55℃。
亡述适宜温度有时因其他工艺条件的不问而有某种程度的差异,如反应器内较高的话泥浓度,即较高的微生物酶浓度,则使温度的影响不易显露出来。在一定温度范围内,温度提高,有机物去除率提高,产气里提高。一般认为,高温报化比中温消化沼气产量约高一倍。温度的高低个仅影响沼气的产量,而且影响招气户甲烷的含量和厌氧消化污泥的性质,对不同性质的底物影响程度不向。
温度对反应速度的影响向样是明显的。一般地说,在其他工艺条件相同的情况下,温度每上升10℃,反应速度就增加2—4倍。出此,高温消化期比中沿记化期短。
温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时期内温度升降5℃,沼气产量明抓r降,波动的幅度过大时,签至会停止产气。温度的波动,不仅影响招气产量,还影响沼气中的甲烷含量中国污水处理行业存在的问题与国内趋势
,尤其高温消化对温度变化更为敏感。甜而,温度的暂时件突然降低小会使厌氧消化系统遭受权本性的破坏,温度恢复乡原来水平时,处理效率和产气员也随之恢复,只是温度降低持续的时间较长时.恢复所需时间也相应延长。
PH条件失常将首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受抑制,使产酸过程取形成的有机酸不能被正常地代谢降解,从而使整个消化过程的各阶段间的协调平衡丧失。若pH降到5以下,对产:邮烷菌的毒性较大。同时产酸作用本身也受抑制,整个厌氧消化址程即停滞、即使pH恢复到4.o左右,厌氧装置的处理能力仍不易恢复;而在pH稍高时,只要恢复中性,严甲烷菌就能较快地恢复活性。
所以厌氧装置适灾在中性或稍偏耐性的状态厂运行。
在厌氧消化过程中,PH的升降变化除了受外界因素的影响之外,还取决于有机物代谢过程小某些产物的增减,产暇作用产物有机酸的增加,会使PH下降;而行氨有机物分解产物氨的增加,会引起PH升高。
有机负荷是影响厌氧消化效率的一个重要因素,直接影响产气量和处理效率。在一定范围内,随着有机负荷的提高产气率即单位质量物料的产:气员趋向下降,而消化器的客积产气虽则增多,反之亦然。对于具体应用场合,进料的有机物浓度是—’定的,毛。V帧荷或投配率的提高就意味着停留时间缩短,则有机物分解率将下降,这势必使学位质旦物料的产气量减少。促因反应器相对的处理量增多厂,单位容积的产气量将提高东莞环保验收报告
有机负荷值N工艺类型、运行条件以及污水废物的种类反其浓度而异。在通常的情况下,对产常规厌氧消化[艺,中温处理高浓度[:、Ik污水的有机负荷为2—3kgCt)D/(m5.d),在高温下为4—6kgL(jD/(m3.d)。卜流式厌氧污泥床反应器、厌氧滤池、厌氧流化床等新型厌氧]:艺的有机负荷在中温下为5—15kgC()D/(叶.d),有时候可高达30kgc[)D/(n/.d)d在处理具体污水时,最好通过试验来确定具最适皮的有机负荷。
机物、无机物组成。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的义系。
状良好的污泥是厌缄消化效率的基础保证。厌缄活性污泥的性质主要表现为它作用效能与沉淀性能,前片主要取决于活微止物的比例及其对底物的适应性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不产甲烷曲数量相适府的水平。活性污泥的沉淀性能是指污泥混合液在静止状态下的沉降速度,它与污泥的凝聚性有关、与灯氧处理一样,厌氧活件污泥的沉淀性能也以svI来衡量。
厌氧处理时,行水L1哟打机物主要靠活性污泥中的微生物分解去除,故在一定的范围内,活性污泥浓度愈高,厌氧消化的效率也愈高。伺于一定程度后,效率的提高不行明显。这主要因为:①厌氧污泥的生长率低、增长速度慢,积累时间过长后,污泥中的无机成分比例增尚,活性降低;②污泥浓度过高有时容易于引起堵塞而影响正常运行。
(6)搅拌和混合混合搅拌也是提高消化效率的工艺条件之一。没合搅拌的厌氧消化池,池内常有分层现象。通过搅拌uf消除池内梯度,增加食料与微止物之间的接触,避免产个分层,并RJ促进沼气分离。在连续投料的消化池中,还可以促进食料迅速与他中原有料液混匀。
搅拌的方法有:①机械搅拌器搅拌法;②消化液循环搅拌法;③沼气循环搅拌法等。其中沼气循环搅拌,还有利于使陷气中的c()2作为产电烷的底物被细菌利用,从而提高币烷的产量。厌缄滤池和卜流式厌氧污泥床等新型厌氧消化设备,员没有专设搅拌装置,但以上流的方式连续投入料液,通过液流及其扩散作用,也起到一定程度的搅拌作用。
(7)污水的营养化厌氧微生物的牛长繁殖带要按一定的比例摄取碳、氮、磷以及其他微且元素。工程上主妥控制进料的碳、氟、磷比例,因为其他营养元素不足的情况少见。不同的微生物在水同的环境条件下所需的碳、氮、磷比例不完全一致。—般认为,厌氧法中C;刀;P控制为(200一300)“5ll为宜。此比值大于好氧法中loo;5;1的比例,这与厌氧微生物对碳素养分的利用率较好氧微生物低有关。在碳、氮、磷比例中,碳、氮比例对厌约消化的影响更为重要。研究表明,合适的C/N为10一18;1。
(8)有毒物质厌氧系统个的右毒物质会不同程度地对过程产生抑制作用,这些物质uf能是进水中所含的成分,或是厌氧的代谢的副产物,通常包括有毒有机物、雹金属离子和一些阴离子等。
有毒物质的最高容许浓度与处理系统的远行方式性、操作控制条件等rd累有关。
4.厌氧法工艺
厌氧消化工艺有多种分类方法。按微生物的生长状态分为厌氧生物膜法;按投料、出料及运行人式分为分批式、连续式厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在同—·反应器中并在问一t艺条件下完成,义可分为单相厌/4消化与两相厌氧消化等。
厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床(uAsB)、厌氧生物转盘等。

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