廢水的厭氧生物處理

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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．厭氧生物處理反應器4．厭氧生物處理的設計與計算第一節(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世紀末－20世紀初：廢水和糞便處理,反應時間長,出水水質差;1860年法國人Mouras把簡易沉淀池改進作為污水污泥處理構筑物使用，1881年法國雜志將Mouras創(chuàng)造的稱為自動凈化器(AutomaticScasenger)。1895年英國Donald設計了厭氧化糞池。厭氧化糞池的創(chuàng)建，是厭氧處理工藝發(fā)展史上的

2、里程碑。從此，廁所等家庭用生活污水可通過化糞池得到較好的處理。WaterPollutionControlEngineering1903年英國出現(xiàn)了Travis池。廢水從一端流入，從另一端流出，兩側沉淀區(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，不會影響兩側的沉淀區(qū)。1905年德國人Imhoff對Travis池作了改進，設計了Imhoff池，又稱隱化池，我國也稱雙層沉淀池。這種池型構造把污水的沉淀與污泥的消化完全分開，彼此不發(fā)生干擾。這種裝置在本世紀20年代被廣泛應用與歐美各國?；S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WaterPollutionCo

3、ntrolEngineering中期--被好氧工藝取代,在污泥處理方面有應用,污泥的厭氧消化;普通消化池是這時期的主要反應器。70年代后--重新發(fā)展,環(huán)境問題和能源危機,開發(fā)了新的厭氧生物處理反應器.以UASB,厭氧接觸工藝為代表的多種工藝，均實現(xiàn)高的污泥濃度高的負荷，得到廣泛應用。應用現(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).生物質的資源化和能源化應用.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).復雜有機物的厭氧生物處理：(A).水解.在細胞外酶作用下,將大分子有機物水解為小

4、分子溶解性有機物,如多糖-單糖，脂肪-脂肪酸甘油,蛋白質-氨基酸,小分子進入細胞內.難降解或高分子的有機物水解過程較慢,或可能成為速率限制步驟,顆粒有機物的大小,溫度,pH,有機物組成成分,氨濃度,水力停留時間等影響水解速率.WaterPollutionControlEngineering厭氧生物處理水解可以部分實現(xiàn)對難生物降解有機物的分解,促進后續(xù)處理過程的生物有效性,故對難降解廢水可以預置厭氧反應器.WaterPollutionControlEngineering溫度(℃)停留時間d脂肪纖維素蛋白質15601560156015000.030.0180.020.01250.090.030.2

5、70.160.030.01350.110.040.620.210.030.01溫度,停留時間對水解速率常數(shù)Kh的影響厭氧生物處理(B)．酸化.產(chǎn)酸細菌酸化,將溶解性有機物轉化為揮發(fā)性脂肪酸和醇為主要產(chǎn)物的過程,主要生成有機酸(甲酸,乙酸,丙酸,丁酸等)、醇(乙醇),H2,CO2,NH3,N2,H2S等；酸化過程速率較快,產(chǎn)物對產(chǎn)甲烷過程影響較大,酸化過程產(chǎn)物與厭氧的條件,底物種類和微生物組成有關系,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

6、C以上的有機酸,不包括乙酸)在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌作用下生成氫,乙酸和CO2；主要反應:(醇和高級脂肪酸反應生成乙酸)CH3CH2OH+H2O=CH3COO-+H++2H2CH3CH2COO-+H2O=CH3COO-+H++HCO3-+3H2丁酸,丙酸等轉化為乙酸的過程由于標準吉布斯自由能為正值,只有反應產(chǎn)物H+和H2的濃度低反應可以進行.WaterPollutionControlEngineering厭氧生物處理(D)．產(chǎn)甲烷.主要在兩類不同的甲烷細菌下產(chǎn)生CH4,是嚴格厭氧過程.乙酸脫羧:2CH3COOH＝2CH4+2CO2氫還原CO2:4H2+CO2＝CH4+2H2O3H2+CO＝CH4+H2

7、O2H2O+4CO＝CH4+3CO2此外還有利用醇還原CO2得到甲烷和有機酸等途徑.WaterPollutionControlEngineering厭氧生物處理厭氧生物處理的原理和過程示意:WaterPollutionControlEngineering復雜有機物揮發(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%簡單有機物10%13%35%17%30%厭氧生物處理(2).