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發(fā)布時間:2022年05月16日 08:58 作者:環(huán)保水圈 點擊數(shù):次
來源:環(huán)保水圈
厭氧生物反應(yīng)概述;厭氧技術(shù)優(yōu)勢和不足;反應(yīng)機理;厭氧反應(yīng)器類型;厭氧反應(yīng)器工藝控制條件;啟動方式;運行管理;問題及解決措施。手冊適用于厭氧反應(yīng)器操作人員、污水站技工、化驗人員和管理人員,亦可供相關(guān)人員參考。
利用微生物生命過程中的代謝活動,將有機物分解為簡單無機物,從而去除水中有機物污染的過程,稱為廢水的生物處理。根據(jù)代謝過程對氧的需求,微生物又分為好氧、厭氧和介于兩者間的兼性微生物。
厭氧生物處理就是利用厭氧微生物的代謝過程,在無需提供氧的情況下,把有機物轉(zhuǎn)化為無機物和少量的細胞物質(zhì),這些無機物包括大量的生物氣(即沼氣)和水。
厭氧是一種低成本廢水處理技術(shù),把廢水治理和能源相結(jié)合,特別適合發(fā)展中國家使用。
1、優(yōu)勢:
1)可作為環(huán)境保護、能源回收和生態(tài)良性循環(huán)結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù),具有良好的社會、經(jīng)濟、環(huán)境效益。
2)耗能少,運行費低,對中等以上(1500mg/L)濃度廢水費用僅為好氧工藝1/3。
3)回收能源,理論上講1kgCOD可產(chǎn)生純甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3),高于天然氣(3.93×10-1J/m3)。以日排10tCOD工廠為例,按COD去除80%,甲烷為理論值80%計算,日產(chǎn)沼氣2240m3,相當于2500m3天然氣或3.85t煤,可發(fā)電5400Kwh。
4)設(shè)備負荷高、占地少。
5)剩余污泥少,僅相當于好氧工藝1/6~1/10.
6)對N、P等營養(yǎng)物需求低,好氧工藝要求C:N:P=100:5:1,厭氧工藝為C:N:P=(350-500):5:1。
7)可直接處理高濃有機廢水,不需稀釋。
8)厭氧菌可在中止供水和營養(yǎng)條件下,保留生物活性和沉泥性一年,適合間斷和季節(jié)性運行。
9)系統(tǒng)靈活,設(shè)備簡單,易于制作管理,規(guī)??纱罂尚 ?/span>
2、厭氧不足
1)出水污染濃度高于好氧,一般不能達標;
2)對有毒性物質(zhì)敏感;
3)初次啟動緩慢,最少需8-12周以上方能轉(zhuǎn)入正常水平。
厭氧反應(yīng)過程是對復(fù)雜物質(zhì)(指高分子有機物以懸浮物和膠體形式存在于水中)生物降解的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。其反應(yīng)過程可分為四個階段:
1)水解階段——被細菌胞外酶分解成小分子。例如:纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖,蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等,這些小分子的水解產(chǎn)物能被溶解于水,并透過細胞為細胞所利用。
2)發(fā)酵階段——小分子的化合物在發(fā)酵菌(即酸化菌)的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物,并分泌到細胞外。這一階段主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。
3)產(chǎn)酸階段——上一階段產(chǎn)物被進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫、碳酸以及新的細胞物質(zhì)。
4)產(chǎn)甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新細胞物質(zhì)。
原理如下:
a、 水解階段——含有蛋白質(zhì)水解、碳水化合物水解和脂類水解。
b、 發(fā)酵酸化階段——包括氨基酸和糖類的厭氧氧化,以及較高級脂肪酸與醇類的厭氧氧化。
c、 產(chǎn)乙酸階段——含有從中間產(chǎn)物中形成乙酸和氧氣,以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。
d、 產(chǎn)甲烷階段——包括從乙酸形成甲烷,以及從氧、二氧化碳形成甲烷。廢水中有硫酸鹽時,還會有硫酸鹽還原過程,如虛線所示。
1、普通厭氧反應(yīng)池
2、厭氧接觸工藝
3、升流厭氧污泥庫(UASB)反應(yīng)器
4、厭氧顆粒污泥膨脹庫(EGSR)
5、厭氧濾料(AF)
6、厭氧流化庫反應(yīng)器
7、厭氧折流反應(yīng)器(ABR)
8、厭氧生物轉(zhuǎn)盤
9、厭氧混臺反應(yīng)器等
1、溫度
按三種不同嗜溫厭氧菌(嗜溫5-20℃嗜溫20-42℃嗜溫42-75℃)工程上分為低溫厭氧(15-20℃)、中溫厭氧(30-35℃)、高溫厭氧(50-55℃)三種。
溫度對厭氧反應(yīng)尤為重要,當溫度低于最優(yōu)下限溫度時,每下降1℃,效率下降11%。在上述范圍,溫度在1-3℃的微小波動,對厭氧反應(yīng)影響不明顯,但溫度變化過大(急速變化),則會使污泥活力下降,度產(chǎn)生酸積累等問題。
2、PH
厭氧水解酸化工藝,對PH要求范圍較松,即產(chǎn)酸菌的PH應(yīng)控制4-7℃范圍內(nèi);完全厭氧反應(yīng)則應(yīng)嚴格控制PH,即產(chǎn)甲烷反應(yīng)控制范圍6.5-8.0,最佳范圍為6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。
3、氧化還原電位
水解階段氧化還原電位為-100~+100mv,產(chǎn)甲烷階段的最優(yōu)氧化還原電位為-150~-400mv。因此,應(yīng)控制進水帶入的氧的含量,不能因以對厭氧反應(yīng)器造成不利影響。
4、營養(yǎng)物
厭氧反應(yīng)池營養(yǎng)物比例為C:N:P=(350-500):5:1。
5、有毒有害物
抑制和影響厭氧反應(yīng)的有害物有三種:
1)無機物:有氨、無機硫化物、鹽類、重金屬等,特別硫酸鹽和硫化物抑制作用最為嚴重;
2)有機化合物:非極性有機化合物,含揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、非極性酚化合物、單寧類化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五類。
3)生物異型化合物,含氯化烴、甲醛、氰化物、洗滌劑、抗菌素等。
6、工藝技術(shù)參數(shù)
1)水力停留時間:HRT
2)有機負荷
3)污泥負荷
七、厭氧反應(yīng)器啟動
1、接種污泥
有顆粒污泥時,接種污泥數(shù)量大小10-15%.當沒有現(xiàn)成的污泥時,應(yīng)用最多的是污水處理廠污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于顆粒污泥形成。
沒有消化污泥和顆粒污泥時,化糞池污泥、新鮮牛糞、豬糞及其它家畜糞便都可利用作菌種,也可用腐敗污泥和魚塘底泥作接種污泥,但啟動周期較長。
污泥接種濃度至少不低10Kg·VSS/m3反應(yīng)器容積,但接種污泥填充量不大于反應(yīng)器容積60%。污泥接種中應(yīng)防止無機污泥、砂以及不可消化的其它物進入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)。
2、接種污泥啟動
啟動分以下三個階段進行:
1)起始階段——反應(yīng)池負荷從0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥負荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d開始。進入?yún)捬醭叵到鈴U水的混合液濃度不大于COD5000mg/L,并按要求控制進水,最低的COD負荷為1000mg/L。進液濃度不符合應(yīng)進行稀釋。
進液時不要刻意嚴格控制所有工藝參數(shù),但應(yīng)特別注意乙酸濃度,應(yīng)保持在1000mg/L以下。進液采用間斷沖擊形式,即每3~4小時一次,每次5-10min,之后逐步減斷間隔時間至1小時,每次進液時間逐步增長20~30min。起始階段,進水間隔時間過長時,則應(yīng)每隔1小時開動泵對污泥攪拌一次,每次3~5min。
2)啟動第二階段——當反應(yīng)器容積負荷上升到2-5kgCOD/m3d時,這一階段洗出污泥量增大,顆粒污泥開始產(chǎn)生。一般講,從第一段到第二段要40d時間,此時容積負荷大約為設(shè)計負荷的50%。
3)啟動的第三階段——從容積負荷50%上升到100%,采用逐步增加進料數(shù)量和縮短進料間斷時間來實現(xiàn)。衡量能否獲進料量和縮短進料時間的化驗指標定控制發(fā)揮性脂肪酸VFA不大于500mg/L,當VFA超過500-1000mg/L,厭氧反應(yīng)器呈現(xiàn)酸化狀態(tài),超過1000mg/L則表明已經(jīng)酸化,需立即采取措施停止進料,進行菌種馴化。一般來講第二段到第三段也需30-40d時間。
3、啟動的要點
1)啟動一定要逐步進行,留有充裕的時間,并不能期望很短時間進入加料運行達到厭氧降解的目標。
因為啟動實際上是使細菌從休眠狀態(tài)恢復(fù),即活化的過程。啟動中細菌選擇、馴化、增殖過程都在進行,原厭氧污泥中濃度較低的甲烷菌的增長速度相對于產(chǎn)酸菌要慢的多。因此,這時負荷一般不能高,時間不能短,每次進料要少,間隔時間要長。
2)混合進液濃度一定要控制在較低水平,一般COD濃度為1000-5000mg/L,當超過5000mg/L,應(yīng)進行出水循環(huán)和加水稀釋至要求。
3)若混合液中亞硫酸鹽濃度大于200mg/L時,則亦應(yīng)稀釋至100mg/L以下才能進液。
4)負荷增加操作方式:啟動初期容積負荷可從0.2-0.5kgCOD/m3·d開始,當生物降解能力達到80%以上時,再逐步加大。
若最低負荷進料,厭氧過程仍不正常COD不能消化,則進料間斷時間應(yīng)延長24h或2-3d,檢查消化降解的主要指標測量VFA濃度,啟動階段VFA應(yīng)保持在3mmoL/L以下。
5)當容積負荷走到2.0kgCOD/m3d后,每次進料負荷可增大,但最大不超過20%,只有當進料增大,而VFA濃度且維持不變,或仍維持在<3mmoL/L水平時,進料量才能不斷增大進液間隔才能不斷減少。
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