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1、高浓度养猪废水厌氧处理技术,6 单元,6.1畜禽废水组合处理技术,厌氧塘-兼性塘-好氧塘-人工湿地工艺处理系统 多级厌氧+过滤+生物塘工艺 混凝和膜生物反应组合工艺,厌氧塘-兼性塘-好氧塘-人工湿地工艺处理系统,原生污水,出水,提升泵站,厌氧塘,兼性塘,好氧塘,养鱼塘,浮萍塘,芦苇塘 (人工湿地),灌溉,多级厌氧+过滤+生物塘工艺,污泥浓缩,污泥脱水,泥饼外排,粗格栅,提升泵站,多级厌氧消化池,多级折流式滤池,处理后出水用于浇洒绿地,畜禽废水,沉砂池,细格栅,稳定塘,自然氧化沟,混凝和膜生物反应组合工艺,畜禽废水有机物和氨氮浓度高，经过混凝反应后，采用活性污泥膜分离技术处理畜禽废水，在进水CO
2、D6783-8202mg/L, BOD4260mg/L, SS6960 mg/L, NH3-N 392-483 mg/L的条件下，出水COD100mg/L, BOD20mg/L, SS70mg/L, NH3-N15 mg/L,膜生物反应池中的膜采用的是聚乙烯中空纤维膜，膜的内径100um，膜孔径0.1um，采用管内负压抽吸出水。工艺流程如图所示：,畜禽废水,细筛网,调节池,混凝反应池,污泥脱水,膜生物反应器,沉淀池,6.2 厌氧反应器,厌氧反应器启动,接种污泥:有颗粒污泥时,接种污泥数量大小10-15%.当没有现成的污泥时,应用最多的是污水处理厂污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成
3、。没有消化污泥和颗粒污泥时，化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种，也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接种污泥，但启动周期较长。 污泥接种浓度至少不低10KgVSS/m3反应器容积，但接种污泥填充量不大于反应器容积60%。污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反应器内。,接种污泥启动：启动分以下三个阶段进行： 1.起始阶段： 反应池负荷从0.5-1.0kgCOD/m3.d或污泥负荷0.05-0.1kgCOD/kgVSSd开始。进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L，并按要求控制进水，最低的COD负荷为1000mg/L。进液浓度不符合应进行稀释。
4、 进液时不要刻意严格控制所有工艺参数，但应特别注意乙酸浓度，应保持在1000mg/L以下。进液采用间断冲击形式，即每34小时一次，每次5-10min，之后逐步减少间隔时间至1小时，每次进液时间逐步增长2030min。起始阶段，进水间隔时间过长时，则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次，每次35min。,2.启动第二阶段-当反应器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3.d时，这一阶段污泥量增大，颗粒污泥开始产生。一般讲，从第一段到第二段要40d时间，此时容积负荷大约为设计负荷的50%。 3.启动的第三阶段-从容积负荷50%上升到100%，采用逐步增加进料数量和缩短进料间隔时间来实现。衡量能否获进料量和
5、缩短进料时间的化验指标定控制发挥性脂肪酸VFA不大于500mg/L，当VFA超过500-1000mg/L，厌氧反应器呈现酸化状态，超过1000mg/L则表明已经酸化，需立即采取措施停止进料，进行菌种驯化。一般来讲第二段到第三段也需30-40d时间。,启动的要点 1.启动一定要逐步进行，留有充裕的时间，并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标 。因为启动实际上是使细菌从休眠状态恢复，即活化的过程。启动中细菌选择、驯化、增殖过程都在进行，原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。因此，这时负荷一般不能高，时间不能短，每次进料要少，间隔时间要长。 2.混合进液浓度一定要控制
6、在较低水平，一般COD浓度为1000-5000mg/L，当超过5000mg/L，应进行出水循环和加水稀释至要求。,3.若混合液中亚硫酸盐浓度大于200mg/L时，则亦应稀释至100mg/L以下才能进液。 4.负荷增加操作方式：启动初期容积负荷可从0.2-0.5kgCOD/m3.d开始，当生物降解能力达到80%以上时，再逐步加大。若最低负荷进料，厌氧过程仍不正常，COD不能消化，则进料间隔时间应延长24h或2-3d，检查消化降解的主要指标测量VFA浓度，启动阶段VFA应保持在3mmoL/L以下。 5.当容积负荷达到2.0kgCOD/m3.d后，每次进料负荷可增大，但最大不超过20%，只有当进料增
7、大，而VFA浓度且维持不变，或仍维持在3mmoL/L水平时，进料量才能不断增大进液间隔才能不断减少。,消化目的： 消化设备：消化池盖子的作用，盖子的两种形式： 固定及浮动； 消化池的加热方法； 搅拌方法：,6.3 污泥消化,影响消化的主要因素,温度：根据不同温度将发酵分为三个类型（低温发酵、中温发酵、高温发酵）。 酸碱度：与以前同； 搅拌： 生、熟污泥配比：投配率，式7.10。 碳氮比： 有毒物质：,污泥好氧消化,污泥好氧处理的产物； 供养及搅拌情况； 优缺点： 适用范围：,控制厌氧处理效率的基本因素：基础因素（微生物量、营养比、混合液接触情况、有机负荷等），环境因素（温度、pH值、氧化还原电
8、位、有毒物质）。 不产甲烷菌和产甲烷菌对环境因素的要求区别： 产甲烷菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，故在讨论厌氧过程的影响因素时，多以产甲烷菌的生理、生态特征来说明。,6.4 厌氧法的影响因素,（1）温度条件：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（10-30）、中温消化（35-38）和高温消化（50-55）。 在一定温度范围内，温度对产气量的影响： 温度对反应速度的影响：,（2）pH值:每种微生物可在一定的pH值范围内活动， 产酸细菌：适宜范围较广， pH在4.5-8.0之间； 产甲烷菌： 最适pH值为7.0-7.2， pH值在6.6-7.4较为适宜； pH值对产甲烷活
9、性的影响见图7.2。 在厌氧法处理废水中，产酸与产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5。 pH值失常产生的影响：首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受到抑制，使形成的有机酸不能被正常的代谢，从而使整个消化过程的各阶段间的协调平衡丧失。若pH值降到5以下，对产甲烷菌毒性较大，同时产酸作用本身也受到抑制，整个厌氧消化过程即停滞。而在稍高值，只要恢复到中性，产甲烷菌能较快的恢复活性，所以厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态下运行。,氧化还原电位,无氧环境是产甲烷菌繁殖的最基本条件之一，对厌氧反应器中的氧浓度可由氧化还原电位来表达，研究表明：不
10、产甲烷菌可在兼氧条件下完成，氧化还原电位为-0.10.1伏；而在产甲烷阶段，氧化还原电位必须控制在-0.35 -0.30伏（中温）和-0.56 -0.60伏（高温消化）； 氧是影响氧化还原电位的重要因素，但不是唯一因素，挥发性有机酸的增减， pH升降以及铵离子浓度的高低等因素均影响系统的还原强度。,有毒物质,有毒物质的双重性； 所谓“有毒”是相对的，事实上任何一种物质对甲烷消化都有两方面的作用，即有促进甲烷细菌生长的作用与抑制甲烷细菌生长的作用。关键在于它们的浓度界限，即毒阈浓度。 有毒物质的种类：有毒有机物、重金属离子、一些阴离子、氨、硫化氢。p289,在废水生物处理过程中，废水中的有机物经
11、大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨等,同时释放能量的过程。 好氧与厌氧的适用范围： 高分子有机物的厌氧降解过程可分为四个阶段：水解、发酵（酸化）、产乙酸和产甲烷阶段。,6.5 厌氧生物处理原理,（1）水解阶段：复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性的单体或二聚体。 高分子有机物被细菌胞外酶分解为小分子的有机物： 纤维素、淀粉和蛋白质的水解变化， 小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢。 （2）发酵阶段：上一阶段的小分子溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物。 在该阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单
12、的化合物并分泌到细胞外，酸化菌大多数是严格厌氧菌，通常有1%的兼性厌氧菌存在，保护甲烷类严格厌氧菌。主要产物有：挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氨、硫化氢等，同时酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质。 在厌氧过程中，酸化菌对酸的耐受力必须加以考虑，酸化过程pH下降到4时仍可进行，但是产甲烷过程pH的范围在6.5-7.5之间，因此pH值的下降将会减少甲烷生成和氢的消耗，并进一步引起酸化末端产物组成的改变。,（3）产乙酸阶段：在产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸及新的细胞物质。 （4）甲烷阶段：上一阶段的物质被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。 产甲烷细菌由两组生
13、理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷。p286两个化学式 上述四个阶段的反应速度依废水性质而定：含纤维素、果胶、脂类废水，水解为速度限制步骤；简单的糖类、淀粉类被微生物迅速分解，产甲烷成为限速阶段。 在厌氧反应器中，四个阶段是同时进行的，保持动态平衡， 一旦该平衡被破坏，产甲烷阶段首先受到抑制，其结果导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的变化，导致消化过程停滞。,上流速度：p289 定义：式7.2。 水力停留时间：HRT=V/Q=H/u 反应器中的污泥量:VSS=TSS-Wash 反应器的有机负荷:VLR,SLR 污泥体积指数:SVI 污泥的比产甲烷
14、活性: 反应器内的污泥停留时间:,厌氧反应器的有关术语,其他的厌氧反应器,分类： 按微生物生长状态可分为：厌氧活性污泥法（普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等）和厌氧生物膜法（厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物转盘） 按进出料及运行方式：分批式、连续式和半连续式。 按消化过程：一步厌氧消化法和两步厌氧消化法。,普通厌氧消化池,又称常规消化池，常用密闭的圆柱形池。 工艺流程； 盖子的作用； 搅拌装置的作用及形式； 中温和高温消化时的加热方式： 特点：p292,该法的优缺点： 沉淀池中固液分离困难的原因： 为提高固液分离效果，采用的脱气方法；（真空脱气、热交换器急冷法、絮凝沉淀） 特
15、点：p293,构造： 流程： 污泥层和悬浮层高度及去除有机物的情况： 设置气-液-固三相分离器是上流式厌氧污泥床的重要结构特征，它对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起到十分重要的作用。现在大型生产上采用的三相分离器多为专利。如图7.7 特点：,池型结构： 工艺流程： 对填料比表面积和空隙率的要求： 特点：,厌氧流化床,厌氧流化床工艺是借鉴流态化技术的一种生物反应装置，它以小粒径载体为流化粒料，废水为流化介质，当废水以升流式通过床体时，与床中附着于载体上的生物膜不断接触反应，达到厌氧生物降解目的，产生的沼气，于床顶部排除。 工艺流程：床内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒
16、和沸石、聚氯乙烯颗粒等，填料粒径一般为0.2-1mm。废水从床底部流入，为使填料层膨胀，需将部分出水用循环泵进行回流，提高床内水流的上升流速。膨胀率为20-70时，称为流化床，颗粒在床中作无规则自由运动。,流化床操作要满足的首要条件：,上升速度即操作速度必须大于临界流态化速度，而小于最大流态化速度。一般来说，最大流态化速度要比临界流态化速度大10倍以上，实际操作中，上升流速只要控制在1.2-1.5倍临界流态化速度即可满足生物流化床的运行要求。 特点：p297. 为了降低动力消耗和防止床层堵塞，可采取两项措施：,厌氧转盘,厌氧生物转盘的构造与好氧生物转盘相似，不同之处在于上部加盖密封，为收集沼气
17、和防止液面上的空间有氧存在。厌氧生物转盘由盘片、密封的反应槽、转轴及驱功装置等组成。盘片分为固定盘片(挡板)和转动盘片，相间排列，以防盘片间生物膜粘连堵塞，固定盘片一般设在起端。转动盘片串联，中心穿以转轴，轴安装在反应器两端的支架上，其构造如图示。废水处理靠盘片表面生物膜和悬浮在反应槽中的厌氧活性污泥共同完成.盘片转动时，作用在生物膜上的剪力将老化的生物膜剥下，在水中呈悬浮状态，随水流出槽外：沼气则从槽顶排出。,特点:p298.,厌氧挡板反应器的流程特点：,厌氧挡板反应器是从研究厌氧生物转盘发展而来的，生物转盘的转动盘不动，并全为固定盘，这样就产生了厌氧挡板反应器。厌氧挡板反应器与厌氧转盘比较
18、，可减少盘的片数和省去转动装置。 厌氧挡板反应器的流程在反应器内垂直于水流方向设多块挡板来保持反应器内较高的污泥浓度以减少水力停留时间。挡板把反应器分为若干个上向流室和下向流室。上向流室比较宽，便于污泥聚集，下向流室比较窄，通往上向流的导板下部边缘处加50度的导流板，便于将水送至上向流室的中心，使泥水充分混合保持较高的污泥浓度。,两步厌氧法,厌氧消化反应分别在两个独立的反应器内进行，即一个为产酸阶段，另一个为产甲烷阶段，故又称两段式厌氧消化法。据所处理废水水质情况，两步可采用同类型或不同类型的消化反应器。如对悬浮固体含量多的高浓度有机废水，第一步反应器可选不易堵塞、效率稍低的反应器，经水解产酸
19、阶段后的上清液悬浮固体浓度降低，第二步可采用新型高效消化器。流程见图7.12。 根据不产甲烷菌与产甲烷菌代谢特性及适应环境条件不同，第一反应器可采用简易非密闭装置，在常温、较宽pH值范围条件下运行；第二反应器则要求严格密封、严格控制温度和pH值范围。 特点：p298。,复合厌氧法,是在一个反应器内由两种厌氧法组合而成，如上流式厌氧污泥床与厌氧滤池组成的复合厌氧法。如图7.13,P299.,6.6 生物处理新技术,6.6.1 缺氧-好氧生物脱氮工艺(A1/O),主要功能： 传统的生物脱氮工艺流程：优缺点；,A1/O工艺流程：物质在各构筑物的变化情况； A1/O主要特点：,流程特点： 处理效果： 主要特点：,6.6.2 厌氧-好氧生物除磷工艺（A2/O）,6.6.2 厌氧-好氧生物除磷工艺（A2/O）,处理效果： 适用范围： 各构筑物的物质转化情况： 该工艺的特点： 该工艺存在的问题：,6.6.3 厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺（A2/O工艺）,AB工艺： AB工艺机理： AB工艺特点：,6.6.4 吸附-生物降解工艺（AB法）,发展概况： 工作原理： 特点；,6.6.5 间歇式活性污泥法（SBR),基本形式： 工艺流程: 工艺特点：,6.6.6 氧化沟法,