废水的厌氧生物处理

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1、水污染控制工程厌氧生物处理WaterPollutionControlEngineering废水厌氧生物处理厌氧生物处理废水厌氧处理内容概要:1.厌氧生物处理概述2.厌氧工艺流程3．厌氧生物处理反应器4．厌氧生物处理的设计与计算第一节废水厌氧生物处理概述厌氧生物处理1．厌氧生物处理概述19世纪末－20世纪初：废水和粪便处理,反应时间长,出水水质差;1860年法国人Mouras把简易沉淀池改进作为污水污泥处理构筑物使用，1881年法国杂志将Mouras创造的称为自动净化器(AutomaticScasenger)。1895年英国Donald设计了厌氧化粪池。厌氧化粪池的创建，是厌氧处理工艺发展史上的

2、里程碑。从此，厕所等家庭用生活污水可通过化粪池得到较好的处理。WaterPollutionControlEngineering1903年英国出现了Travis池。废水从一端流入，从另一端流出，两侧沉淀区分离出的污泥，在池中间的中下部分消化，产生的沼气从中间上部分排出，不会影响两侧的沉淀区。1905年德国人Imhoff对Travis池作了改进，设计了Imhoff池，又称隐化池，我国也称双层沉淀池。这种池型构造把污水的沉淀与污泥的消化完全分开，彼此不发生干扰。这种装置在本世纪20年代被广泛应用与欧美各国。化粪池和双层沉淀池至今在排水工程中仍占有重要地位。厌氧生物处理WaterPollutionCo

3、ntrolEngineering中期--被好氧工艺取代,在污泥处理方面有应用,污泥的厌氧消化;普通消化池是这时期的主要反应器。70年代后--重新发展,环境问题和能源危机,开发了新的厌氧生物处理反应器.以UASB,厌氧接触工艺为代表的多种工艺，均实现高的污泥浓度高的负荷，得到广泛应用。应用现状:(A).废水处理,高浓度和高温度废水;(B).污泥处理和城市垃圾处理;(C).生物质的资源化和能源化应用.厌氧生物处理WaterPollutionControlEngineering厌氧生物处理1.1厌氧生物处理的原理(1).复杂有机物的厌氧生物处理：(A).水解.在细胞外酶作用下,将大分子有机物水解为小

4、分子溶解性有机物,如多糖-单糖，脂肪-脂肪酸甘油,蛋白质-氨基酸,小分子进入细胞内.难降解或高分子的有机物水解过程较慢,或可能成为速率限制步骤,颗粒有机物的大小,温度,pH,有机物组成成分,氨浓度,水力停留时间等影响水解速率.WaterPollutionControlEngineering厌氧生物处理水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解,促进后续处理过程的生物有效性,故对难降解废水可以预置厌氧反应器.WaterPollutionControlEngineering温度(℃)停留时间d脂肪纤维素蛋白质15601560156015000.030.0180.020.01250.090.030.2

5、70.160.030.01350.110.040.620.210.030.01温度,停留时间对水解速率常数Kh的影响厌氧生物处理(B)．酸化.产酸细菌酸化,将溶解性有机物转化为挥发性脂肪酸和醇为主要产物的过程,主要生成有机酸(甲酸,乙酸,丙酸,丁酸等)、醇(乙醇),H2,CO2,NH3,N2,H2S等；酸化过程速率较快,产物对产甲烷过程影响较大,酸化过程产物与厌氧的条件,底物种类和微生物组成有关系,主要有三类:丙酸型,丁酸型和乙醇型.人们常常将不完全厌氧处理过程称为水解酸化.WaterPollutionControlEngineering厌氧生物处理(C)．产氢产乙酸.水解酸化产物(主要是2个

6、C以上的有机酸,不包括乙酸)在产氢产乙酸细菌作用下生成氢,乙酸和CO2；主要反应:(醇和高级脂肪酸反应生成乙酸)CH3CH2OH+H2O=CH3COO-+H++2H2CH3CH2COO-+H2O=CH3COO-+H++HCO3-+3H2丁酸,丙酸等转化为乙酸的过程由于标准吉布斯自由能为正值,只有反应产物H+和H2的浓度低反应可以进行.WaterPollutionControlEngineering厌氧生物处理(D)．产甲烷.主要在两类不同的甲烷细菌下产生CH4,是严格厌氧过程.乙酸脱羧:2CH3COOH＝2CH4+2CO2氢还原CO2:4H2+CO2＝CH4+2H2O3H2+CO＝CH4+H2

7、O2H2O+4CO＝CH4+3CO2此外还有利用醇还原CO2得到甲烷和有机酸等途径.WaterPollutionControlEngineering厌氧生物处理厌氧生物处理的原理和过程示意:WaterPollutionControlEngineering复杂有机物挥发酸醇CO2+H2乙酸CH4水解酸化产氢产乙酸产甲烷5%20%28%72%简单有机物10%13%35%17%30%厌氧生物处理(2).