厌氧反应器污泥颗粒化过程研究

《厌氧反应器污泥颗粒化过程研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1废水厌氧生物处理概况厌氧生物处理过程以中间代谢产物(低分子有机物)作为最终电子受体，在不需要提供外源能量的条件下去除废水中的有机污染物，同时还能产生有[1]能源价值的甲烷气体。废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机废水强有力的处理方法之一。1.1.1废水厌氧生物处理简介目前，厌氧生物处理法不仅可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也用于处理中、低浓度有机废水，包括城市污水。考虑到我国作为发展中国家的国情以及水污染的现状，厌氧废水处理技术有其明显的优点。1.

2、1.1.1应用范围广好氧法因供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但在厌氧条件下是可降解[2]的，如着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。1.1.1.2工艺稳定所谓工艺稳定性即在各种环境条件下有机污染物都可以被有效地去除。这种工艺稳定性是通过将厌氧处理设施设计有效地生物固定化装置并在合适的生物安全因数的条件下运行来实现的。这种设计性能的提高是通过污泥颗粒化、固定生物膜或膜反应器以及适当考虑满足对微量金属元素的需要来实现的。

3、1.1.1.3剩余污泥处置费用和设施所占空间的减少厌氧生物技术不需要好氧生物技术中氧的传递，也没有与之相随的微生物的大量合成，从而减少了处置剩余合成污泥的费用。好氧法每去除1kgCOD将产生0.4～0.6kg生物量，而厌氧法去除1kgCOD只产生0.02～0.1kg生物量，其剩余污泥量只有[3]好氧法的5%～20%。同时，消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此，剩余污泥处理和处置简单，而且所需费用较低。1.1.1.4能耗低好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼

4、气可以作为能源利用。废水中所含有机物达一定浓度后，沼气所产生的能量可以抵偿处理过程消耗的-1-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文能量。有机物浓度越高，所产生的剩余能量就越多。一般厌氧法的动力消耗[4]约为活性污泥法的1/l0。1.1.1.5简化运行厌氧工艺中由于利用生物膜或颗粒污泥使生物体固定化以及不需要氧的传递，不会发生二次沉淀池运行失当。在好氧系统中人们关注的这两个问题在厌氧处理中都不存在了，所以使厌氧工艺的运行简单化了。1.1.1.6消除尾气污染许多有机物是挥发性的，例如丙烯酸和多种氯化溶剂。好氧处理中这些有机物生物降

5、解前往往会由于曝气从废水中吹脱出来而[5]产生大气污染。好氧处理这一严重欠缺是不可能由工艺设计来克服的。但厌氧系统却不存在这一问题。厌氧废水处理是一种低成本的废水处理技术，它又是把废水的处理和能源的回收利用相结合的一种技术。包括中国在内的大多数发展中国家面临严[6]重的环境问题，能源短缺以及经济发展与环境治理所面临的资金不足。这些国家迫切需要简单有效、费用低廉的废水处理技术。因此可以预见作为一种适合我国国情的废水处理技术，厌氧生物处理技术在水污染控制领域必将有广阔的发展前景。1.1.2废水厌氧生物处理基本原理厌氧处理又称

6、为厌氧消化，是在无氧条件下，由多种微生物共同作用，[2]使有机物分解并生成CH4、CO2、H2O、H2S和NH3的过程。有机物的厌[7]氧消化过程可用1979年Bryant提出的三阶段理论来说明，如图1-1。第一阶段：水解、发酵阶段，复杂的有机物被微生物的胞外酶分解为小分子化合物后，进入发酵细菌(即酸化菌)的细胞内，并在其中转化为更加简单的化合物，同时，细菌利用部分物质合成新的细胞物质；第二阶段：产氢产乙酸阶段，由一类专门的细菌(产氢产乙酸细菌)将丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2和CO2；第三阶段：产甲烷

7、阶段，由产甲烷的细菌利用乙酸、H2和CO2产生甲烷(CH4)。以上三阶段中还可能存在含硫化合物[8]被硫酸盐还原菌还原的过程。厌氧处理属于一种串联代谢过程，其中最慢步骤的特点在于限制步骤之前基质的积累。如果这种基质是以非酸性有机物形式存在，如乙醇，则对整个微生物群体无不良影响。微生物群体中生长最慢的组分常常是丙酸或乙酸利用菌，所以内酸和乙酸的积累会抵消系统中的碳酸氢盆碱度，这样的运行故障有可能使系统的pH值降低，进而对整个微生物群体产生不利的影响。而且低pH值恰好会对引起这一问题的丙酸和乙-2-哈尔滨工业大学工学硕士学位

8、论文[9]酸等有机酸的利用微生物产生较大抑制。高分子有机物纤维素、淀粉、蛋白质、脂类低分子有机物脂肪酸、醇类、乳酸挥发性脂肪酸丙酸、丁酸乙酸H2CO2+H2OCH4图1-1厌氧消化过程图Fig.1-1Processofanaerobicdigestion1.1.3废水厌氧处理工艺的发展厌氧消化用于污水污泥的处理始于1