北京科技大学环境工程课件.ppt

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1、2023/5/26,1,第12章废水的厌氧处理The Anaerobic Processes,2023/5/26,2,第12章 废水的厌氧处理,121 概述 L132 厌氧法的基本原理 L123 厌氧法的工艺和设备 L124 厌氧法的影响因素 L125 厌氧设备的运行管理 L126 厌氧和好氧技术的联合运用简介 L,2023/5/26,3,121概述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。过去，它多用于城市污水处理厂的污泥、有机废料以及部分高浓度有机废水的处理。目前，厌氧生化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

2、括城市污水。,2023/5/26,4,厌氧生化法的特点：,（1）应用范围广因供氧限制，好氧法一般只适用于中、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，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。,2023/5/26,5,（2）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，而且产生的沼气可作为能源。废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以抵偿消耗能量。研究表明，当原水BOD5达到1500mg/L时，采用厌氧处理即有能量剩余。有机物浓度愈高，剩余能量愈

3、多。一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。,2023/5/26,6,（3）负荷高通常好氧法的有机容积负荷为24 kgBOD/(m3d)，而厌氧法为2l0 kgCOD/(m3d)，高的可达50 kgCOD/(m3d)。（4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好好氧法每去除l kgCOD将产生0.40.6 kg生物量，而厌氧法去除l kgCOD只产生0.020.l kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的520。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、运行费用低，甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。,2023/5/26,7,（5）氮、磷营养需要量较少好氧法一般要求

4、BOD:N:P为l00:5:1，而厌氧法的BOD:N:P为l00:2.5:0.5，对氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。（6）有杀菌作用厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。（7）污泥易贮存厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。,2023/5/26,8,（8）厌氧生物处理法也存在下列缺点:,（a）厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；（b）出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理；（c）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。（d）厌氧过程会产生气味对空气有污染。,返回目录,2023

5、/5/26,9,132厌氧法的基本原理,废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(anaerobic microbes)(包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物质的过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion)。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即：水解产酸细菌(fermentative bacteria)产氢产乙酸细菌(acetogenic bacteria)产甲烷

6、细菌(methanogenic bacteria)的联合作用完成。,2023/5/26,10,厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。,2023/5/26,11,厌氧消化

7、的三个阶段和COD转化率,(1)水解酸化,(2)产氢产乙酸,(3)产甲烷,复杂有机物,高级有机酸,H2,乙酸,CH4,2023/5/26,12,此过程由两组生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，前者约占总量的l/3后者约占2/3。上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中，水解易成为速度限制步骤；简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，产甲烷易成为限速阶段。,返回目录,2023/5/26,13,123厌氧法的工艺和设备,按微生物生长状态分为厌氧活性污

8、泥法(anaerobic activated sludge)和厌氧生物膜法(anaerobic slime)；按投料、出料及运行方式分为分批式(batch)、连续式(continuous)和半连续式(semi-continuous)；根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为一步厌氧消化(one stage digestion)与两步厌氧消化(two stage digestion)等厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。,2023/5/26,14,1231普通厌氧消化池,普通消化池又称传统或常规消化池(conventi

9、onal digester)。消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。L池径从几米至三、四十米，柱体部分的高度约为直径的1/2，池底呈圆锥形，以利排泥。为使进水与微生物尽快接触，需要一定的搅拌。常用搅拌方式有三种：(a)池内机械搅拌；(b)沼气搅拌；(c)循环消化液搅拌。,2023/5/26,15,螺旋桨搅拌的消化池,污泥排出管,检修口,搅拌器,沼气排出管,集气罩,2023/5/26,16,循环消化液搅拌式消化池,高温厌氧消化需要加温，常用加热方式有三种:(a)废水在消化池外先经热交换器预热到规定温度再进入消化池；(b)

10、热蒸汽直接在消化器内加热；(c)在消化池内部安装热交换管。,污循环消化液,排泥,蒸汽,沼气,进水,出水,2023/5/26,17,普通消化池的特点是:,可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单。缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物细胞。对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触的问题。温度不均匀，消化效率低。,2023/5/26,18,1232厌氧接触法,在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法（anaerobic contact process)。,厌氧接触法工

11、艺,进水,沼气,消化池,沉淀池,剩余污泥,回流污泥,出水,真空脱气器,2023/5/26,19,厌氧接触法的特点:,（a）通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为1015g/L，耐冲击能力强；（b）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2l0kgCOD/m3d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为1530d，而接触法小于10d；,2023/5/26,20,（c）可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；（d）混合液经沉降后，出水水质好，（e）但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备（f）厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点。

12、,2023/5/26,21,几种脱气方法:L,(a)真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器(真空度为0.005 MPa)，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉降性能；(b)热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷却。(c)絮凝沉降，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降；(d)用超滤器代替沉淀池，以改善固液分离效果。,2023/5/26,22,1233上流式厌氧污泥床反应器,上流式厌氧污泥床反应器（upflow anaerobic sludge blanket reactor)，简称UASB反应器，是由荷兰的G.Lettnga等人在70年代初研制开发的。污泥床反应

13、器内没有载体，是一种悬浮生长型的消化器。由反应区(reaction region)、沉淀区(settling region)和气室(gas collection dome)三部分组成。,2023/5/26,23,UASB反应器示意图,颗粒污泥层,悬浮污泥层,出水,进水,三相分离器,沉淀区,沼气,气室,2023/5/26,24,2023/5/26,25,2023/5/26,26,上流式厌氧污泥床的池形有圆形、方形、矩形。小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。大型装置为便于设置气、液、固三相分离器，则一般为矩形，高度一般为3 8m，其中污泥床1 2m，污泥悬浮层24m，多用钢结构或钢筋混凝土结构

14、，上流式厌氧污泥床反应器的特点:（a）反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为3040g/L，其中底部污泥床(sludge bed)污泥浓度6080g/L，污泥悬浮层(sludge blanket)污泥浓度57g/L；,2023/5/26,27,污泥床中的污泥由活性生物量占7080的高度发展的颗粒污泥(sludge granules)组成，颗粒的直径一般在0.55.0mm之间，颗粒污泥是UASB反应器的一个重要特征。（b）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，COD容积负荷一般为1020kg COD/(m3d)；（c）反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备

15、；（d）无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；,2023/5/26,28,（e）污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。（f）反应器内有短流现象，影响处理能力。进水中的悬浮物应比普通消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜太高，以免对污泥颗粒化不利或减少反应区的有效容积，甚至引起堵塞；（g）运行启动时间长，对水质和负荷突然变化比较敏感。,2023/5/26,29,1234厌氧滤池,厌氧滤池（anaerobic filter又称厌氧固定膜反应器，是上世纪60年代末开发的新型高效厌氧处理装置。滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。厌氧微生物附着于填料的表面生长，

16、当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。,2023/5/26,30,废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。,进水,出水,沼气,虑料,承托层,布水板,2023/5/26,31,厌氧生物滤池的特点及改进：,在厌氧生物滤池中，厌氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料的孔隙中。厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均匀的，在池进水部位高，相应的有机物去除速度快。当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位容易发生

17、堵塞现象。,2023/5/26,32,对厌氧生物滤池采取如下改进：（a）出水回流；（b）部分充填载体；（c）采用软性填料。厌氧生物滤池的特点是：（a）由于填料为微生物附着生长提供了较大的表面积，滤池中的微生物量较高，又因生物膜停留时间长，平均停留时间长达100天左右，因而可承受的有机容积负荷高，COD容积负荷为216 kgCOD/(m3d)，且耐冲击负荷能力强；,2023/5/26,33,（b）废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快；（c）微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；（d）启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。（e）处理含悬浮物浓度

18、高的有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效的方法。,2023/5/26,34,1235厌氧流化床,进水,出水,循环泵,沼气,载体,平移的上界面,2023/5/26,35,厌氧流化床特点:,（a）载体颗粒细，比表面积大，可高达20003000m2/m3左右，使床内具有很高的微生物浓度，因此有机物容积负荷大，一般为1040kgCOD/m3d，水力停留时间短，具有较强的耐冲击负荷能力，运行稳定；（b）载体处于流化状态，无床层堵塞现象，对高、中、低浓度废水均表现出较好的效能；,2023/5/26,36,（c）载体流化时，废水与微生物之间接触面大，同时两者相对运动速度快，强

19、化了传质过程，从而具有较高的有机物净化速度；（d）床内生物膜停留时间较长，剩余污泥量少；（e）结构紧凑、占地少以及基建投资省等。（f）但载体流化耗能较大，且对系统的管理技术要求较高。,2023/5/26,37,为了降低动力消耗和防止床层堵塞，可采取如下措施：,（a）间歇性流化床工艺，即以固定床与流化床间歇性交替操作。固定床操作时，不需回流，在一定时间间歇后，又启动回流泵，呈流化床运行；（b）尽可能取质轻、粒细的载体，如粒径2030m、相对密度1.051.2g/cm3的载体。保持低的回流量，甚至免除回流就可实现床层流态化。,2023/5/26,38,1236厌氧生物转盘和挡板反应器,厌氧生物转盘

20、的构造与好氧生物转盘相似，不同之处在于盘片大部分(70以上)或全部浸没在废水中，为保证厌氧条件和收集沼气，整个生物转盘设在一个密闭的容器内。厌氧挡板反应器是从研究厌氧生物转盘发展而来的，生物转盘不转动即变成厌氧挡板反应器。挡板反应器与生物转盘相比，可减少盘的片数和省去转动装置。,2023/5/26,39,厌氧生物转盘示意图,进水,沼气,隔板,转轴,反应,出水,转动盘片,固定盘片,2023/5/26,40,厌氧挡板反应器示意图,进水,循环泵,出水,沼气,回流,挡板,2023/5/26,41,厌氧生物转盘的特点：,（a）厌氧生物转盘内微生物浓度高，因此有机物容积负荷高，水力停留时间短；（b）无堵塞

21、问题，可处理较高浓度的有机废水；（c）一般不需回流，所以动力消耗低；（d）耐冲击能力强，运行稳定，运转管理方便。但盘片造价高。,2023/5/26,42,1237两步厌氧法和复合厌氧法,厌氧消化反应分别在两个独立的反应器中进行，每一反应器完成一个阶段的反应，比如一为产酸阶段，另一为产甲烷阶段，故又称两段式厌氧消化法。按照所处理的废水水质情况，两步可以采用同类型或不同类型的消化反应器。第一步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；第二步反应器则要求严格密封、严格控制温度和pH值范围。,2023/5/26,43,接触消化池-上流式污泥床两步消化工艺,水解产酸反应，控制条件使之

22、产生脂肪酸，尽量不产生沼气,沉降分离，去除不溶性有机物,出水,沼气,排泥,进水,热交换器废水被加热到需要的温度,产甲烷阶段，使第一步反应产生的有机酸生成甲烷和二氧化碳等最终产物,2023/5/26,44,两步厌氧法具有如下特点:,（a）耐冲击负荷能力强，运行稳定，避免了一步法不耐高有机酸浓度的缺陷；（b）两阶段反应不在同一反应器中进行，互相影响小，可更好地控制工艺条件；（c）消化效率高，尤其适于处理含悬浮固体多、难消化降解的高浓度有机废水。（d）但两步法设备较多，流程和操作复杂。,2023/5/26,45,纤维填料厌氧滤池和上流式厌氧污泥床复合法工艺,返回目录,出水,进水,沼气,产甲烷阶段，使

23、第一步反应产生的有机酸生成甲烷和二氧化碳等最终产物,废水箱,泵,流量计,复合厌氧反应器,沉淀池,2023/5/26,46,124厌氧法的影响因素,控制厌氧处理效率的基本因素有两类:一类是基础因素，包括微生物量(污泥浓度)、营养比、混合接触状况、有机负荷等；另一类是环境因素，如温度、pH值、氧化还原电位、有毒物质等。产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤。,2023/5/26,47,1241温度条件各类微生物适宜的温度范围是不同的，一般认为，产甲烷菌的温度范围为560。在35和53上下可以分别获得较高的消化效率，温度为4045时，厌氧消化效率较低。据产

24、甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。,2023/5/26,48,温度对厌氧消化过程的影响,2023/5/26,49,温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时内温度升降5，沼气产量明显下降，波动的幅度过大时，甚至停止产气。温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中甲烷的含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本性的破坏，温度一经恢复到原来水平时，处理效率和产气量也随之恢复。,2023/5/26,50,1242 pH值,每种微生物可在一定的pH值范围内活动，产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围

25、较广，在4.58.0之间。产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.07.2，pH 6.67.4较为适宜。在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和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6.57.5(最好在6.87.2)的范围内。,2023/5/26,51,在厌氧消化过程中，pH值的升降变化除了外界因素的影响之外，还取决于有机物代谢过程中某些产物的增减。产酸作用产物使有机酸的含量增加，会使pH值下降。含氮有机物分解产物氨的增加，会引起pH值升高。在厌氧处理中，pH值除受进水的pH影响外，主要取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡，取决于挥发

26、酸、碱度、CO2、氨氮、氢之间的平衡。,2023/5/26,52,1243氧化还原电位,无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，这是因为它不象好氧菌那样具有过氧化氢酶。氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件的重要因素，但不是唯一因素。挥发性有机酸的增减、pH值的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。如pH值低，氧化还原电位高；pH值高，氧化还原电位低。,2023/5/26,53,1244有机负荷,在厌氧法中，有机负荷通常指容积有机负荷，简称容积负荷，即消化器单位有效容积每天接受的有机物量（kgCOD/m3d)。对悬浮生长工艺，也有用污泥负荷表

27、达的，即kg COD/(kg污泥d)。在污泥消化中，有机负荷习惯上以投配率或进料率表达，即每天所投加的湿污泥体积占消化器有效容积的百分数。由于各种湿污泥的含水率、挥发组分不尽一致，投配率不能反映实际的有机负荷，为此，又引入反应器单位有效容积每天接受的挥发性固体质量这一参数，即kgMLVSS/m3d。,2023/5/26,54,有机负荷值因工艺类型、运行条件以及废水中污染物的种类及其浓度而异。在通常的情况下，常规厌氧消化工艺中温处理高浓度工业废水的有机负荷为23 kgCOD/(m3d)，在高温下为46 kgCOD/(m3d)。上流式厌氧污泥床反应器、厌氧滤池、厌氧流化床等新型厌氧工艺的有机负荷在

28、中温下为515 kgCOD/(m3d)，可高达30 kgCOD/(m3d)。在处理具体废水时，最好通过试验来确定其最适宜的有机负荷。,2023/5/26,55,1245厌氧活性污泥,厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。性状良好的污泥是厌氧消化效率的基础保证。厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉降性能。故在一定的范围内，活性污泥浓度愈高，厌氧消化的效率也愈高。但也不是越高越好。,2023/5/26,56,1246搅拌和混合,通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免产生分层，促进沼气分离。在连续

29、投料的消化池中，还使进料迅速与池中原有料液相混匀。在传统厌氧消化工艺中，也将有搅拌的消化器称为高效消化器。搅拌程度与强度要适当。,2023/5/26,57,搅拌的方法：,（a）机械搅拌器搅拌法；（b）消化液循环搅拌法；（c）沼气循环搅拌法等。其中沼气循环搅拌，还有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的底物被细菌利用，提高甲烷的产量。厌氧滤池和上流式厌氧污泥床等新型厌氧消化设备，虽没有专设搅拌装置，但以上流的方式连续投入料液，通过液流及其扩散作用，也起到一定程度的搅拌作用。,2023/5/26,58,1247废水的营养比,厌氧微生物的生长繁殖需按一定的比例摄取碳、氮、磷以及其他微量元素。工程上主要控制

30、进料的碳、氮、磷比例，因为其他营养元素不足的情况较少见。厌氧法中碳:氮:磷控制为(200300):5:1为宜。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。研究表明，合适的C/N为(1018):1。,2023/5/26,59,C/N与新细胞合成量氮浓度与处理量的关系 及产气量关系,2023/5/26,60,1248有毒物质,包括有毒有机物、重金属离子和一些阴离子等。对有机物来说，带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构，往往具有抑制性。有毒物质的最高容许浓度与处理系统的运行方式、污泥驯化程度、废水特性、操作控制条件等因素有关。,返回目录,2023/5/26,61,125厌氧设备的运行管理,1

31、251厌氧设备的启动厌氧处理工艺的缺点之一是微生物增殖缓慢，设备启动时间长，若能取得大量的厌氧活性污泥就可缩短投产期。最好选择同类物料厌氧消化污泥。如果采用一般的未经消化的有机污泥自行培养，所需时间更长。一般来说，接种污泥量为反应器有效容积的1090，依消化污泥的来源方便情况酌定，原则上接种量比例增大，启动时间缩短。,2023/5/26,62,1252厌氧反应器运行中的欠平衡现象及其原因,厌氧消化过程易于出现酸化，即产酸量与用酸量不协调，这种现象称为欠平衡。欠平衡时可以显示出如下的症状:（a）消化液挥发性有机酸浓度增高；（b）沼气中甲烷含量降低；（c）消化液pH值下降；（d）沼气产量下降；（e

32、）有机物去除率下降。,2023/5/26,63,诸症状中最先显示的是挥发性有机酸浓度的增高，故它是一项最有用的监视参数，有助于尽早地察觉欠平衡状态的出现。厌氧消化作用欠平衡的原因：有机负荷过高；进水pH值过低或过高；碱度过低，缓冲能力差；有毒物质抑制；反应温度急剧波动；池内有溶解氧及氧化剂存在,2023/5/26,64,1253运行管理中的安全要求,厌氧设备的运行管理很重要的问题是安全问题。沼气中的甲烷比空气轻、非常易燃，空气中甲烷含量为515时，遇明火即发生爆炸。沼气中含有微量有毒的硫化氢，但低浓度的硫化氢就能被人们所察觉。沼气中的二氧化碳。凡需因出料或检修进入消化池之前，务必以新鲜空气彻底

33、置换池内的消化气体，以确保安全。,返回目录,2023/5/26,65,126厌氧和好氧技术的联合运用简介,实际工业废水中有机物的浓度较高，COD 可以达到几万甚至几十万。高浓度有机废水用一种方法很难处理到要求的水平。所以需要用厌氧和好氧处理方法联合应用才能达到好的效果。此处仅举一例：某制药厂废水的处理：,2023/5/26,66,废水,初次沉淀池,换热器,上流式厌氧污泥床,生物接触氧化池,二次沉淀池,出水,污泥回流,沼气净化,沼气利用,沉渣利用,某制药厂废水处理工艺流程,车间排水，COD 1000015000mg/L,初次沉淀池沉降后COD降低到 10000mg/L左右，沉渣可作饲料,冬季需对

34、废水加温到35度,容积负荷为13kgCOD/(m3.d)，停留时间为24小时，出水COD降低到3000mg/L。,经好氧生物接触氧化，出水COD降低到300mg/L,2023/5/26,67,126厌氧和好氧技术的联合运用简介,采用厌氧与好氧工艺相结合的工艺，还可以达到生物脱氮、脱磷的目的。目前厌氧与好氧联合的工艺较多，有些仍处在研究阶段。活性污泥法生物脱氮是其中的一种，生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程。硝化是废水中的氨态氮在好氧条件下，通过好氧细菌(亚硝酸菌和硝酸菌)的作用，被氧化成亚硝酸盐(N02-)和硝酸盐(N03-)的反应过程。,2023/5/26,68,首先，由亚硝酸菌将氨态氮转

35、化为亚硝酸盐：NH4O2HCO3-NO2-H2CO3 H2O亚硝酸菌再由硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐：NO2-NH4+H2CO3HCO3-O2 NO3-H2O硝酸菌,2023/5/26,69,反硝化即脱氮，是在缺氧条件下，通过脱氮菌的作用，将亚硝酸盐和硝酸盐还原成氮气，该反应过程中，反硝化菌需要有机碳源（如甲醇）作电子供体，利用NO3-中的氧进行缺氧呼吸，反应过程可表示如下：NO3-CH3OHH2CO3 N2H2OHCO3-微生物细胞NO2-CH3OHH2CO3 N2H2OHCO3-微生物细胞,2023/5/26,70,亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌。硝化反应需在好氧条件下进行并以氧作为电子受

36、体。反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧微生物，其反应需在缺氧的条件下进行。试验表明，对废水首先通过56小时的强烈曝气，可以完成硝化阶段，然后再使废水处于45小时无氧状态，脱氮率可以达80以上。,2023/5/26,71,A/O活性污泥法脱氮系统流程,这种脱氮系统的工艺流程是让废水依次经历缺氧反硝化、好氧去碳和硝化的阶段，故又称为缺氧、好氧脱氮系统，简称A/O系统。A/O(anoxic/oxygen）系统中，硝化段的溶解氧一般为24mg/L，反硝化段的溶解氧应小于0.5mg/L。,2023/5/26,72,缺氧,好氧,进水,沉淀,出水,回流污泥,剩余污泥,消化液回流,厌氧,A/A/O系统流程图,这种

37、脱氮系统的工艺流程是让废水依次经过厌氧，缺氧、好氧三个阶段，故称为厌氧、缺氧、好氧脱氮系统，简称A/A/O系统（也称为A2/O系统）。该系统是以去除有机碳、氮和磷为主的废水处理工艺。,2023/5/26,73,缺氧,好氧,进水,沉淀,出水,回流污泥,剩余污泥,NO3-回流,厌氧,回流,UTC工艺流程,UCT工艺是目前比较流行的厌氧与好氧相结合的生物除磷工艺流程。它是在A/A/O工艺的基础上对回流方式作了调整以后提出的。其与A/A/O工艺的不同之处在于它的污泥回流是缺氧池回流到厌氧池，这样就阻止了处理系统中硝酸盐（NO3-）进入到厌氧池而影响在厌氧过程中磷的充分释放。但在运行过程中，须注意当进水中的总氮与COD的比值较高时，应减少混合液的回流比，以防止NO3-进入到厌氧池中。,