污水处理培训(厌氧+好氧).ppt

厌氧处理的原理:在厌氧生物转化过程中，大量的能量被转化为甲烷的形式存在，而仅仅极少部分能量会用于生成微生物细胞物质，当所产生的沼气在锅炉或加热器中燃烧时，这部分能量才被释放出来。厌氧消化过程可划分为四个相对独立但密不可分的步骤：水解阶段，酸化阶段，产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。,酸化细菌完成厌氧消化过程的前两个步骤，即水解和酸化。它们通过胞外酶将聚合物如蛋白质，脂肪和碳水化合物水解为能进入细胞内部的小分子物质，在细胞内部氧化降解而形成二氧化碳（CO2），氢（H2）和主要产物挥发性脂肪酸（VFA）。水解:不溶于水的基质被微生物转化为较小的可溶于水的基质的过程,最佳PH=6。酸化：在酸化过程中，溶解性有机物被主要转化为挥发性脂肪酸,酰化细菌具有很高的PH耐受性，随着酸性物质的不断形成，最终PH可降至4左右，产甲烷菌有它的PH适应范围：PH6.8-8.3。第二组微生物，产氢产乙酸菌在酸化过程中把上述产物转化为乙酸盐，氢及二氧化碳。第三组微生物是产甲烷菌，它们将乙酸盐或氢和二氧化碳转化为甲烷。,无论酸化还是产氢产乙酸阶段都未发生重要的COD减少，事实上仅仅是发生了COD从一种形式转化为另一种COD形式的转化反应，最终的COD去除发生在产甲烷阶段，在这里COD转化为甲烷而从水中去除。厌氧污泥颗粒污泥和絮状消化污泥,处于产气的,颗粒污泥,颗粒污泥的电子显微镜照片,颗粒污泥,絮状消化污泥,原来的环境是厌氧沉淀性好污泥浓度高不易从反应器中洗出,原来环境是好氧，经过厌氧后。沉淀性差污泥浓度低很容易从反应器中洗出,絮状污泥可以颗粒化后，成为颗粒污泥的条件：1.微生物洗出的速度需要小于微生物的最大生长速度2.至少70mg/l的Ca3.营养物质的需求4.合适的微生物种群比例5.破碎的小污泥颗粒或无机固体成为内核6.产甲烷菌附于内核上生长7.酸化细菌帮助维持颗粒结构8.适者生存，颗粒污泥的生长是自然选择的结果,厌氧控制参数:一个厌氧消化过程的成败取决于环境因素和工艺设计。完全理解这些参数对正确进行工艺控制非常重要。最重要的环境因素是温度，PH值，所需的营养和废水组成。,人类的需要,细菌的需要,碳源营养物适合的温度PH中性不能挨饿不能吃太饱会中毒,碳源营养物适合的温度PH中性负荷太低开始自溶负荷太高易酸化会中毒,温度：温度是影响微生物的活性和生长速率的一个重要的因素，大多数已知的产甲烷菌最佳的温度范围都在3040。在28到35之间每升温1摄氏度活性约增加约10%。温度在35左右活性相当稳定，但温度一旦超过42则活性急速下降。所以有必要保证厌氧反应器内温度低于40，因为在此范围内温度稍稍上升产甲烷菌的活性就会急剧下降。,温度对酸化细菌的影响至今未确证，只知道温度下降对酸化菌活性的影响没有对产甲烷的影响那么大。在温度突然下降的情况下，污泥中产甲烷菌的活性比产酸菌下降得多。产甲烷污泥在下列情况下不会发生温度问题：温度不超过40,当温度突然下降时负荷很低产甲烷菌一个非常重要的特点是当它们在415储存在没有营养的情况下仍可保持它们绝大部分的活性。即使储存时间超过两年后，污泥仍可很快的恢复活性。,钙离子:污泥最佳的颗粒性来说需要水中最少有4050mg/l的钙,最佳的钙离子:70mg/l的钙.钙离子过高,易形成沉淀,容易在出水沟槽，管线，暴气池的暴气头,沉降池中形成水垢.主要是受温度、PH和钙离子浓度的影响.水中磷酸根（PO43-）浓度达到或超过5mg/L时也会非常有效地减少碳酸钙沉淀的程度。,硫化物：硫酸盐、亚硫酸盐和硫化氢三种形式。1.硫化氢：硫化氢的毒性主要由其非离解状态的硫化氢引起的（溶解的H2S），这是因为它能渗透过细胞膜。当有150mg/非解离的硫化氢存在时，通常负责7075产甲烷量的甲烷菌的最大比产甲烷活性会下降50。,PH上升，可以降低硫化氢的活性。亚硫酸盐：亚硫酸盐是有毒性的化合物。一般来说当亚硫酸盐浓度达到150250PPm时，50%的产甲烷活性受到抑制（但需视底物的种类而定）。然而产甲烷菌可以适应亚硫酸盐的毒性。当污泥适应之后其毒性比原来小70倍。采取在调节池中来还原成硫化氢的措施。,硫酸盐：是一相对没有毒性的化合物，但在厌氧条件下还原成硫化氢。硫化氢的副作用：异味问题；降低COD的转化效率；水与空气界面的腐蚀问题；降低沼气的质量；由于硫化氢的毒性使污泥活性降低。,：产甲烷菌产甲烷最佳的在PH6.08.5之间产甲烷作用能进行。而酸化菌在之间都有很好的活性。这意味当PH降到以下，产甲烷菌已停止产甲烷而酸化菌仍继续产生挥发性脂肪酸，结果造成挥发性脂肪酸的积累。这个过程会导致反应器酸化，因而必须防止。,低PH值的有害影响是由未解离的挥发脂肪酸和硫化氢浓度的增而引起的。与解离的形式相反，未解离的挥发脂肪酸和硫化氢能穿透细胞膜并在细胞内解离造成毁灭性的PH下降。,PH缓冲和碱度：溶液的缓冲能力是指溶液缓解PH变化的能力。厌氧反应器内的就取决于这种缓冲能力。缓冲能力决定于水中存在的弱酸（诸如二氧化碳，碳酸，挥发性脂肪酸和硫化氢），弱碱（氨和碳酸盐）以及各种酸碱的盐的量。当时，污水的缓冲能力最大,碱度的测定可认为废水是由CO和一（假设的）强碱的混合物，其碱度就是碱的浓度并可通过用酸的中和滴定法来测定。在滴定之后值会达到等当点即等于纯CO溶液的值，在这一点所有的碳元素都以CO的形式存在，且只有少量的CO会溶解于水中，所以H2CO3HCO3系统的所有的缓冲能力都用完了。,在厌氧反应器中碱度的上升有种情况，其中CO的脱出是迄今最为重要的因素。凯氏氮的消化作用蛋白质中的氮消化成为NH4+脂肪酸转化为甲烷硫酸盐的还原CO随沼气脱除及尤为重要的CO从出水中脱除,所需的营养：就如所有的有机生物一样，厌氧菌也需要生长所需的营养。最低所需的氮和磷可根据生长量和细胞组份（总固体中1012和）来计算。对于酸化程度很高的废水（主要含有VFA）的消化，微生物生长量为0.05g TS/g COD(主要为产氢产乙酸菌和产甲烷菌)：可生化降解COD：1000：,对于没有酸化或部分酸化的废水（如碳水化合物，蛋白质等）的消化，微生物生长量为0.15g TS/gCOD(有许多生长快速的酸化菌)：可生化降解COD：N：350：同样微量元素也可能需要作为营养物质少量添加。通常在废水中都含有足量这些物质而无需额外添加。这些存在于其它物质中的元素是、a、g、Fe、Co、NI+、Mo其中最后三个元素对产甲烷菌最为重要。,厌氧操作：我们工厂厌氧部分包括：调节池和共两部分。调节池作用：均衡和为污水酸化提供时间性调整比，提高可生化性。,：污水的以上的在此去除。影响厌氧操作的因素主要有以下各项：温度、PH、VFA、SS、COD负荷和氨氮及有毒性物质。如何控制好这些参数，使厌氧污泥有良好的生存条件，保持良好的活性。,温度：我们现场的厌氧装置是中温厌氧，适合的温度范围为：35-40度间，正常控制在35-36度之间，每天内的温度变化范围应在1度内，否则容易引起颗粒污泥洗出和破碎。低于35度时，应根据实际温度，如34度，此时的进水负荷应是所添加颗粒污泥对应负荷的90%。温度高于40度时，很容易温度再升高，而温度超过40度时，污泥的活性是直线下降的。所以最佳的温度控制范围在35-36度间，最高不能超过40度。关键控制点在厌氧进水，通过冷却塔或蒸汽加热的方式，控制温度,PH：应在厌氧部分控制以下各点的PH，厌氧进水、厌氧一层、厌氧出口，共三点，这些点的控制范围分别为：厌氧进水：最佳控制范围6.8-8之间,根据水质以保证厌氧一层的PH在最佳的范围内.并根据污水在调节池中的预酸化度,来调节.如果厌氧进水的预酸化度高,在保证厌氧一层的PH情况下,可以适当降低厌氧进水的PH.,厌氧一层:最佳的控制范围在7-7.5之间,因为产甲烷菌适应的PH范围6.0-8之间,当PH低于6时,产甲烷菌将丧失活性,而酸化菌在PH范围为4-10之间,都能存活.所以当厌氧一层的PH低于6时,将产生VFA的积累,此时产甲烷菌无法把VFA分解为沼气.所以此时,厌氧装置的酸化是很快的.,厌氧出口的PH:在6.8-8之间,最佳的PH为7-7.5.厌氧进水和出水及厌氧一层的PH,都需要保持在6.8-8之间,而最佳的PH范围为:7-7.5之间.当厌氧出口PH高于厌氧入口的PH时,此时证明颗粒污泥的活性最高,并且供给的COD量合适于污泥负荷.,挥发酸VFA及碱度：发酸和碱度需要在以下各点来取样来分析:厌氧进水、厌氧一层、厌氧出口。厌氧进水：控制挥发酸主要根据预酸化度来控制，预酸化度=挥发酸*69/SCOD所得到的%数就时预酸化度，一般情况下，预酸化度控制在30-50%范围内，确切值主要依据此时厌氧装置的SCOD的去除率最高，去除率达到85-90%最好。并且，转化为沼气的比率最大,为什么控制一定的预酸化度？这主要是产甲烷菌分解挥发酸的速度低于产酸菌分解挥发酸的速度，如果污水不进行预酸化。污水首先进入厌氧装置的底部，而厌氧装置的底部是污泥浓度最大的区域，此时，酸化菌把SCOD经水解而酸化为VFA，但此时产甲烷菌没有可分解的低物，不利于VFA转化为甲烷，这样会产生厌氧出口的VFA提高。在调节池中没有酸化而产生VFA，将在颗粒污泥的组成中促进酸化菌含量，而酸化菌是在产甲烷菌的外壳，这样外壳将加厚，而导致VFA进入产甲烷的扩散速度减慢，产甲烷菌所产生的甲烷也不容易从颗粒污泥中分离出去，这样颗粒污泥的沉降性下降，容易污泥洗出,调节预酸化度，可以通过以下方式：控制调节池的PH，在6-8之间，通过加碱来提高废水的预酸化度。提高停留时间，保持较高的调节池液位控制调节池的厌氧状态，减少调节鼓风搅拌的时间。,厌氧一层：厌氧一层的挥发酸要保证厌氧装置出口的挥发酸低于5MEQ/L为准，如果厌氧一层的挥发酸低于厌氧装置出口的挥发酸，说明厌氧一层以上的产甲烷菌含量低，也就是说超过了对应污泥量的COD处理能力。即COD负荷高了或现在反应器理的污泥量少了。这主要原因是没有污泥时，只要PH合适并且在厌氧状态下，就会有水解酸化发生，而与污泥是否存在无关。,厌氧出口的挥发酸：应控制在小于5MEQ/l是控制加减负荷的重要依据。厌氧出口的SCOD与厌氧出口的VFA*69差，来说明有这些剩余的COD是厌氧装置现在不能转化为甲烷的量。碱度：是分析挥发酸的同时获得的数据，来显示该水的缓冲能力，所以厌氧进水、厌氧一层和厌氧出水的碱度，是逐步增加的，一般要求厌氧出口碱度要高于15MEQ/L，这样系统对进水的缓冲的能力较大.,硫化物：亚硫酸盐浓度抑制产甲烷菌的现象为：1.降低厌氧的去除率;2.厌氧出口的VFA快速提3.同样COD浓度情况下，产沼气量下降。工厂内硫酸盐的来源：1.淀粉中残存的硫酸盐和亚硫酸盐，离交再生时，随再生液排到污水处理。2.冷却塔由于加硫酸，冷却塔的排水含有硫酸盐。,亚硫酸盐中毒的处理：当确认是由于亚硫酸盐中毒时，采取以上措施：1.停止进含亚硫酸盐的废水2.用清水置换厌氧装置中的污水3.增长亚硫酸盐废水的停留时间，使亚硫酸盐转化为硫化氢，而硫化氢在水中的溶解度低，可以扩散到大气中，从而降低毒性，此时必须停止在调节池中的鼓风搅拌,提高调节池的PH,钙离子:钙离子主要来自于：1.离交再生的排水中的钙离子高于普通水中的钙离子2.冷却塔所排放的浓缩水，这主要决定于冷却塔的浓缩倍数。钙离子的浓度测定，可以采用循环水中钙硬度的方法，但钙离子浓度是40%的钙硬度,碳酸钙沉淀物是随温度升高、PH升高而溶解度降低的，而厌氧过程中温度变化小，主要取决于PH，在PH=8的情况下，钙离子浓度是100毫克/升的情况，结垢指数只有1，所以结垢的可能性较小。所以在实际运行时，只要保证厌氧和好氧的PH在7.5左右比较好,太高的PH将消耗更多的碱并导致结垢的发生。,厌氧所需要的营养物:在我们的污水中，COD主要来自再生过程中所排放的糖，N主要来自离交再生过程中所释放的氮，卫生间排是中也富含N和P。流离的氨氮达到50毫克/升时，对厌氧将起到抑制作用。水中含有一定的PO4离子，当浓度达到5毫克/升有利于防止水垢的生成。,冷却塔排污时，除特殊说明的非磷配方，否则循环水排污中富含磷酸盐达到4-6毫克/升。有锅炉的排污水中也含有磷酸根含量可以达到15毫克/升。通常情况下，厌氧出水NH4-N达到5毫克/升和PO43-浓度3毫克/升时，说明原水中的营养物满足厌氧处理过程的要求。,悬浮物：悬浮物对厌氧处理的影响较大，将产生产以下后果1.污泥洗出2.反应器内的PH下降很快，几乎无法控制。3.悬浮物堵塞分布器，影响进水水量。4.悬浮物沉积在反应器内，占据一定空间，影响反应器的容积负荷。5.水中的悬浮物越低越好，并且这些悬浮物为有机物比较好,有机悬浮物:1.污泥洗出的原因;2.PH降低的原因3.停止进水时间一天后,PH还在下降,继续产沼气.降低废水中有机悬浮物的措施：1.生产排放点减少悬浮物排放。2.在调节池中保持高液位，增加停留时间，促进这些悬浮水解和酸化。3.在调节池中保持6以上的PH，来促进这些悬浮物水解和酸化。,悬浮物为无机物，这些物质可以是纤维，也可以是硅藻土或活性碳。这些无机悬浮物堵塞分布器和在反应器内留存的主要原因：1.分布器是鱼刺管形式，开孔是15毫米，很容易堵塞2.上升流速低，只有0.6米/小时,这是由于UASB通常设计上升流速也不超过1米,这样的上升的流速无法从反应器中洗出.,水中其他有毒物质对厌氧的影响:余氯对污水处理的好氧部分和厌氧的污泥，都有杀菌作用，一但接触余氯，这些污泥的活性是无法恢复的。来源:循环水中和生活水中.降低余氯的方式：1.增加停留时间，由于余氯是强氧化剂，所以其不稳定，停留时间增长后会分解掉2.光线照射，促进余氯分解.,油的影响:食用油和植物油,对好氧和厌氧都有很大的影响.,好氧处理原理:COD+O2 CO2+H2O+新生好氧污泥好氧活性污泥法是以活性污泥为主体，利用活性污泥中悬浮生长好氧微生物氧化分解污水中有机物质的污水生物处理技术。好氧处理过程:吸附、代谢、固液分离:经过一级处理的污水与二沉池底部回流的活性污泥同时进入曝气池混合后，在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥与污水充分接触，污水中的胶体状和溶解性有机物被活性污泥吸附，并被活性污泥中的微生物氧化分解，从而得以净化,好氧处理的主要作用:去除经厌氧处理后剩余的有机污染物去除水中的营养物质（N和P）氧化有异味的物质（H2S）降解和吸附悬浮的COD,好氧的控制参数:DO,TSS,SVI,温度,PH等溶解氧:在曝气池中测定的溶解氧浓度是指示活性污泥系统工作状况的良好参数。这个参数需每天检查。正常运行下溶解氧的浓度应在1到3mg/l之间。在正常情况下,溶解氧偏低:现象:污泥颜色变黑,泡沫较多.原因:COD量比较高,暴气不足,污泥浓度过高,在正常运行条件下，活性污泥系统中溶解氧浓度的提高就指示了活性污泥系统COD负荷的下降，或者是是流向活性污泥系统流量的下降.如无以上问题,可能的原因:1.PH 和温度的变化.2.可能是由引入活性污泥系统的有毒化品（药剂）使污泥中毒而引起的。氧电极应通过定期人工测定来检查，同时应每周清洗和校准一次电极。,温度：为保证活性污泥系统良好的工作效率，有必要维持曝气池内温度在2035之间。曝气池的温度需每天测定一次。PH：活性污泥系统的PH值须每天测定并应在7到8（可能为7.5）PH电极应定期由人工测定来检查，且应每周清洗和校准一次。,TSS分析同样出水的TSS含量要定期分析。用这种方法来检查污泥的沉淀性和二沉池的效果。出水的TSS浓度须低于50mg/l。否则说明沉淀工况不良，须采取措施。如果TCOD减去SCOD高于75mg/l则意味着二沉池工作不理想，污泥被洗出。之后可通过分析TSS来检查。,VSS：反应了好氧污泥中的有机物，即有效成分。VSS/TSS的范围为70-80%，低于70%说明污泥矿化或污泥泥龄较长。VSS/TSS高于80%，说明污泥中的有效成分太高，污泥容易碎并导致污泥膨胀。,污泥体积指数（SVI）和污泥浓度SVI是有关污泥沉降性能的指示。在曝气池中只有SVI较低（75150ml/g，污泥沉降性好）时才能得到高污泥(kg/m3)。污泥浓度高相对污泥负荷率(kgCOD/kgTSS。天)就低。污泥浓度主要由SVI和回流比决定，污泥浓度更直接受到排泥的影响，不管回流比如何。,铵：在启动活性污泥系统后硝化反应并不立即进行，在一段时间后硝化种群才开始生长。在这段时间里活性污泥系统出水的铵定时（每天）测定以确定有足够的氮被去除。当曝气池或二沉池的出水铵的浓度太高（高于10mg/l）,这可能意味硝化不足。可能的原因是：,1.曝气能力不足。2.由于低温（10）使硝化能力降低。3.污泥停留时间太短。4.毒性（药剂，PH太高，剧烈的BOD负荷变化，等）。5.低PH（6.5）。,硝酸根:一定数量的铵在活性污泥系统中会最终被硝化微生物硝化为硝酸盐。为防止由反硝化作用而使污泥上浮，曝气池出水的硝酸盐浓度不应超过30mg/l。反硝化作用最佳的条件是1.氧浓度0.5mg/l2.有足够的BOD可被利用（BOD/N4）3.从另一方面说，在好氧系统中应有足够的氮。氮化合物浓度太低会导致污泥膨胀。如果在系统出水中测不出氨和硝酸盐的存在就有必要添加尿素.,微生物镜检:,主要的危险源:气体、化学品、地下排水井气体：甲烷、硫化氢、氢气沼气组成：甲烷：6090；二氧化碳：525硫化氢：0.14；水：05氢气：1%沼气与空 气混和后具有爆炸性，其爆炸范围为甲烷占空气体积比的4.4%到16%。,硫化氢：硫化氢(H2S)是一种有毒性气体，具臭鸡蛋味。在0.1PPM时,就有气味,达到10PPM就可以使人窒息.爆炸极限:4.3-46%,比空气略轻.氢气:爆炸限 4-76 Vol.%,化学品:酸、碱和PAM地下排水井：防止跌落,