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    【实用技术】详解厌氧生物处置调试、运行指导

    更新日期:2021-11-05 17:23

     

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    本文可用于指导厌氧生物降解工艺单元的运转管理,主要包括:厌氧生物反响概述;厌氧技术优点缺点;反响机理;厌氧反响器类型;厌氧反响器工艺控制条件;启动方式;运转管理;问题及处理措施;

     

    1、厌氧反响概述:

     

    应用微生物生命过程中的代谢活动,将有机物降解为简单无机物,从而去除水中有机物污染的过程,称为废水的生物处置。依据代谢过程对氧的需求,微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。厌氧生物处置就是应用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧的状况下,把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物包括大量的生物气(即沼气)和水。

     

    厌氧是一种低费用生活和工业废水处技术,把废水管理和能源联合,特别适用于发展中国度运用。

     

    2、厌处置技术的优点缺点

     

     

    1可作为环境维护、能源回收和生态良性循环分离系统的技术,具有良好的社会、经济、环境效益。

     

    2耗能少,运转费,对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺1/3.

     

    3回收能源,理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m³),高于自然气(3.93×10-1J/m³)。以日排10t COD工厂为例,COD去除80%,甲烷为理论值80%计算,日产沼气2240m³,相当于2500m³自然气或3.85t,可发电5400Kwh.

     

    4设备负荷高、占地少。

     

    5剩余污泥少,仅相当于好氧工艺1/61/10.

     

    6NP等营养物需求低,好氧工艺请求CN:P=100:5:1,厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1

     

    7可直接处置高浓有机废水,不需稀释。

     

    8厌氧菌可在中止供水和营养条件下,保存生物活性和沉泥性一年,合适连续和时节性运转。

     

    9系统灵敏,设备简单,易于制造管理,设备可大可小。

     

    厌氧缺点:

     

    1 出水污染浓度高于好氧,通常不能达标;

     

    2对有毒性物质敏感;

     

    3初次启动迟缓,最少需8-12周以上方能转入正常程度。

     

    3、反响机理:

     

    厌氧反响过程是对复杂物质(指高分子有机物以悬浮物和胶体方式存在于水中)生物降解的复杂的生态系统。其反响过程可分为四个阶段:

     

    1水解阶段——被细菌胞外酶降解成小分子。例如:纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖,淀粉被淀粉酶合成为麦牙糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等,这些小分子的水解产物能被溶解于水,并透过细胞为细胞所应用。

     

    2发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物,并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸(VFA)醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。

     

    3产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。

     

    4产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。原理如下图

     

     

    a、 水解阶段——含有蛋白质水解、碳水化合物水解和脂类水解。

     

    b、 发酵酸化阶段——包括氨基酸和糖类的厌氧氧化,以及较高级脂肪酸与醇类的厌氧氧化。

     

    c、 产乙酸阶段——含有从中间产物中构成乙酸和氧气,以及氢气和二氧化碳构成乙酸。

     

    d、 产甲烷阶段——包括从乙酸构成甲烷,以及从氧、二氧化碳构成甲烷。废水中有硫酸盐时,还会有硫酸盐复原过程,如虚线所示。

     

    4、厌氧反响器类型:

     

    1普通厌氧反响池

     

    2厌氧接触工艺

     

    3升流厌氧污泥库(UASB)反响器

     

    4内循环厌氧反响器(IC

     

    5厌氧颗粒污泥收缩库(EGSR)

     

    6厌氧滤料(AF)

     

    7厌氧流化库反响器

     

    8厌氧折流反响器(ABR)

     

    9厌氧生物转盘

     

    10厌氧混台反响器等.

     

    5、厌氧反响的工艺控制条件:

     

    1温度:按三种不同嗜温厌氧菌(嗜温5-20℃ 嗜温20-42℃ 嗜温42-75℃)工程上分为低温厌氧(15-20℃)、中温厌氧(30-35℃)、高温厌氧(50-55℃)三种。温度对厌氧反响尤为重要,当温度低于最优下限温度时,每降落1℃,效率降落11%。在上述范围,温度在1-3℃的微小动摇,对厌氧反响影响不明显,但温度变化过大(急速变化),则会使污泥生机降落,度产生酸积聚等问题。

     

    2 PH:厌氧水解酸化工艺,对PH请求范围较松,即产酸菌的PH应控制4-7℃范围内;完整厌氧反响则应严厉控制PH,即产甲烷反响控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。

     

    3氧化复原电位:水解阶段氧化复原电位为-100+100mv,产甲烷阶段的最优氧化复原电位为-150-400mv。因而,应控制进水带入的氧的含量,不能因以对厌氧反响器形成不利影响。

     

    4营养物:厌氧反响池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1

     

    5有毒有害物:抑止和影响厌氧反响的有害物有三种:

     

    无机物:有氨、无机硫化物、盐类、重金属等,特别硫酸盐和硫化物抑止作用最为严重;

     

    有机化合物:非极性有机化合物,含挥发性脂肪酸(VFA)、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。

     

    生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗濯剂、抗菌素等。

     

    6工艺技术参数:

     

    水力停留时间:HRT

      

    有机负荷

     

    污泥负荷

     

    6、厌氧反响器启动:

     

    1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置厂污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于颗粒污泥构成。没有消化污泥和颗粒污泥时,化粪池污泥、新颖牛粪、猪粪及其它牲畜粪便都可应用作菌种,也可用糜烂污泥和鱼塘底泥作接种污泥,但启动周期较长。

     

    没有颗粒污泥时,污泥接种浓度至少不低10Kg·VSS/m3反响器容积,但接种污泥填充量不大于反响器容积60%。污泥接种中应避免无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反响器内。

     

    当一个厌氧反响器需求实行生物启动时,假如需求处置的有机负荷小于该反响器最大的处置负荷时,能够依照需处置的有机物总量核算出相应的厌氧污泥接种量,而没有必要满量接种,从而降低厌氧污泥的采购本钱。

     

    那么到底该接种几厌氧污泥呢?这需求理解污泥负荷这个根本概念:污泥负荷是指每天施加给单位质量有效厌氧污泥的有机物的量,以SCOD的公斤数权衡,计算公式为:

     

    污泥负荷(kgSCOD/kgVS.d=Qm³/d*SCOD(mg/L)/VS(kg)

     

    其中:

     

    Q为厌氧反响器每日的处置量

     

    SCOD为废水的溶解性cod浓度

     

    VS为厌氧反响器中厌氧污泥的挥发性固体总量

     

    2接种污泥启动:启动分以下三个阶段实行

     

    a、起始阶段——反响池负荷从0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥负荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d开端。进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L,并按请求控制进水,最低的COD负荷为1000mg/L。进液浓度不适合实行稀释。

     

    进液时不要刻意严厉控制一切工艺参数,但应特别留意乙酸浓度,应坚持在1000mg/L以下。进液采用连续冲击方式,即每34小时一次,每次5-10min,之后逐渐减断距离时间至1小时,每次进液时间逐渐增长2030min。起始阶段,进水距离时间过长时,则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次,每次35min

     

    b、启动第二阶段——当反响器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3d时,这一阶段洗出污泥量增大,颗粒污泥开端产生。通常状况下,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%

     

    c、启动的第三阶段——沉着积负荷50%上升到100%,采用逐渐增加进料数量和缩短进料连续时间来完成。权衡能否获进料量和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超越500-1000mg/L,厌氧反响器呈现酸化状态,超越1000mg/L则标明曾经酸化,需立刻采取措施中止进料,停止菌种驯化。通常来讲第二段到第三段也需30-40d时间。

     

    3启动的要点

     

    a、启动一定要逐渐实行,留有富余的时间,并不能希冀很短时间进入加料运转到达厌氧降解的目的。由于启动实践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、增殖过程都在实施,原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相关于产酸菌要慢的多。因而,这时负荷通常不能高,时间不能短,每次进料要少,距离时间要长。

     

    b、混合进液浓度一定要控制在较低程度,通常COD浓度为1000-5000mg/L,当大于5000mg/L,应实行出水循环和加水稀释至请求。

     

    c、若混合液中亚硫酸盐浓度大于200mg/L时,则亦应稀释至100mg/L以下才可以进液。

     

    d、负荷增加操作方式:启动初期容积负荷可从0.2-0.5kgCOD/m³·d开端,当生物降解才能到达80%以上时,再逐渐加大。若最低负荷进料,厌氧过程仍不正常COD不能消化,则进料连续时间应延长24h2-3d,检查消化降解的主要指标丈量VFA浓度,启动阶段VFA应坚持在3mmoL/L以下。

     

    e、当容积负荷走到2.0kgCOD/m³d后,每次进料负荷可增大,但最大不超越20%,只要当进料增大,而VFA浓度且维持不变,或仍维持在﹤3mmoL/L程度时,进料量才可以不时增大进液距离才干不时减少。

     

    7 厌氧生物处置中存在的问题及处理办法