第五章 厌氧生物处理.ppt

第五章厌氧生物处理
厌氧生物处理——概述
厌氧生物处理——主要工艺及其特点
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★概述
一、厌氧生物处理:在断绝与空气接触的条件下,依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用,对有机物进行生物降解的过程,称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。
厌氧生物处理法的处理对象是:高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。
厌氧生物处理可将有机物降解的同时生产气体燃料(甲烷)。
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二、厌氧生物处理过程(分三个阶段)
1、水解阶段:分子量巨大的高分子有机物不能被细菌直接利用,在第一阶段被细菌胞外酶分解为能溶于水并透过细胞壁,为细菌所利用的小分子.
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2、发酵阶段(包括2次酸化)
(1)小分子化合物在发酵细菌(乳酸菌)的细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细胞外,这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、CO2、H2、NH3、H2S等。
(2)上一阶段的产物进一步被转化为乙酸、H2、H2CO3、及新的细胞物质。
3、产甲烷阶段:乙酸、H2、H2CO3、甲酸、甲醇等被转化为甲烷、 CO2及新的细胞物质。
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有机物厌氧消化过程
生化阶段
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
物态变化
液化(水解)
酸化(1)
酸化(2)
气化
生化过程
大分子不溶态有机物转化为小分子溶解态有机物
小分子溶解态有机物转化为(H2+CO2)及A、B两类产物
B类产物转化为(H2+CO2)及乙酸等
CH4、CO2等
菌群
发酵细菌
产氢产乙酸细菌
甲烷细菌
发酵工艺
甲烷发酵
酸发酵
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复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段,由不同的细菌群接替完成。完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能,因而得到了广泛的发展和应用。
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三、发酵的控制条件(重点讨论甲烷发酵的控制条件。)
1、营养与环境条件
(1)营养物:废水、污泥及废料中的有机物种类繁多,只要未达到抑制浓度,都可连续进行厌氧生物处理。对生物可降解性有机物的浓度并无严格限制,但若浓度太低,比耗热量高,经济上不合算;水力停留时间短,生物污泥易流失,难以实现稳定的运行。一般要求COD大于1000mg/L。 COD∶N∶P=200∶5∶1
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(2)氧化还原电位(ORP或Eh)
厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行的最重要的条件。厌氧环境,主要以体系中的氧化还原电位来反映。
一般情况下,氧的溶入无疑是引起发酵系统的氧化还原电位升高的最主要和最直接的原因(反应器密闭)。但是,除氧以外,其它一些氧化剂或氧化态物质的存在(如某些工业废水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性废水中的H+等),同样能使体系中的氧化还原电位升高。当其浓度达到一定程度时,同样会危害厌氧消化过程的进行。
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高温厌氧消化系统适宜的氧化还原电位为-500~-600mV;
中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化还原电位应低于-300~-380mV。
产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格,甚至可在+100~-100mV的兼性条件下生长繁殖;
甲烷细菌最适宜的氧化还原电位为-350mV或更低。
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