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史上最完整厌氧生物处理、运行调试手册,99%的水处理从业者都需要

发布时间:2018/10/12 15:25:45    浏览量:2572    返回下一条上一条

这是一个专业版的厌氧工程调试手册。以前很少发厌氧调试的内容,好不容易发一次大家赶紧拿小本本记下吧!

一、手册包括有以下7个内容

厌氧生物反应概述;厌氧技术优势和不足;反应机理;厌氧反应器类型;厌氧反应器工艺控制条件;启动方式;运行管理;问题及解决措施;

手册适用于厌氧反应器操作人员、污水站技工、化验人员和管理人员,亦可供相关人员参考。

二、厌氧反应概述

利用微生物生命过程中的代谢活动,将有机物分解为简单无机物,从而去除水中有机物污染的过程,称为废水的生物处理。根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。

厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧的情况下,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。

厌氧是一种低成本废水处理技术,把废水治理和能源相结合,特别适合发展中国家使用。

三、厌气处理技术的优势和不足

1、优势:

1)可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术,具有良好的社会、经济、环境效益。

2)耗能少,运行费低,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),高于天然气(3。93×10-1J/m3)。以日排10tCOD工厂为例,按COD去除80%,甲烷为理论值80%计算,日产沼气2240m3,相当于2500m3天然气或3。85t煤,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1/6~1/10.

6)对N、P等营养物需求低,好氧工艺要求C:N:P=100:5:1,厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1。

7)可直接处理高浓有机废水,不需稀释。

8)厌氧菌可在中止供水和营养条件下,保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。

9)系统灵活,设备简单,易于制作管理,规模可大可小。

2、厌氧不足

1)出水污染浓度高于好氧,一般不能达标;

2)对有毒性物质敏感;

3)初次启动缓慢,最少需8-12周以上方能转入正常水平。

四、反应机理

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

1)水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如:纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖,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利用。

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。原理图如下:

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——含有从中间产物中形成乙酸和氧气,以及氢气和二氧化碳形成乙酸。

d、 产甲烷阶段——包括从乙酸形成甲烷,以及从氧、二氧化碳形成甲烷。废水中有硫酸盐时,还会有硫酸盐还原过程,如虚线所示。

五、厌氧反应器类型

1、普通厌氧反应池

2、厌氧接触工艺

3、升流厌氧污泥库(UASB)反应器

4、厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)

5、厌氧滤料(AF)

6、厌氧流化库反应器

7、厌氧折流反应器(ABR)

8、厌氧生物转盘

9、厌氧混台反应器等

六、厌氧反应的工艺控制条件

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。

温度对厌氧反应尤为重要,当温度低于最优下限温度时,每下降1℃,效率下降11%。在上述范围,温度在1-3℃的微小波动,对厌氧反应影响不明显,但温度变化过大(急速变化),则会使污泥活力下降,度产生酸积累等问题。

2、PH

厌氧水解酸化工艺,对PH要求范围较松,即产酸菌的PH应控制4-7℃范围内;完全厌氧反应则应严格控制PH,即产甲烷反应控制范围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、氧化还原电位

水解阶段氧化还原电位为-100~+100mv,产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-150~-400mv。因此,应控制进水带入的氧的含量,不能因以对厌氧反应器造成不利影响。

4、营养物

厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。

5、有毒有害物

抑制和影响厌氧反应的有害物有三种:

1)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制作用最为严重;

2)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。

3)生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。

6、工艺技术参数

1)水力停留时间:HRT

2)有机负荷

3)污泥负荷

七、厌氧反应器启动

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理厂污泥池的消化污泥。稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成。

没有消化污泥和颗粒污泥时,化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种,,也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接种污泥,但启动周期较长。

污泥接种浓度至少不低10Kg·VSS/m3反应器容积,但接种污泥填充量不大于反应器容积60%。污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反应器内。

2、接种污泥启动

启动分以下三个阶段进行:

1)起始阶段——反应池负荷从0。5-1。0kgCOD/m3d或污泥负荷0。05-0。1kgCOD/kgVSS·d开始。进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L,并按要求控制进水,最低的COD负荷为1000mg/L。进液浓度不符合应进行稀释。

进液时不要刻意严格控制所有工艺参数,但应特别注意乙酸浓度,应保持在1000mg/L以下。进液采用间断冲击形式,即每3~4小时一次,每次5-10min,之后逐步减断间隔时间至1小时,每次进液时间逐步增长20~30min。起始阶段,进水间隔时间过长时,则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次,每次3~5min。

2)启动第二阶段——当反应器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3d时,这一阶段洗出污泥量增大,颗粒污泥开始产生。一般讲,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%。

3)启动的第三阶段——从容积负荷50%上升到100%,采用逐步增加进料数量和缩短进料间断时间来实现。衡量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超过500-1000mg/L,厌氧反应器呈现酸化状态,超过1000mg/L则表明已经酸化,需立即采取措施停止进料,进行菌种驯化。一般来讲第二段到第三段也需30-40d时间。

3、启动的要点

1)启动一定要逐步进行,留有充裕的时间,并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标。

因为启动实际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、增殖过程都在进行,原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。因此,这时负荷一般不能高,时间不能短,每次进料要少,间隔时间要长。

2)混合进液浓度一定要控制在较低水平,一般COD浓度为1000-5000mg/L,当超过5000mg/L,应进行出水循环和加水稀释至要求。

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

4、负荷增加操作方式:启动初期容积负荷可从0。2-0。5kgCOD/m3·d开始,当生物降解能力达到80%以上时,再逐步加大。

若最低负荷进料,厌氧过程仍不正常COD不能消化,则进料间断时间应延长24h或2-3d,检查消化降解的主要指标测量VFA浓度,启动阶段VFA应保持在3mmoL/L以下。

5、当容积负荷走到2.0kgCOD/m3d后,每次进料负荷可增大,但最大不超过20%,只有当进料增大,而VFA浓度且维持不变,或仍维持在<3mmoL/L水平时,进料量才能不断增大进液间隔才能不断减少。

八、厌氧生物处理中存在的问题及解决方法

存在问题

原因

解决方法

1、污泥生长过慢

1、营养物不足,微量元素不足;

2、进液酸化度过高;

3、种泥不足。

1、增加营养物和微量元素;

2、减少酸化度;

3、增加种泥。

2、反应器过负荷

1、反应器污泥量不够;

2、污泥产甲烷活性不足;

3、每次进泥量过大间断时间短。

1、增加种污或提高污泥产量;

2、减少污泥负荷;

3、减少每次进泥量加大进泥间隔。

3、污泥活性不够

1、温度不够;

2、产酸菌生长过快;

3、营养或微量元素不足;

4、无机物Ca2+引起沉淀。

1、提高温度;

2、控制产酸菌生长条件;

3、增加营养物和微量元素;

4、减少进泥中Ca2+含量。

4、污泥流失

1、气体集于污泥中,污泥上浮;

2、产酸菌使污泥分层;

3、污泥脂肪和蛋白过大。

1、增加污泥负荷,增加内部水循环;

2、稳定工艺条件增加废水酸化程度;

3、采取预处理去除脂肪蛋白。

5、污泥扩散颗粒污泥破裂

1、负荷过大;

2、过度机械搅拌;

3、有毒物质存在。

4、预酸化突然增加

1、稳定负荷;

2、改水力搅拌;

3、废水清除毒素。

4、应用更稳定酸化条件


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