废水厌氧生物处理过程.ppt

主要内容一、厌氧生物处理过程及其特征2、厌氧生物处理过程两段说两段说两段说中PH变化三阶段理论三阶段厌氧消化过程第一阶段，水解、发酵阶段第二阶段产氢、产乙酸阶段第三阶段产甲烷阶段三阶段理论是对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。几乎与Bryant提出三阶段理论的同时，Zeikus(1979)在第一届国际厌氧消化会议上提出了四种群说理论。四种群说理论四种群说有机物厌氧降解示意图有硫酸盐存在条件下葡萄糖的厌氧消化3、厌氧生物处理的主要特征3、厌氧生物处理的主要特征3、厌氧生物处理的主要特征3、厌氧生物处理的主要特征温度对微生物活性的影响3、厌氧生物处理的主要特征二、厌氧消化微生物这类细菌的主要功能是先通过胞外酶的作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸，醇类等。不溶性有机物可溶性有机物可溶性的大分子有机物小分子研究表明，该类细菌对有机物的水解过程相当缓慢，pH和细胞平均停留时间等因素对水解速率的影响很大。因此，当处理的废水中含有大量难水解的类脂时，水解就会成为厌氧消化过程的限速步骤。但产酸的反应速率较快，并远高于产甲烷反应。发酵细菌大多数为专性厌氧菌，但也有大量兼性厌氧菌。除发酵细菌外，在厌氧消化的发酵阶段，也可发现真菌和为数不多的原生动物。(二)产氢产乙酸菌(二)产氢产乙酸菌(二)产氢产乙酸菌(三)产甲烷细菌(三)产甲烷细菌(三)产甲烷细菌(四)厌氧微生物群体间的关系所以，不产甲烷细菌通过其生命活动为产甲烷细菌提供了合成细胞物质和产甲烷所需的碳前体和电子供体、氢供体和氮源。产甲烷细菌充当厌氧环境有机物分解中微生物食物链的最后一个生物体。厌氧发酵初期，由于加料使空气进入发酵池，原料、水本身也携带氧气，这对产甲烷细菌是有害的。不产甲烷细菌类群中那些需氧和兼性厌氧微生物将其去除。各种厌氧微生物对氧化还原电位的适应不相同，通过它们有顺序地交替生长和代谢活动，使发酵液氧化还原电位不断下降，逐步为产甲烷细菌生长和产甲烷创造适宜的氧化还原条件。以工业废水或废弃物为发酵原料时，其中可能含有酚类、苯甲酸、氰化物、长链脂肪酸、重金属等对于产甲烷细菌有毒害作用的物质。不产甲烷细菌中有许多种类能裂解苯环、降解氰化物等从中获得能源和碳源。这些作用不仅解除了对产甲烷细菌的毒害，而且给产甲烷细菌提供了养分。此外，不产甲烷细菌的产物硫化氢，可以与重金属离子作用生成不溶性的金属硫化物沉淀，从而解除一些重金属的毒害作用不产甲烷细菌的发酵产物可以抑制其本身的不断形成。氢的积累可以抑制产氢细菌的继续产氢，酸的积累可以抑制产酸细菌继续产酸。在正常的厌氧发酵中，产甲烷细菌连续利用由不产甲烷细菌产生的氢、乙酸、二氧化碳等，使厌氧系统中不致有氢和酸的积累，就不会产生反馈抑制，不产甲烷细菌也就得以继续正常的生长和代谢。例如：降解乙醇CH3CH2OH十H2O→CH3COOH+2H2在厌氧发酵初期，不产甲烷细菌首先降解原料中的糖类、淀粉等物，产大量的有机酸，产生的二氧化碳也部分溶于水，使发酵液的pH明显下降。而此时，一方面不产甲烷细菌类群中的氨化细菌迅速进行氨化作用，产生的氨中和部分酸；另一方面，产甲烷细菌利用乙酸、甲酸、氢和二氧化碳形成甲烷，消耗酸和二氧化碳。因此，两个类群的共同作用使pH稳定在一个适宜范围内。三、厌氧生物处理的影响因素1．温度可见，厌氧消化速率随温度的变化比较复杂，在厌氧消化过程中存在着两个不同的最佳稳度范围：一为55℃左右，一为35℃左右。厌氧微生物分为嗜热菌(高温细菌)和嗜温菌(中温细菌)两大类，相应的厌氧消化则被称为高温消化(55℃左右)和中温消化(35℃左右)。2.pH3．氧化还原电位4．营养5．食料/微生物比再者，由于厌氧消化过程中产酸阶段的反应速率比产甲烷阶段的反应速率高得多，必须十分谨慎地选择有机负荷，使挥发酸的生成及消耗平衡，不致形成挥发酸的积累。随着反应器中生物量(厌氧污泥)浓度的增加，有可能在保持相对较低污泥负荷的条件下得到较高的容积负荷。这样，能够在满足一定处理程度的同时，缩短消化时间，减少反应容积。总的说来，（厌氧生物）处理可采用较（好氧生物）处理高得多的有机负荷。一般COD浓度可达5～10kg/(m3·d)，有的甚至可高达50kg/(m3·d)。有毒物质会对厌氧微生物产生不同程度的抑制，使厌氧消化过程受到影响甚至遭到破坏。最常见的抑制性物质为硫化物、氨氮、重金属、氰化物以及某些人工合成的有机物。如：铜。硫酸盐和其他硫的氧化物容易在厌氧消化过程中被还原为硫化物。可溶性的硫化物和H2S气体在达到一定浓度时，对产甲烷过程产生抑制。如何减轻硫化物的抑制作用？氨是厌氧消化的缓冲剂，但高浓度的氨对厌氧消化有害。有人认为NH3-N浓度50～200mg/L即能产生控制，但通过对产甲烷细菌的驯化，厌氧过程对氨的适应能力