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污水处理常用的厌氧反应器技术原理

废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧生物(包括兼氧生物)的作用,将废水中的各种复杂有机物分子转化成甲烷、二氧化碳等物质的过程,称为厌氧消化。


污水厌氧生物处理是在无氧的条件下利用厌氧微生物的降解作用使污水中有机物质达到净化的处理方法。在无氧的条件下,污水中的厌氧细菌把碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物分解生成有机酸,然后在甲烷菌的作用下,进一步发酵形成甲烷、二氧化碳和氢等,从而使污水得到净化。是生活污水污泥、高浓度有机物工业废水和粪便等良好的处理方法之一。


1、厌氧反应器内出现泡沫、化学沉淀等不良现象的原因是什么?


厌氧反应器中有时会产生大量泡沫,泡沫呈半液半固状,严重时可充满气相空间并带入沼气管道,导致沼气系统的运行困难。


产生泡沫的主要原因是厌氧系统运行不稳定,因为泡沫主要是由于CO2产量太大形成的,当反应器内温度波动或负荷发生突变等情况发生时,均可导致系统运行的不稳定和CO2的产量增加,进而导致泡沫的产生。如果将运行不稳定因素及时排除,泡沫现象一般也会随之消失。在厌氧污泥培养初期,由于CO2产量大而甲烷产量少,也会出现泡沫,随着甲烷菌的培养成熟,CO2产量减少,泡沫一般也会逐渐消失。进水中含有蛋白质是产生泡沫的一个原因,而微生物本身新陈代谢过程中产生的一些中间产物也会降低水的表面张力而生成气泡。厌氧生物处理过程中大量产气会产生类似好氧处理的曝气作用而形成气泡问题,负荷突然升高所带来的产气量突然增加也可能出现泡沫问题。


碳酸钙(CaCO3)沉淀:处理废水钙含量高或利用石灰补充碱度,都会增加产生碳酸钙沉淀的可能性。高浓度的碳酸氢盐和磷酸盐都有利于钙的沉淀。


鸟粪石(MgNH4PO4)沉淀:进水中含有较高浓度的溶解性正磷酸盐、氨氮和镁离子时,就会生成鸟粪石沉淀。厌氧处理系统鸟粪石沉淀主要在管道弯头、水泵入口和二沉池进出口等处出现。


2、厌氧生物处理的三个阶段是怎样的?


理论研究认为三个阶段,即厌氧消化过程分为水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段三部分。


水解发酵阶段和产乙酸产氢阶段又可合称为酸性发酵阶段。在这个阶段,污水中的复杂有机物,在酸性腐化菌或产酸菌的作用下,分解成简单的有机物,如有机酸,醇类等,以及CO2、NH3和H2S等无机物。由于有机酸的积累,污水的pH值下降到6以下。此后,由于有机酸和含氮化合物的分解,产生碳酸盐和氨等使酸性减退,pH值回升到6.6~6.8左右。


⑴ 水解酸化阶段。污水中复杂的大分子、不溶性的有机物在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,水解产生挥发性有机酸、醇类及醛类等。


⑵ 产氢产乙酸阶段。在产氢产酸菌的作用下,各种有机酸分解转化为乙酸、氢和二氧化碳。


⑶ 产甲烷阶段。产甲烷菌将乙酸、氢及二氧化碳转化为甲烷。


3、厌氧消化的三个阶段和COD转化率有多少?


4、水解酸化法的优点是什么?


⑴ 池体不需要密闭,也不需要三相分离器,运行管理方便简单。


⑵ 大分子有机物经水解酸化后,生成小分子有机物,可生化性较好,即水解酸化可以改变原污水的可生化性,从而减少反应时间和处理能耗。


⑶ 水解酸化属于厌氧处理的前期,没有达到厌氧发酵的最终阶段,因而出水中也就没有厌氧发酵所产生的难闻气味,改善了污水处理厂的环境。


⑷ 水解酸化反应所需时间较短,因此所需构筑物体积很小,一般与沉淀池相当,可节约基建投资。


⑸ 时间酸化对固体有机物的降解效果较好,而且产生的剩余污泥很少,实现了污泥、污水一次处理,具有消化池的部分功能。


5、厌氧生物处理的主要特点有哪些?


⑴ 能耗较低:因为厌氧生物处理不需要供氧,能源消耗约为好氧活性污泥法的1/10,还能产生具有较高热值的甲烷气(CH4)。每去除1gCODcr可以产生0.35标准升甲烷或0.7标准升沼气。沼气的热值为22.7KJ/L,甲烷的热值为39300KJ/m3,一般天然气的热值为34300KJ/m3 。


⑵ 污泥产量低:因为厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多,好氧生物处理系统每处理1kgCODcr产生的污泥量为0.25~0.6kg,而厌氧生物处理系统每处理1kgCODcr产生的污泥量只有0.02~0.18kg。


⑶可对好氧生物处理系统不能降解的一些大分子有机物进行彻底降解或部分降解。


⑷ 厌氧微生物对温度、PH等环境因素的变化更为敏感,运行管理好厌氧生物处理系统的难度较大。


⑸ 水温适应广:好氧处理水温在10~35℃之间,当高温时就需采取降温措施;而厌氧处理水温适应广泛,分低温厌氧(10~30℃)、中温厌氧(30~40℃)和高温厌氧(50~60℃)。


6、厌氧生物处理的影响因素有哪些?


⑴ 温度。存在两个不同的最佳温度范围(55℃左右,35℃左右)。通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个最佳温度范围。


⑵ pH值。厌氧消化最佳pH值范围为6.8~7.2。


⑶ 有机负荷。由于厌氧生物处理几乎对污水中的所有有机物都有降解作用,因此讨论厌氧生物处理时,一般都以CODcr来分析研究,而不象好氧生物处理那样必须以BOD5为依据。厌氧处理的有机负荷通常以容积负荷和一定的CODcr去除率来表示。


⑷ 营养物质。厌氧法中碳氮磷的比值控制在CODcr:N:P=(200~300):5:1即可。甲烷菌对硫化氢的最佳需要量为11.5mg/L。有时需补充某些必需的特殊营养元素,甲烷菌对硫化物和磷有专性需要,而铁、镍、锌、钴、钼等对甲烷菌有激活作用。


⑸ 氧化还原电位。氧化还原电位可以表示水中的含氧浓度,非甲烷厌氧微生物可以在氧化还原电位小于+100mV的环境下生存,而适合产甲烷菌活动的氧化还原电位要低于-150mV,在培养甲烷菌的初期,氧化还原电位要不高于-330mV。


⑹ 碱度。废水的碳酸氢盐所形成的碱度对pH值的变化有缓冲作用,如果碱度不足,就需要投加碳酸氢钠和石灰等碱剂来保证反应器内的碱度适中。


⑺ 有毒物质。


⑻ 水力停留时间。水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上流速度来表现出来的。一方面,较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性,从而增加生物污泥与进水有机物之间的接触,提高有机物的去除率。另一方面,为了维持系统中能拥有足够多的污泥,上流速度又不能超过一定限值。


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