厌氧生物处理机理研究厌氧反应四个阶段

《厌氧生物处理机理研究厌氧反应四个阶段》由会员分享，可在线阅读，更多相关《厌氧生物处理机理研究厌氧反应四个阶段（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、厌氧生物解决机理研究厌氧反映四个阶段一、概述 厌氧生物解决技术在水解决行业中始终都受到环保工作者们的青睐，由于其具有良好的清除效果，更高的反映速率和对毒性物质更好的适应，更重要的是由于其相对好氧生物解决废水来说不需要为氧的传递提供大量的能耗，使得厌氧生物解决在水解决行业中应用十分广泛。但由于总体反映式基于莫诺方程的厌氧解决受到低浓度废水K的限制，因此厌氧在解决低浓度废水方面没有太大的空间，可近来的某些报道和实验表白，厌氧如果提供合适的外部条件，在解决低浓度废水方面仍然有非常高的解决效果。我们可以根据厌氧反映的原理加以动力学方程推导出厌氧生物解决低浓度废水特别在解决生活污水方面的合适条件。二、厌

2、氧反映四个阶段一般来说，废水中复杂有机物物料比较多，通过厌氧分解分四个阶段加以降解:（1）水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁,需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质例如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖,淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子可以通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。(2）酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简朴的化合物并被分派到细胞外，这一阶段的重要产物为挥发性脂肪酸(VFA）,同步尚有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。（3）产乙酸阶段

3、:在此阶段,上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。(4）产甲烷阶段:在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反映过程的限速阶段。再上述四个阶段中，有人觉得第二个阶段和第三个阶段可以分为一种阶段,在这两个阶段的反映是在同一类细菌体类完毕的。前三个阶段的反映速度不久,如果用莫诺方程来模拟前三个阶段的反映速率的话,(半速率常数)可以在5g/l如下，可以达到5KgCOD/KgMLSS.。而第四个反映阶段一般很慢,同步也是最为重要的反映过程，在前面几种阶段中,废水的中污染物质只是形态上发生变化，

4、CO几乎没有什么清除,只是在第四个阶段中污染物质变成甲烷等气体，使废水中CD大幅度下降。同步在第四个阶段产生大量的碱度这与前三个阶段产生的有机酸相平衡,维持废水中的H稳定,保证反映的持续进行。三水解反映水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化成简朴的溶解性单体和二聚体的过程。水解反映针对不同的废水类型差别很大，这要取决于胞外酶能否有效的接触究竟物。因此,大的颗粒比小颗粒底物要难降解诸多,例如造纸废水、印染废水和制药废水的木质素、大分子纤维素就很难水解。水解速度的可由如下动力学方程加以描述:o(1Kh.)可降解的非溶解性底物浓度（g）;o非溶解性底物的初始浓度(g/l）；K水解常数（d1);T停

5、留时间（)。一般来说,影响Kh的因素诸多,很难拟定一种特定的方程来求解K,但我们可以根据某些特定条件的Kh,反推导出水解反映器的容积和最佳反映条件。在实际工程实行中,有条件的话,最佳针对要解决的废水作某些Kh的测试工作。通过对国内外某些报道的研究，提出在低温下水解对脂肪和蛋白质的降解速率非常慢,这个时候,可以不考虑厌氧解决方式。对于生活污水来说,在温度15的状况下,Kh=0.2左右。但在水解阶段我们不需要过多的COD清除效果，并且在一种反映器中你很难严格的把厌氧反映的几种阶段辨别开来，一旦停留时间过长,对工程的经济性就不太实用。如果就单独的水解反映针对生活污水来说,CD可以控制到01的清除效果

6、就可以了。把这些参数和给定的条件代入到水解动力学方程中，可以得到停留水解停留时间：=1.4h这对于水解和后续阶段处在一种反映器中厌氧解决单元来说是一种很短的时间，在实际工程中也完全可以实现。如果有条件的地方我们可以合适提高废水的反映温度,这样反映时间还会大大缩短。并且一般对于都市污水来说,长的排水管网和废水中本生的生物多样性,因此当废水流到废水解决场时，这个过程也在很大限度上完毕，到目前为止还没有看到有关水解作为生活污水厌氧反映的限速报道。四发酵酸化反映发酵可以被定义为有机化合物既作为电子受体也作为电子供体的生物降解过程,在此过程中有机物被转化成以挥发性脂肪酸为主的末端产物。酸化过程是由大量的

7、、多种多样的发酵细菌来完毕的,在这些细菌中大部分是专性厌氧菌,只有1%是兼性厌氧菌，但正是这的兼性菌在反映器受到氧气的冲击时,能迅速消耗掉这些氧气,保持废水低的氧化还原电位，同步也保护了产甲烷菌的运营条件。酸化过程的底物取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。对于一种稳态的反映器来说,乙酸、二氧化碳、氢气则是酸化反映的最重要产物。这些都是产甲烷阶段所需要的底物。在这个阶段产生两种重要的厌氧反映与否正常的底物就是挥发性脂肪酸(FA）和氨氮。VA过高会使废水的P下降，逐渐影响到产甲烷菌的正常进行,使产气量减小,同步整个反映的自然碱度也会较少,系统平衡H的能力削弱，整个反映会形成恶性循

8、环，使得整个反映器最后失败。氨氮它起到一种平衡的作用，一方面，它可以中和一部分FA，使废水PH具有更大的缓冲能力，同步又给生物体合成自生生长需要的营养物质，但过高的氨氮会给微生物带来毒性,废水中的氨氮重要是由于蛋白质的分解带来的，典型的生活污水中具有20-0g/l左右的氨氮,这个范畴是厌氧微生物非常抱负的范畴。此外一种重要指标就是废水中氢气的浓度,以含碳7的脂肪酸降解为例:CH3(C)15O-+14H2O7CH3CO-+CH3H2COO+7H14脂肪酸的降解都会产生大量的氢气，如果要使上述反映得以正常进行，必须在下一反映中消耗掉足够的氢气，来维持这一反映的平衡。如果废水的氢气指标过高,表白废水

9、的产甲烷反映已经受到严重克制,需要进行修复,一般来说氢气浓度升高是随着PH指标减少的,因此不难监测到废水中氢气的变化状况，但废水自身有一定的缓冲能力,因此完全通过PH下降来判断氢气浓度的变化有一定的滞后性，因此通过监测废水中氢气浓度的变化是对整个反映器反映状态一种最快捷的体现形式。五产乙酸反映发酵阶段的产物挥发性脂肪酸A在产乙酸阶段进一步降解成乙酸,其常用反映式如如下几种:C3CHOHCO-+2H2OCHCO-+HCO-H2HG04.2KJ/OLCH3CH2OH+H2OC3COO-+H22OG9.6KLCH3CH2H2CO-+H2C3CO-+2H0=48JOLCH3H2CO-3H2OCH3CO

10、-+HO-+H2G071KJ/MOL4CHHCO2-3CH3COO-2H2O0=-29KJML2HCO+4HH-CH3COO-4HO0=-70J/OL从上面的反映方程式可以看出,乙醇、丁酸和丙酸不会被降解,但由于后续反映中氢的消耗，使得反映可以向右进行，在一阶段，氢的平衡显得更加重要,同步后续的产甲烷过程为这一阶段的转化提供能量。事实上这一阶段和前面的发酵阶段都是由同一类细菌完毕，都在细菌体内进行,并且产物排放到水体中，界线并没有十分清晰，在设计反映器时，没有足够的理由把她们分开。六产甲烷反映在厌氧反映中，大概有左右的甲烷由乙酸歧化菌产生,这也是这几种阶段中遵循莫诺方程反映的阶段。另一类产生甲

11、烷的微生物是由氢气和二氧化碳形成的。在正常条件下，她们大概占30左右。其中约有一般的嗜氢细菌也能运用甲酸产生甲烷。最重要的产甲烷过程反映有:3COH2OCH4HC3-=-31.JMOLCOH+4H2-C4+3H2OG0=-35.6KJMOL4C3H-3C4+C2+2H2OG0=-J/MO4HCO-+H+-CH4COCO3-G0-32.9KJ/MOL在甲烷的形成过程中,重要的中间产物是甲基辅酶M（CH3S-CH-S3-）。在甲基辅酶还原成甲烷的过程中，需要作用非常重要的甲基还原酶，其中具有重要的金属离子Ni+。这对生活污水来说是比较缺少微量金属离子，因此在生活污水的厌氧生物解决过程中补充一定的微

12、量金属离子是非常必要的。同步可以查看中国污水解决工程网更多技术文档。七低浓度废水反映速率的选择以生活污水为例，一般来说影响废水厌氧反映速率的因素有诸多，涉及反映温度、废水的毒性、原水基质浓度、原水的P值、传质效率、营养物质的平衡、微量元素的催化作用等等。对于生活污水来说，影响比较大的因素有反映温度、原水的基质浓度、传质效率以及微量元素的催化。由于生活污水的营养比和P值被公觉得非常适合生物的生长的。在前面的论述中，已经提及了厌氧反映的前三个阶段对于生活污水来说，不久就可以完毕，特别水解阶段，不存在传质的限制,同步一般长距离的管网也给水解提供了足够的时间。因此我们提出的厌氧解决低浓度废水设计思想中

13、，重要考虑产甲烷过程作为限速环节。由于产甲烷阶段遵循莫诺方程，整个速率的拟定以莫诺方程为基本。在上式中,很难把总体反映的Ks值估算出来，由于它受到的影响因素诸多，对于不同类型的废水差别很大。对于生活污水来说可以根据不同的单个因素影响列成诸多分式莫诺方程，最后各式相乘再加上修正系数,这个方程可以得出比较接近的Ks值,作为厌氧解决生活污水时的参照设计数据。具体思想如下:、假定条件:、厌氧解决该污水过程中重要受温度、传质速率、基质浓度以及微量元素的影响;b、微量元素可以通过外界条件的干预予以补充;c、反映器为一体化反映器;、产甲烷单元反映也近似遵循莫诺方程。2、模型总体方程Kst-温度响应半反映速率

14、常数mg/lsv传质速率半反映速率常数mgK修正系数在上式中,Kst针对不同的废水是可以拟定的，sv对不同的反映器差别比较大，我们可以通过外界干预给以减少到一固定值偏差不大的范畴内,例如通过强制搅拌或是提高反映器的高径比,出水回流都是比较好的解决措施。通过众多的工程实例以及文献报道,初步拟定Ks在5摄氏度时针对生活污水值为320mg/左右。Ks在有搅拌足够的状况下15摄氏度时针对生活污水值为32mg/l。K值在重庆地区可以取0.5，max按照碳水化合物可取5KgCDKgMLSSd,这样针对进水浓度为30mg/l的生活污水最大反映速率为：=5COKgMSS.d（30（20000）(30/（532

15、30)）.50.32KgCDgLSS.d在一体式反映器中由于出水浓度很低，导致总体反映速率减少，但对于几种高效厌氧反映器（涉及US、EGS、C内循环反映器、流化床、上流式厌氧生物滤池）可以假设其为推流式厌氧反映器，浓度随反映器高度的增长均匀的减少,即反映器中的浓度分布与高度成反比。这样我们可以通过设定的出水浓度计算一种反映器最低反映速率,最后取平均值就得到整个反映器的平均反映速率。同样根据前面的莫诺模型，得出出水CO=80ml的厌氧反映速率：2=5KgCOD/KgMLS.d（0/(3208）)（0/（53+80）0850014KOKMLSS.d因此反映器的平均反映速率为(1)/20.73KCO

16、/KgMS.如果我们可以在反映器内保持稳定的污泥浓度为20KLSS/m3，则整个反映器的容积反映速率为V=.073KgOD/KgLS.d2KMLS/31.46KO/m3.d在实际反映器的设计时，需要考虑污泥、气体、液体分离的容积,反映部分容积只占整个反映器容积的0，这样实际整个反映器设计平均负荷变为：FV1.4gOD/md0.=0.9gCD/m核算停留时间为：HT7八中试与工程应用应注意的问题通过上述实验室里理论的研究和推断，采用新型高效厌氧反映器解决都市污水完全是可行的。在中试和工程设计中,我们应当从上述分析角度出发，完善厌氧系统，如下措施是必要的：1、在反映器的形式上优先考虑推流式的活塞反

17、映器;2、为了减少低浓度时，基质传质速率（涉及液相中的有机物向菌胶团或颗粒污泥传质以及细胞壁外向细胞壁内传质）对整个反映速率的影响，在反映器底部投加一定数量的活性炭作为载体是非常有必要的，但考虑到沼气和布水的影响,投加数量不适宜过多，初步考虑为0g/L颗粒状活性炭；、建议在反映器的上部设立气、水、固三相分离系统；4、设立一套完善的出水回流系统,并可以调节回流量，用仪表显示并控制;5、出水设立MLS浓度计加以监测，随时理解反映器的污泥状况；6、在反映器的底部、中部、顶部设立碱度监测系统，随时监测反映器内的生物反映条件;7、设立一套启动用的营养物质和微量元素添加系统是十分有必要的；8、设立温度传感

18、器,理解原水水温的变化对反映器的冲击影响；9、进水设立流量传感器和有机物在线监测仪器,并通过程序加以显示到中央控制室中,随时计算进水污泥负荷以及上升流速；0、必要的预解决措施,例如除渣解决措施;1、在北方的废水解决系统，反映器建议修建在室内或采用严密的保温措施;12、其她必要的辅助系统，如消除泥水界面泥渣层的喷淋系统。同样，一套设计好的系统,没有按照反映机理进行的启动，是不能称之为成功的系统的，在这里,根据某些工程实践以及国内外某些报道，笔者对厌氧解决低浓度废水时启动提出某些参照性建议（针对生活污水）:、启动时,先投加载体，在投加污泥，污泥的数量按照5KgLVS/m池容计算，投加时的污泥必须通

19、过筛网进行粗渣的清除（这一点非常重要);、由于原水具有比较好的生化性,进水不需要驯化，但第一次进水进满池体后，停止进水，通过临时配备的水下搅拌机进行池底强制搅拌，持续个小时搅拌以上,停止搅拌静止8个小时,通过排泥管排除池体标高2米以上的污泥，再搅拌8个小时，这8个小时同步按照比例投加氮肥和磷肥,投加微量金属元素,保证池内液相中的COD；3、4个小时后,开始按设计负荷进水并采用一定的出水回流,回流比根据反映器的高度调节;(注意,出水带出来的污泥不要回流)4、24个小时后,减少回流比,保证出水不带泥,如果出水继续带你就停止回流，并进行污泥回流，同步投加营养物质;5、持续这样运营一种星期,随时监测各项出水指标,以便对的反映反映器内生物的反映状态、作某些镜检。九结论通过对厌氧微生物解决污水的机理研究得出，厌氧在常温状态下解决都市污水是有也许的，我们在实际中由于种种非生物自身反映的因素而错过了运用厌氧解决都市污水的机会，并且在国外已有了成功的厌氧解决都市污水的状况,出水COD40mgl。完全能满足有机物排放原则，如果加上简短脱硝曝气工艺(在清除了OD后,只需要15H的时间就可以进行NH3-到O-N的转化），就是一种非常适合中国国情的低浓度废水解决工艺,但在设计中,应具体认真的作出设计前的调查和设计后的启动工作。