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厌氧生物处理调试运行指导手册厌氧生物处理、调试、运行指导手册1、目的:本手册用于厌氧生物降解工艺单元的运行管理。2、内容及对象:手册包括有以下 7 个内容:即: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。3、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。4、厌气处理技术的优势和不足:优势:4.1 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。4.2 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 1/3.4.3 回收能源,理论上讲 1kgCOD 可产生纯甲烷 0.35m 3 ,燃值(3.9310 -1 J/m 3 ),高 于天然气(3.9310 -1 J/m 3 )。以 日排 10t COD 工厂为例,按 COD 去除 80%,甲烷为理论值 80%计算,日产沼气 2240m 3 ,相当于2500m 3 天然气或 3.85t 煤,可发电 5400Kwh.4.4 设备负荷高、占地少。4.5 剩余污泥少,仅相当于好氧工艺 1/61/10.4.6 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。4.7 可直接处理高浓有机废水,不需稀释。4.8 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。4.9 系统灵活,设备简单,易于制作管理,规模可大可小。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。5、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:5.1 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。5.2 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。5.3 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。5.4 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: 复杂有机物 水解、发酵 脂肪酸(C2) 硫酸盐还原 产乙酸 H2+CO2 乙酸 产甲烷 产甲烷 CH4+CO2 硫酸盐还原 硫酸盐还原 H2S+CO2a、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。6、厌氧反应器类型:6.1 普通厌氧反应池6.2 厌氧接触工艺6.3 升流厌氧污泥库(UASB)反应器6.4 厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)6.5 厌氧滤料(AF)6.6 厌氧流化库反应器6.7 厌氧折流反应器(ABR)6.8 厌氧生物转盘6.9 厌氧混台反应器等.7、厌氧反应的工艺控制条件:7.1 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。7.2 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。7.3 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。7.4 营养物:厌氧反应池营养物比例为 C:N:P=(350-500):5:1。7.5 有毒有害物:抑制和影响厌氧反应的有害物有三种:7.5.1 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;7.5.2 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。7.5.3 生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。7.6 工艺技术参数:7.6.1 水力停留时间:HRT7.6.2 有机负荷7.6.3 污泥负荷8、厌氧反应器启动:8.1 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 10KgVSS/m 3 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。8.2 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/m 3 d 或污泥负荷0.05-0.1kgCOD/kgVSSd 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 34 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 2030min。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 35min。2、启动第二阶段当反应器容积负荷上升到 2-5kgCOD/m 3 d 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。8.3 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/m 3 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/m 3 d 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。9、 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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