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调试运行|厌氧生物处理工程调试运行要点

来源: 时间:2018-08-22 15:40:15 次数:

      众所周知,厌氧工艺是非常经济的技术,在废水处理成本方面,一般情况下厌氧工艺要比好氧工艺便宜得多,特别是对高浓度(COD>3000mg/L)废水更为显著,主要的原因在于动力的大量节省、营养物添加费用和污泥脱水费用的减少,即使不计沼气作为能源所带来的效益,厌氧工艺也能比好养工艺节省一半以上成本,若所产沼气能被利用,则费用更会大大降低,甚至会产生一定的利润。
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。
厌气处理技术的优势和不足:
厌氧优势:
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2240m,相当于2500m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。
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,需8-12周以上方能转入正常水平。
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。厌氧反应器类型:普通厌氧反应池、厌氧接触工艺、升流厌氧污泥库(UASB)反应器、厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)、厌氧滤料(AF)、厌氧流化库反应器、厌氧折流反应器(ABR)、厌氧生物转盘、厌氧混台反应器等。
厌氧反应的工艺控制条件:
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。
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,范围为6。8-7。2,PH低于6。3或高于7。8,甲烷化速降低。
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。
营养物:厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。
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、qing化物、洗涤剂、抗菌素等。
工艺技术参数:
厌氧反应器启动:
当没有现成的污泥时,应用较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。
接种污泥启动:启动分以下三个阶段进行:
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,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。
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,从一段到二段要40d时间,此时容积负荷大约为设计负荷的50%。

启动的第三阶段——从容积负荷50%上升到顶,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。


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。
厌氧生物处理中存在的问题及解决方法

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