厭氧生物處理、調試、運行指導手冊
厭氧生物處理、調試、運行指導手冊
1、目的(de)：本手冊用(yong)于厭氧生(sheng)物(wu)降(jiang)解工藝(yi)單元的(de)運(yun)行管理。
2、內(nei)容及對象(xiang)：手冊包括有以下7個內(nei)容：即:
厭(yan)(yan)氧(yang)生(sheng)物反應概述；厭(yan)(yan)氧(yang)技術優勢和(he)不足；反應機理(li)；厭(yan)(yan)氧(yang)反應器類型；厭(yan)(yan)氧(yang)反應器工(gong)藝控制條件；啟(qi)動方式；運(yun)行管理(li)；問題及解(jie)決措施；
手(shou)冊適(shi)用于厭(yan)氧反應(ying)器(qi)操作人員、污水站技工、化驗人員和(he)管理(li)人員，亦(yi)可供相關(guan)人員參考。
3、厭氧反應概述：
利用(yong)微生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)生命(ming)過(guo)(guo)程中的(de)(de)(de)(de)代(dai)謝活動，將有機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)分(fen)解為簡單無機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，從(cong)而去(qu)除(chu)水中有機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)污染的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程，稱為廢水的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)處理(li)。根(gen)據代(dai)謝過(guo)(guo)程對氧的(de)(de)(de)(de)需求，微生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)又分(fen)為好氧、厭(yan)氧和(he)介于(yu)兩者間的(de)(de)(de)(de)兼性微生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。厭(yan)氧生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)處理(li)就是利用(yong)厭(yan)氧微生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)代(dai)謝過(guo)(guo)程，在無需提(ti)供氧的(de)(de)(de)(de)情況下，把(ba)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)轉(zhuan)化為無機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)少量的(de)(de)(de)(de)細胞物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質，這些無機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)包括(kuo)大(da)量的(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)氣（即沼(zhao)氣）和(he)水。
厭(yan)氧是(shi)一種低(di)成本廢水處理技術，把廢水治理和(he)能源相結(jie)合，特(te)別適合發展中(zhong)國家使(shi)用。
4、厭氣處理技術(shu)的優勢(shi)和不足：
優勢：
4.1可作(zuo)為環境保護、能源回收(shou)和生態良性循環結合系統的(de)技術，具有良好(hao)的(de)社會、經濟、環境效益(yi)。
4.2耗能少,運行費低,對(dui)中等(deng)以上(1500mg/L)濃度廢水費用僅為好氧工藝1/3.
4.3回收能源,理論上(shang)講1kgCOD可(ke)產生純甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然氣(3.93×10-1J/m3)。以日排10t COD工廠為例,按COD去除(chu)80%,甲烷為理論值80%計算，日產沼氣2240m3,相當于2500m3天然氣或3.85t煤,可(ke)發(fa)電5400Kwh.
4.4設備負荷高、占(zhan)地(di)少。
4.5剩余污泥(ni)少,僅相當(dang)于好氧工藝1/6～1/10.
4.6對N、P等營養物(wu)需求(qiu)低，好氧工藝(yi)要求(qiu)C：N:P=100:5:1,厭氧工藝(yi)為C:N:P=(350-500):5:1。
4.7可直接處理(li)高濃有機廢水,不需(xu)稀釋(shi)。
4.8厭(yan)氧(yang)菌可在中止供(gong)水和(he)營養條(tiao)件下，保留生物活性(xing)和(he)沉泥性(xing)一年(nian),適合間斷和(he)季節性(xing)運行。
4.9系統靈活,設備簡單,易于制作管理(li)，規模可(ke)(ke)大可(ke)(ke)小。
厭氧不足:
1、出水(shui)污染濃(nong)度高于好氧，一般不(bu)能達標；
2、對有毒(du)性物(wu)質敏感(gan)；
3、初次啟動緩慢，最少需8-12周以上方能轉入正(zheng)常(chang)水平(ping)。
5、反應機理：
厭氧反(fan)應(ying)過程是(shi)對復(fu)雜物質(zhi)（指高分(fen)子有機物以(yi)懸浮物和(he)膠體形式存在于水(shui)中）生物降解(jie)的復(fu)雜的生態系統。其反(fan)應(ying)過程可分(fen)為四個(ge)階段：
5.1水(shui)解階段——被(bei)(bei)細菌胞外酶分解成(cheng)小分子。例如：纖維素被(bei)(bei)纖維酶水(shui)解為纖維二糖(tang)和(he)葡萄(tao)糖(tang)，淀(dian)粉被(bei)(bei)淀(dian)粉酶分解為麥(mai)牙糖(tang)和(he)葡萄(tao)糖(tang)，蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)被(bei)(bei)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)酶水(shui)解為短肽和(he)氨基(ji)酸等，這些(xie)小分子的水(shui)解產物能被(bei)(bei)溶解于水(shui)，并透過(guo)細胞為細胞所利用。
5.2發(fa)(fa)酵階段(duan)——小分(fen)子的(de)(de)化合(he)物(wu)在發(fa)(fa)酵菌（即(ji)酸(suan)化菌）的(de)(de)細胞內轉化為更為簡單(dan)的(de)(de)化合(he)物(wu)，并分(fen)泌到細胞外。這一階段(duan)主(zhu)要產物(wu)為揮(hui)發(fa)(fa)性脂(zhi)肪酸(suan)（VFA）醇類(lei)、乳酸(suan)、CO2、氫(qing)、氨、硫化氫(qing)等。
5.3產酸(suan)階段——上一階段產物被進一步轉化為乙酸(suan)、氫(qing)、碳酸(suan)以(yi)及新的細胞物質。
5.4產(chan)甲烷階(jie)段(duan)——在這一階(jie)段(duan)乙(yi)酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二(er)氧化碳和新細胞物(wu)質。
a、水解(jie)(jie)階段(duan)——含(han)有(you)蛋白質水解(jie)(jie)、碳水化(hua)合(he)物水解(jie)(jie)和脂(zhi)類水解(jie)(jie)。
b、發(fa)酵酸(suan)化(hua)階段——包括(kuo)氨(an)基酸(suan)和糖類的(de)厭氧(yang)氧(yang)化(hua)，以及較高級脂(zhi)肪酸(suan)與(yu)醇類的(de)厭氧(yang)氧(yang)化(hua)。
c、產乙酸階段——含有(you)從中間產物中形成(cheng)乙酸和氧(yang)氣，以及氫氣和二氧(yang)化(hua)碳形成(cheng)乙酸。
d、產(chan)甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)階段——包括從乙酸形(xing)成甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)，以及(ji)從氧(yang)、二氧(yang)化碳形(xing)成甲(jia)烷(wan)(wan)(wan)。廢(fei)水中有(you)硫酸鹽(yan)時，還會有(you)硫酸鹽(yan)還原過(guo)程，如虛線(xian)所示(shi)。
6、厭氧反應器類型：
6.1普(pu)通(tong)厭氧反應池
6.2厭氧接觸工藝
6.3升流厭(yan)氧污泥(ni)庫(UASB)反應器
6.4厭氧顆粒污泥膨脹庫(EGSR)
6.5厭氧濾(lv)料(AF)
6.6厭氧流化庫反應器
6.7厭氧折流反應器(ABR)
6.8厭氧生物轉盤
6.9厭氧混臺反應器等.
7、厭氧反應的工藝控(kong)制條件：
7.1溫(wen)(wen)度(du)(du)：按三(san)種(zhong)不同嗜(shi)溫(wen)(wen)厭氧(yang)菌（嗜(shi)溫(wen)(wen)5-20℃嗜(shi)溫(wen)(wen)20-42℃嗜(shi)溫(wen)(wen)42-75℃）工程(cheng)上分為(wei)低溫(wen)(wen)厭氧(yang)(15-20℃)、中(zhong)溫(wen)(wen)厭氧(yang)（30-35℃）、高溫(wen)(wen)厭氧(yang)（50-55℃）三(san)種(zhong)。溫(wen)(wen)度(du)(du)對厭氧(yang)反應尤為(wei)重要，當溫(wen)(wen)度(du)(du)低于(yu)最(zui)優下(xia)限溫(wen)(wen)度(du)(du)時，每下(xia)降1℃，效(xiao)率(lv)下(xia)降11%。在(zai)上述(shu)范(fan)圍，溫(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)1-3℃的(de)微(wei)小波(bo)動，對厭氧(yang)反應影響不明(ming)顯，但(dan)溫(wen)(wen)度(du)(du)變化過大（急速變化），則會使污(wu)泥活力下(xia)降，度(du)(du)產生酸積累等問題。
7.2 PH：厭氧水(shui)解酸(suan)化工藝，對PH要(yao)求范圍較松，即產酸(suan)菌的PH應(ying)(ying)(ying)控制4-7℃范圍內；完全(quan)厭氧反應(ying)(ying)(ying)則應(ying)(ying)(ying)嚴格控制PH，即產甲(jia)烷(wan)反應(ying)(ying)(ying)控制范圍6.5-8.0,最佳范圍為6.8-7.2,PH低(di)于6.3或(huo)高(gao)于7.8,甲(jia)烷(wan)化速(su)降低(di)。
7.3氧化(hua)還(huan)原電位(wei)：水解階段氧化(hua)還(huan)原電位(wei)為-100～+100mv，產甲烷階段的最(zui)優(you)氧化(hua)還(huan)原電位(wei)為-150～-400mv。因(yin)此,應控制進水帶入的氧的含量，不(bu)能因(yin)以對厭氧反應器造成(cheng)不(bu)利影響。
7.4營(ying)養(yang)物：厭氧(yang)反應(ying)池營(ying)養(yang)物比(bi)例為C:N:P=(350-500):5:1。
7.5有(you)(you)毒有(you)(you)害物：抑制(zhi)和影響厭氧反應的有(you)(you)害物有(you)(you)三種：
7.5.1無機物(wu):有(you)氨、無機硫(liu)化(hua)物(wu)、鹽類、重金(jin)屬等，特別硫(liu)酸(suan)鹽和硫(liu)化(hua)物(wu)抑制作用最為嚴重；
7.5.2有機(ji)化(hua)合(he)物(wu):非極性(xing)有機(ji)化(hua)合(he)物(wu)，含揮(hui)發性(xing)脂肪(fang)酸(VFA)、非極性(xing)酚化(hua)合(he)物(wu)、單寧類(lei)化(hua)合(he)物(wu)、芬香族氨基酸、焦糖化(hua)合(he)物(wu)等五類(lei)。
7.5.3生物(wu)異型化(hua)合物(wu),含(han)氯化(hua)烴、甲(jia)醛、氰化(hua)物(wu)、洗滌劑、抗(kang)菌素等。
7.6工藝技術參數：
7.6.1水力(li)停留時間:HRT
7.6.2有機負荷
7.6.3污泥負荷
8、厭氧反應(ying)器(qi)啟動:
8.1接(jie)種(zhong)(zhong)污泥(ni)(ni)(ni)(ni):有(you)(you)顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)時(shi),接(jie)種(zhong)(zhong)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)數量大小10-15%.當沒有(you)(you)現(xian)成(cheng)的污泥(ni)(ni)(ni)(ni)時(shi),應用最多的是污水處理(li)廠污泥(ni)(ni)(ni)(ni)池的消化污泥(ni)(ni)(ni)(ni).稠的消化污泥(ni)(ni)(ni)(ni)有(you)(you)利于(yu)顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)形成(cheng)。沒有(you)(you)消化污泥(ni)(ni)(ni)(ni)和顆(ke)粒(li)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)時(shi)，化糞池污泥(ni)(ni)(ni)(ni)、新鮮牛糞、豬糞及其(qi)它家畜糞便都可利用作菌種(zhong)(zhong)，，也可用腐敗污泥(ni)(ni)(ni)(ni)和魚塘底泥(ni)(ni)(ni)(ni)作接(jie)種(zhong)(zhong)污泥(ni)(ni)(ni)(ni)，但啟(qi)動周期較長。
污泥(ni)接(jie)種濃度至少不低10Kg·VSS/m3反應器(qi)容(rong)積，但(dan)接(jie)種污泥(ni)填充量不大(da)于反應器(qi)容(rong)積60%。污泥(ni)接(jie)種中應防止無(wu)機污泥(ni)、砂(sha)以及(ji)不可消化(hua)的其它物進入厭氧反應器(qi)內(nei)。
8.2接(jie)種污泥(ni)啟(qi)動：啟(qi)動分(fen)以(yi)下三個階段進行：
1、起始階段——反(fan)應池負荷(he)從0.5-1.0kgCOD/m3d或污(wu)泥(ni)負荷(he)0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d開始。進入厭氧池消(xiao)化降(jiang)解(jie)廢水的混合(he)液(ye)濃(nong)度(du)不大于(yu)COD5000mg/L，并(bing)按要(yao)求控(kong)制進水，最(zui)低(di)的COD負荷(he)為1000mg/L。進液(ye)濃(nong)度(du)不符合(he)應進行稀釋。
進液(ye)(ye)時(shi)(shi)不要(yao)刻意嚴格控制所有工藝參數，但應(ying)特別(bie)注意乙酸濃度，應(ying)保持在1000mg/L以下。進液(ye)(ye)采用間斷沖擊形式，即(ji)每(mei)3～4小時(shi)(shi)一次(ci)(ci)，每(mei)次(ci)(ci)5-10min，之后逐(zhu)步減斷間隔時(shi)(shi)間至1小時(shi)(shi)，每(mei)次(ci)(ci)進液(ye)(ye)時(shi)(shi)間逐(zhu)步增長(chang)20～30min。起始階段，進水間隔時(shi)(shi)間過長(chang)時(shi)(shi)，則應(ying)每(mei)隔1小時(shi)(shi)開動泵(beng)對(dui)污(wu)泥攪(jiao)拌一次(ci)(ci)，每(mei)次(ci)(ci)3～5min。
2、啟(qi)動第二階段(duan)——當反應器(qi)容積(ji)負荷上(shang)升到2-5kgCOD/m3d時(shi)，這一階段(duan)洗(xi)出(chu)污泥量增大，顆(ke)粒污泥開始(shi)產生。一般講，從第一段(duan)到第二段(duan)要40d時(shi)間，此時(shi)容積(ji)負荷大約(yue)為設(she)計負荷的50%。
3、啟(qi)動的第(di)(di)三階(jie)段——從(cong)容積負荷50%上升到100%，采用逐步增加(jia)進(jin)料(liao)數量和縮短(duan)(duan)進(jin)料(liao)間(jian)(jian)(jian)斷時間(jian)(jian)(jian)來實現(xian)。衡量能否獲進(jin)料(liao)量和縮短(duan)(duan)進(jin)料(liao)時間(jian)(jian)(jian)的化(hua)驗指標定控制發揮性脂(zhi)肪酸VFA不大(da)于500mg/L，當VFA超過(guo)500-1000mg/L，厭氧反應器(qi)呈現(xian)酸化(hua)狀態，超過(guo)1000mg/L則表(biao)明已(yi)經酸化(hua)，需立即(ji)采取措施停止進(jin)料(liao)，進(jin)行菌種(zhong)馴化(hua)。一般來講(jiang)第(di)(di)二段到第(di)(di)三段也需30-40d時間(jian)(jian)(jian)。
8.3啟動的要點
1、啟動(dong)一(yi)定要逐(zhu)步(bu)進(jin)(jin)行，留有充裕的(de)時間(jian)，并不(bu)能期(qi)望很短(duan)(duan)時間(jian)進(jin)(jin)入加料(liao)運(yun)行達到厭氧降(jiang)解的(de)目標。因為啟動(dong)實際上是(shi)使細菌從休眠狀(zhuang)態恢(hui)復，即活化(hua)的(de)過(guo)程。啟動(dong)中(zhong)(zhong)細菌選(xuan)擇、馴化(hua)、增殖過(guo)程都在(zai)進(jin)(jin)行，原厭氧污泥中(zhong)(zhong)濃度(du)較(jiao)低(di)的(de)甲烷菌的(de)增長速(su)度(du)相對于產酸(suan)菌要慢的(de)多。因此(ci)，這時負荷一(yi)般不(bu)能高(gao)，時間(jian)不(bu)能短(duan)(duan)，每次(ci)進(jin)(jin)料(liao)要少(shao)，間(jian)隔時間(jian)要長。
2、混合進(jin)液(ye)濃度一定要控制在較低水平，一般COD濃度為1000-5000mg/L，當超(chao)過5000mg/L，應進(jin)行(xing)出水循環和加(jia)水稀(xi)釋至要求。
3、若混合液中亞硫酸鹽濃度大(da)于200mg/L時(shi)，則亦應稀釋至100mg/L以下才能進液。
4、負(fu)(fu)荷增(zeng)加操作方式：啟動初期容積(ji)負(fu)(fu)荷可從0.2-0.5kgCOD/m3·d開始，當(dang)生物(wu)降解能力達(da)到80%以上時，再逐步加大(da)。若最低負(fu)(fu)荷進(jin)料，厭氧(yang)過程仍不正常COD不能消化，則進(jin)料間斷時間應延長24h或2-3d，檢(jian)查消化降解的主要指(zhi)標測量VFA濃度(du)，啟動階(jie)段VFA應保持在(zai)3mmoL/L以下。
5、當(dang)(dang)容積負(fu)荷走到2.0kgCOD/m3d后，每(mei)次進(jin)(jin)(jin)料(liao)負(fu)荷可增(zeng)大(da)，但最大(da)不(bu)(bu)超過20%，只有當(dang)(dang)進(jin)(jin)(jin)料(liao)增(zeng)大(da)，而VFA濃度且維持不(bu)(bu)變，或仍維持在﹤3mmoL/L水(shui)平(ping)時，進(jin)(jin)(jin)料(liao)量才能(neng)不(bu)(bu)斷增(zeng)大(da)進(jin)(jin)(jin)液間隔才能(neng)不(bu)(bu)斷減少。
9、厭氧(yang)生物處理中存在的問題(ti)及解決方法
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