污泥厌氧消化简介ppt
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污泥的处理与处置污泥厌氧消化(Anaerobic Digestion)PPT课件
(4) More susceptible to changes in environmental conditions
Anaerobic microorganisms especially methanogens are prone to changes in conditions such as temperature, pH, redox potential, etc.
P354
淀粉酶 葡萄糖
乙酸
丁酸
乳酸
甲酸
丙酸
戊酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Protein
P354
蛋白酶
寡肽 肽酶
氨基酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Fat
P354
脂肪酶，磷脂酶
甘油
纤维糖 半乳糖
磷脂 糖脂 胆碱
四、厌氧消化的特点
Comparison between Anaerobic and Aerobic Processes
Anaerobic
Aerobic
Organic loading rate
High loading rates:10-40 kg COD/m3-day Low loading rates:0.5-1.5 kg COD/m3-day (for high rate reactors, e.g. AF,UASB, E/FBR) (for activated sludge process)
The process is more robust to changing environmental conditions
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic microorganisms especially methanogens are prone to changes in conditions such as temperature, pH, redox potential, etc.
P354
淀粉酶 葡萄糖
乙酸
丁酸
乳酸
甲酸
丙酸
戊酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Protein
P354
蛋白酶
寡肽 肽酶
氨基酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Fat
P354
脂肪酶，磷脂酶
甘油
纤维糖 半乳糖
磷脂 糖脂 胆碱
四、厌氧消化的特点
Comparison between Anaerobic and Aerobic Processes
Anaerobic
Aerobic
Organic loading rate
High loading rates:10-40 kg COD/m3-day Low loading rates:0.5-1.5 kg COD/m3-day (for high rate reactors, e.g. AF,UASB, E/FBR) (for activated sludge process)
The process is more robust to changing environmental conditions
五、厌氧消化的机理和过程
污水处理培训厌氧好氧PPT课件
厌氧处理
第19页/共63页
低PH值的有害影响是由未解离的挥发脂肪酸 和硫化氢浓度的增而引起的。与解离的形式 相反，未解离的挥发脂肪酸和硫化氢能穿透 细胞膜并在细胞内解离造成毁灭性的PH下降 。
厌氧处理
第20页/共63页
• PH缓冲和碱度： 溶液的缓冲能力是指溶液缓解PH变化的能力 。厌氧反应器内的ＰＨ就取决于这种缓冲能 力。缓冲能力决定于水中存在的弱酸（诸如 二氧化碳，碳酸，挥发性脂肪酸和硫化氢） ，弱碱（氨和碳酸盐）以及各种酸碱的盐的 量。当ＰＨ＝６．３时，污水的缓冲能力最 大．
厌氧处理
第31页/共63页
挥发酸VFA及碱度：
厌氧处理
发酸和碱度需要在以下各点来取样来分析:厌氧进水
、厌氧一层、厌氧出口。
１．厌氧进水：控制挥发酸主要根据预酸化度来控
制，预酸化度=挥发酸*69/SCOD所得到的%数就时预
酸化度，一般情况下，预酸化度控制在30-50%范围
内，确切值主要依据此时厌氧装置的SCOD的去除率
第1页/共63页
厌氧处理
• 酸化细菌完成厌氧消化过程的前两个步骤，即水 解和酸化。它们通过胞外酶将聚合物如蛋白质，脂 肪和碳水化合物水解为能进入细胞内部的小分子物 质，在细胞内部氧化降解而形成二氧化碳（CO2）， 氢（H2）和主要产物—挥发性脂肪酸（VFA）。 水解:不溶于水的基质被微生物转化为较小的 可溶于水的基质的过程,最佳PH=6。 酸化：在酸化过程中，溶解性有机物被主要转化为 挥发性脂肪酸
污泥的活性是直线下降的。所以最佳的温度控制范围在35-36
度间，最高不能超过40度。关键控制点在厌氧进水，通过冷
却塔或蒸汽加热的方式，控制温度
第28页/共63页
厌氧处理
污水处理常规工艺 厌氧生物处理PPT课件
当有机负荷率适中， 最佳状态 pH在7~7.5 当有机负荷率较低，稳定但低效pH>7.5
第16页/共82页
消化池的设计
• 消化池的有效容积V 根据投配率或有机物负荷设计 V=Wi/P V消化池的有效容积 Wi湿污泥投入量 P污泥投配率，％中温6～8％、高温10～16％
• 按有机物负荷设计更合理
V=BOD*Q/q Q为流量 q为BOD容积负荷，中温1.6～6.5kg/m3*d
厌氧消化微生物进行酸化转化的能力强，速率快，对环境条件的适应能力也强；而 进行气化转化的能力相对较弱，速率也较慢，对环境的适应能力也较脆弱。这种 前强后弱的特征使两个转化速率保持稳定平衡颇为困难，形成了三种发酵状态。
当有机物负荷率很高，酸性发酵状态，是一种低效而又不稳定的发酵状态，应尽量 避免。pH<7
生化阶段 物态变化 生化过程
菌群
Ⅰ
表1 有机Ⅱ物厌氧消化过程 Ⅲ
液化（水解） 酸化（1）
酸化（2）
气化
大分子不溶态 有机物转化为 小分子溶解态
有机物
小分子溶解态 有机物转化为 （H2+CO2）及 I、II两类产物
II类产物转化 为（H2+CO2）
及乙酸等
CH4、CO2等
发酵细菌
产氢产乙酸细 菌
甲烷细菌
第13页/共82页
（3）pH和酸碱度 甲烷细菌对pH的要求很严格 产酸菌要求环境介质pH在4.5～ 8。 产甲烷菌要求在中性附近。在 6.8～7.8较适宜。
适宜范围6.8-7.2,保持20003000mg/L碱度以提供足够的缓 冲能力。 实测值应在7.2-7.4之间。
（4）毒物 重 金 属 、 其 他 对 厌 氧 过 程 起第抑14制页/共82页
第16页/共82页
消化池的设计
• 消化池的有效容积V 根据投配率或有机物负荷设计 V=Wi/P V消化池的有效容积 Wi湿污泥投入量 P污泥投配率，％中温6～8％、高温10～16％
• 按有机物负荷设计更合理
V=BOD*Q/q Q为流量 q为BOD容积负荷，中温1.6～6.5kg/m3*d
厌氧消化微生物进行酸化转化的能力强，速率快，对环境条件的适应能力也强；而 进行气化转化的能力相对较弱，速率也较慢，对环境的适应能力也较脆弱。这种 前强后弱的特征使两个转化速率保持稳定平衡颇为困难，形成了三种发酵状态。
当有机物负荷率很高，酸性发酵状态，是一种低效而又不稳定的发酵状态，应尽量 避免。pH<7
生化阶段 物态变化 生化过程
菌群
Ⅰ
表1 有机Ⅱ物厌氧消化过程 Ⅲ
液化（水解） 酸化（1）
酸化（2）
气化
大分子不溶态 有机物转化为 小分子溶解态
有机物
小分子溶解态 有机物转化为 （H2+CO2）及 I、II两类产物
II类产物转化 为（H2+CO2）
及乙酸等
CH4、CO2等
发酵细菌
产氢产乙酸细 菌
甲烷细菌
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（3）pH和酸碱度 甲烷细菌对pH的要求很严格 产酸菌要求环境介质pH在4.5～ 8。 产甲烷菌要求在中性附近。在 6.8～7.8较适宜。
适宜范围6.8-7.2,保持20003000mg/L碱度以提供足够的缓 冲能力。 实测值应在7.2-7.4之间。
（4）毒物 重 金 属 、 其 他 对 厌 氧 过 程 起第抑14制页/共82页
废水的厌氧生物处理污水污泥ppt课件
4
氧的溶入和氧化态、氧化剂的存在：Fe3+ 、Cr2O72- 、NO3-、SO42-、 PO43-、H+会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。
高温消化——500～600mv，50～55℃
中温消化——300～380mv，30～38℃
产酸菌对氧还—还电位要求不甚严格＋100～－100mv
产甲烷菌对氧还—还电位要求严格＜－350mv
有毒物质的最高容许浓度与处理系统的运行 方式、污泥驯化程度、废水特性、操作控制条 件等因素有关。
18
一、厌氧工艺的有关术语
（1）上流速度（表面速度或表面负荷） （2）水力停留时间（HRT） （3）反应器中的污泥量 （4）反应器的有机负荷（OLR）：分为容积负荷
（VLR）和污泥负荷（SLR）。 (5)污泥体积指数（SVI）
Ⅱ、pH及碱度
pH主要取决于三个生化阶段的平衡状态，原液本身的pH和发酵系统
中产生的分压（20.3～40.5kpa），正常发酵pH＝7.2～7.4，有机负荷
太大，水解和酸化过程的生化速率大大超过产气速率。将导致水解产物
有机酸的积累使pH下降，抑制甲烷菌的生理机能，使气化速率锐减，所
以原液pH＝6～8，发酵过程有机酸浓度不超过3000mg/L为佳（以乙酸
过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废 水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化 碳等物质的过程，也称为厌氧消化。 二、厌氧消化过程
厌氧消化过程划分为三个连续的阶段：即水 解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
10
11
二、 厌氧消化的三个阶段和COD转化率
此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成， 一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸 或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的l/3后者 约占2/3。
污泥厌氧消化概述
污泥厌氧消化概述一、基本原理污泥厌氧消化是指在无氧条件下依靠厌氧微生物将污泥中的有机物分解并稳定的一种生物处理方法，通过水解、产酸、产甲烷三个阶段达到有机物分解的目的，同时大部分致病菌和蛔虫卵被杀灭或作为有机物被分解。
一般厌氧消化分为中温和高温两种：中温厌氧消化，温度维持在35℃±2℃，固体停留时间应大于20d，有机容积负荷一般为 2.0～4.0kg/（m3·d），有机物分解率可达到35%～45%，产气率一般为0.75～1.10Nm3/kg VSS；高温厌氧消化，温度控制在55℃±2℃，适合嗜热产甲烷菌生长。
高温厌氧消化有机物分解速度快，可以有效杀灭各种致病菌和寄生虫卵。
二、消化过程污泥厌氧消化是一个极其复杂的过程，厌氧消化三阶段理论是当前较为公认的理论模式。
第一阶段，在水解与发酵细菌作用下，碳水化合物、蛋白质和脂肪等高分子物质水解与发酵成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氢气等。
第二阶段，在产氢产乙酸细菌作用下，将第一阶段产物转化成氢气、二氧化碳和乙酸。
第三阶段，通过氢气营养性和乙酸营养性的甲烷菌的作用，将氢气和二氧化碳转化成甲烷，将乙酸脱酸产生甲烷。
在厌氧消化过程中、由乙酸形成的甲烷约占总量的 2/3，由二氧化碳还原形成的甲烷约占总量的 1/3。
三、影响因素（一）温度温度是影响厌氧消化的主要因素，温度适宜时，细菌发育正常，有机物分解完全，产气量高。
实际上，甲烷菌并没有特定的温度限制，然而在一定温度范围内被驯化以后，温度变化速率即使为每天1℃都可能严重影响甲烷消化作用，尤其是高温消化，对温度变化更为敏感。
因此，在厌氧消化操作运行过程中，应采取适当的保温措施。
大多数厌氧消化系统设计为中温消化系统，因为在此温度范围，有机物的产气速率比较快、产气量较大，而生成的浮渣较少，并且也比较容易实现污泥和浮渣的分离。
但也有少数系统设计在高温范围内操作，高温消化的优点包括：改善污泥脱水性能，增加病原微生物的杀灭率，增加浮渣的消化等。
污泥消化机理PPT课件
初沉池污泥 剩余污泥 混合污泥
碳水化合物（％）
32.0
16.5
26.3
脂肪，脂肪酸（％） 35.0
17.5
28.5
蛋白质（％）
39.0
66.0
45.2
碳氮比 （／1）
9.40-10.35 4.60-5.01 6.80-7.50
从C／N看，初次沉淀池污泥比较合适，混合污泥次之， 而活性污泥不大适宜单独进行厌氧消化处理
方法：泵加水射器搅拌法；消化气循环搅 拌法和混合搅拌法等
搅拌与否产气量与投配率关系
投配率（%）
产气量 （m3/m3）
搅拌 不搅拌
1
2
3
4
5
29.71 20.34 17.42 14.31 13.95
18.60 13.85 11.60 10.20 9.16
投配率（%）
6
7
9.93 8.48 7.86
某些物质的浓度对消化的影响
促进反应
浓度 （mg/L）
对反应轻微抑制 严重抑制反应
50-200 100-200 75-150 200-400 100-200
1500-3000 2500-4500 1000-1500 2500-4500 3500-5500
>3000 8000 3000 12000 8000
积的百分数 表达式：
v’——新鲜污泥量，m3／d； n——污泥投配率，％；
v——消化池的有效容积，m3
• 说明： • 投配率过高，消化池内脂肪酸可能积累，pH值
下降，有机物分解程度减少，污泥消化不完全 产气量下降，消化池容积大。 投配率与产气量的经验公式：
• 投配率过低．污泥消化较完全，产气串较高， 消化池容积大，基建费用增高。
污水的厌氧生物处理课件
生物膜的吸附、微生物的代谢作用和滤料 的截留作用下，废水中的有机物被降解， 并产生沼气，沼气从池顶部排出。
根据进水的方向将厌氧固定膜反应器 分 为 升 流 式 ( USFF) 、 降 流 式 ( DSFF) 和平流式(LSFF)三种；根据填料填充
的程度分为全充填型和部分充填型。
填料可采用拳状石质滤料，如碎石、 卵石等，也可使用陶粒、塑料等填料。
烷化严重受阻。
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
(2) pH及碱度
按降解机理分段：
产甲烷菌适宜的pH值为7.0左右，大体在 6.5-7.5 之间。
在消化系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过 产甲烷阶段，则pH会降低，影响甲烷菌的生活环境。
反应器的pH值过低，常表现为挥发酸浓度过高； pH值过高， 常见于NH4+浓度过高。
(5)有机负荷
按降解机理分段：
在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机负荷，简称容积负荷， 即消化器单位有效容积每天接受的有机物量[kgCOD/m3 ∙d]。此外也 有用污泥负荷表达的，即[kgCOD/kgVSS . d]。
厌氧消化过程中，产酸阶段反应速率比产甲烷阶段反应速率快 得多， 必须十分谨慎的选择有机负荷，使挥发性脂肪酸的生成和消 耗不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的平衡，有机负荷不 能过高。
甲烷产量的70%
产氢产乙酸阶段
在产氢产乙酸菌的作 用下
产甲烷阶段
两组生理上不同 的产甲烷菌
③ 厌氧消化的4阶段理论
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
参考教材第357页
由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对环境的影响最敏感机，理分段： 世代时间相对较长，甲烷化反应速度较慢，常作为厌氧消化过程的 控制阶段， 反应条件应重点满足甲烷菌的环境要求。
根据进水的方向将厌氧固定膜反应器 分 为 升 流 式 ( USFF) 、 降 流 式 ( DSFF) 和平流式(LSFF)三种；根据填料填充
的程度分为全充填型和部分充填型。
填料可采用拳状石质滤料，如碎石、 卵石等，也可使用陶粒、塑料等填料。
烷化严重受阻。
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
(2) pH及碱度
按降解机理分段：
产甲烷菌适宜的pH值为7.0左右，大体在 6.5-7.5 之间。
在消化系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过 产甲烷阶段，则pH会降低，影响甲烷菌的生活环境。
反应器的pH值过低，常表现为挥发酸浓度过高； pH值过高， 常见于NH4+浓度过高。
(5)有机负荷
按降解机理分段：
在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机负荷，简称容积负荷， 即消化器单位有效容积每天接受的有机物量[kgCOD/m3 ∙d]。此外也 有用污泥负荷表达的，即[kgCOD/kgVSS . d]。
厌氧消化过程中，产酸阶段反应速率比产甲烷阶段反应速率快 得多， 必须十分谨慎的选择有机负荷，使挥发性脂肪酸的生成和消 耗不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的平衡，有机负荷不 能过高。
甲烷产量的70%
产氢产乙酸阶段
在产氢产乙酸菌的作 用下
产甲烷阶段
两组生理上不同 的产甲烷菌
③ 厌氧消化的4阶段理论
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
参考教材第357页
由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对环境的影响最敏感机，理分段： 世代时间相对较长，甲烷化反应速度较慢，常作为厌氧消化过程的 控制阶段， 反应条件应重点满足甲烷菌的环境要求。
污水的厌氧生物处理PPT
第二阶段：气化阶段，由低分子的有机酸经微生物作用转化为 气体，气体类似沼泽散发的气体，可称沼气，主体是CH4，CO2 也相当多，还有微量H2、H2S等，因此气化阶段常称甲烷化阶段。
早期的厌氧生物处理主要面对的是固态有机物（包括有 机污泥或粪便等），所以称为消化。
两阶段:
消化 过程
液化(酸化) 气化(甲烷化)
厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要 脱气。
厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效 果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池 中沉淀。
在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。 搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。
为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，目前采用以下几 种方法脱气： （1）真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器，将污 泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉淀性能； （2）热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷 却，如中温消化液35℃冷到15～25℃，可以控制污泥继续产 气，使厌氧污泥有效地沉淀； （3）絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚 成大颗粒，加速沉降； （4）用超滤器代替沉淀池，以改善固液分高效果。
厌氧接触法的特点:
（a）通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，耐冲击能力强； （b）消化池的容积负荷较普通消化池高，水力停留时间比普通消 化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15-30天，而接触法小于 10天； （c）可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在 堵塞问题；
（d）混合液经沉降后，出水水质好；
污泥的pH迅速下降，大分子有 机物转化为小分子有机酸、醇、 醛等液态产物和CO2、H2、NH3、 H2S等
产生消化气，主体是CH4，以 及部分CO2等
早期的厌氧生物处理主要面对的是固态有机物（包括有 机污泥或粪便等），所以称为消化。
两阶段:
消化 过程
液化(酸化) 气化(甲烷化)
厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要 脱气。
厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效 果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池 中沉淀。
在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。 搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。
为了提高沉淀池中混合液的固液分离效果，目前采用以下几 种方法脱气： （1）真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器，将污 泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉淀性能； （2）热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷 却，如中温消化液35℃冷到15～25℃，可以控制污泥继续产 气，使厌氧污泥有效地沉淀； （3）絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚 成大颗粒，加速沉降； （4）用超滤器代替沉淀池，以改善固液分高效果。
厌氧接触法的特点:
（a）通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，耐冲击能力强； （b）消化池的容积负荷较普通消化池高，水力停留时间比普通消 化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15-30天，而接触法小于 10天； （c）可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在 堵塞问题；
（d）混合液经沉降后，出水水质好；
污泥的pH迅速下降，大分子有 机物转化为小分子有机酸、醇、 醛等液态产物和CO2、H2、NH3、 H2S等
产生消化气，主体是CH4，以 及部分CO2等
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氧
蛋白质 碳水化合物 脂肪
消
水解作用
化
的
氨基酸 单糖
脂肪分解菌 蛋白质分解菌 纤维素分解菌
降
发酵和酸化作用
发酵细菌
解
脂肪酸
流
发酵和酸化作用
水解细菌
程
乙酸 水
产甲烷作用
甲醛 二氧化碳
产甲烷细菌
厌氧消化过程的一般优势
自然方法 小面积要求 最小化填埋土地要求 最小化对环境的有害影响
厌氧消化过程的能源优势
生产可销售的清洁能源 生产环境友好的纯净燃料 生产可循环利用的产品
厌氧消化过程的环境优势
最小化温室气体排放 最小化臭味问题 产生稳定卫生的末端产物 最小化末端产物量 最大化废物的回收利用
厌氧消化过程的经济优势
最节省成本的生命周期 作为替换生物处理过程的最佳投资 稳定的运行消耗 可预估投资回收时间
根据选择的技术不同决定使用一同或分开处理
厌氧消化过程的末端产物
- 生物燃气 (甲烷 60 – 65%) - 固体腐殖质
厌氧消化过程的产物应用-生物气体
* 电能和热能（热电联产） * 纯热能（锅炉燃料） * 生产蒸汽（蒸汽发电机的燃料） * 汽车燃料（生物甲醇） * 分区冷却（新应用）
厌氧消化过程的产物应用-腐殖质
* 用于土壤改善 * 土壤混合物（含有泥沙和其他惰性物质） * 园林美化 * 覆盖填埋场 * 焚烧（不明智的处理）
处理过程中的有机负荷控制
干固体
可
挥
发
60%
性
固
体
灰
分
40%
处理过程中的有机负荷控制
干固体
消化
可
挥
发
60%
性
固
体
干固体
可挥发性固体 50%
可挥发 性固体
43%
灰
分
40%Leabharlann 灰 分57%厌氧消化过程中的现象
产甲烷细菌在无氧的条件下对可生物降解物质的分解作用 生物燃气是甲烷和二氧化碳的混合物
厌氧消化过程中的现象
适用于处理很多可生物降解物质 固体有机污染物
（食品废物，生物废物，蔬菜水果废物，食品工程 废物，绿色废物）
污泥
（市政污水厂和食品工厂的污泥，农业废物）
过程
物质
微生物
厌
有机颗粒物质
厌氧消化过程的经济基础
* 生物燃气的净能源销售总收入 * 末端固体产物的销售收入 * 门槛费 * 环境价值费？
厌氧消化的首要优势
最小化臭味问题 最小化填埋土地的要求 预防环境衰落
厌氧消化过程的典型基质
- 生物废物，食品废物 - 混合家庭废物的生物部分 - 工业可生物降解废物，污泥，屠宰场废物 - 农业固体和污泥废物，绿色废物 - 市政污泥，工业污泥