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污水处理技术之废水反应基本原理

北极星环保网来源:环保小蜜蜂2019/6/5 9:10:49我要投稿

三、厌氧生物处理的影响因素

产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段,因此,一般来说,在讨论厌氧生物处理的影响因素时主要讨论影响产甲烷菌的各项因素;主要影响因素有:温度、pH值、氧化还原电位、营养物质、F/M比、有毒物质等。

1、温度:温度对厌氧微生物的影响尤为显著;厌氧细菌可分为嗜热菌(或高温菌)、嗜温菌(中温菌);相应地,厌氧消化分为:高温消化(55°C左右)和中温消化(35°C左右);高温消化的反应速率约为中温消化的1.5~1.9倍,产气率也较高,但气体中甲烷含量较低;当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时,高温消化可取得较好的卫生效果,消化后污泥的脱水性能也较好;随着新型厌氧反应器的开发研究和应用,温度对厌氧消化的影响不再非常重要(新型反应器内的生物量很大),因此可以在常温条件下(20~25°C)进行,以节省能量和运行费用。

2、pH值和碱度:pH值是厌氧消化过程中的最重要的影响因素;重要原因:产甲烷菌对pH值的变化非常敏感,一般认为,其最适pH值范围为6.8~7.2,在<6.5或>8.2时,产甲烷菌会受到严重抑制,而进一步导致整个厌氧消化过程的恶化;厌氧体系中的pH值受多种因素的影响:进水pH值、进水水质(有机物浓度、有机物种类等)、生化反应、酸碱平衡、气固液相间的溶解平衡等;厌氧体系是一个pH值的缓冲体系,主要由碳酸盐体系所控制;一般来说:系统中脂肪酸含量的增加(累积),将消耗 ,使pH下降;但产甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸,而且还会产生 ,使系统的pH值回升。碱度曾一度在厌氧消化中被认为是一个至关重要的影响因素,但实际上其作用主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲能力,维持合适的pH值;厌氧体系一旦发生酸化,则需要很长的时间才能恢复。

3、氧化还原电位:严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常生理活动的基本条件;非产甲烷菌可以在氧化还原电位为+100~ -100mv的环境正常生长和活动;产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150~ -400mv,在培养产甲烷菌的初期,氧化还原电位不能高于-330mv;

4、营养要求:厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生物,其要求COD:N:P = 200:5:1;

多数厌氧菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能,所以有时需要投加:①K、Na、Ca等金属盐类;

②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等;

③有机微量物质:酵母浸出膏、生物素、维生素等。

5、F/M比:厌氧生物处理的有机物负荷较好氧生物处理更高,一般可达5~10kgCOD/m3.d,甚至可达50~80 kgCOD/m3.d;无传氧的限制;可以积聚更高的生物量。产酸阶段的反应速率远高于产甲烷阶段,因此必须十分谨慎地选择有机负荷;高的有机容积负荷的前提是高的生物量,而相应较低的污泥负荷;高的有机容积负荷可以缩短HRT,减少反应器容积。

6、有毒物质:——常见的抑制性物质有:硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些有机物;

①硫化物和硫酸盐:硫酸盐和其它硫的氧化物很容易在厌氧消化过程中被还原成硫化物;可溶的硫化物达到一定浓度时,会对厌氧消化过程主要是产甲烷过程产生抑制作用;投加某些金属如Fe可以去除S2-,或从系统中吹脱H2S可以减轻硫化物的抑制作用。

②氨氮:氨氮是厌氧消化的缓冲剂;但浓度过高,则会对厌氧消化过程产生毒害作用;抑制浓度为50~200mg/l,但驯化后,适应能力会得到加强。

③重金属:——使厌氧细菌的酶系统受到破坏。

④氰化物:⑤有毒有机物:

四、厌氧生物处理的主要特征

1、厌氧生物处理过程的主要优点:

①能耗大大降低,而且还可以回收生物能(沼气);

②污泥产量很低;——厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多,产酸菌的产率Y为0.15~0.34kgVSS/kgCOD,产甲烷菌的产率Y为0.03kgVSS/kgCOD左右,而好氧微生物的产率约为0.25~0.6kgVSS/kgCOD。

③厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解;④反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程;

2、厌氧生物处理过程的主要缺点:

①对温度、pH等环境因素较敏感;

②处理出水水质较差,需进一步利用好氧法进行处理;

③气味较大;

④对氨氮的去除效果不好;等等

延伸阅读:

污水处理技术之废水处理的基本知识

8大行业高浓度难降解废水27个处理技术及典型工艺流程

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