厭氧生物處理的基本原理
厭氧生物處理又被稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵,是指在厭氧條件下由多種(厭氧或兼性)微生物的共同作用下,使有機物分解并產(chǎn)生CH4和CO2的過程,厭氧過程廣泛地存在于自然界中,1881年,法國的Lou is Mouras發(fā)明了“自動凈化器”,用以處理污水污泥,從而開始了人類利用厭氧生物過程處理廢水廢物的歷程。隨后人類開始較多地應(yīng)用厭氧過程來處理城市污水(如化糞池、雙層沉淀池等)和活性污泥工藝中產(chǎn)生的剩余污泥(如各種厭氧消化池等)。從20世紀60年代開始,隨著能源危機的加劇,人們加強了利用厭氧消化過程處理有機廢水的研究,相繼出現(xiàn)了一批現(xiàn)代高速厭氧消化反應(yīng)器,如:厭氧接觸法、厭氧濾池(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器、厭氧流化床(AFB)、厭氧附著膜膨脹床反應(yīng)器(AAFEB)等,從此厭氧消化工藝開始大規(guī)模地被應(yīng)用于廢水處理,這些現(xiàn)代高速厭氧生物反應(yīng)器的水力停留時間大大縮短,有機負荷大大提高,處理效率也大大提高。
厭氧生物處理法的缺點:
1、厭氧微生物增殖緩慢,因而厭氧設(shè)備啟動和處理時間比好氧設(shè)備長;
2、出水往往達不到排放標(biāo)準(zhǔn),需要作進一步處理,故一般厭氧處理后再串聯(lián)好氧處理;
3、厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜。
厭氧生物處理法的優(yōu)點:
1、應(yīng)用范圍廣:由于供氧限制,好氧法一般只適用于中、低濃度的有機廢水的處理,而厭氧法既適用于高濃度有機廢水,也適用于中、低濃度有機廢水。有些有機物,如固體有機物、著色劑蒽酮和某些偶氮染料等,用好氧生物處理法難以降解,但用厭氧生物處理可以降解。
2、能耗低:好氧法需要消耗大量能量供氧,曝氣費用隨有機物濃度增加而增大,而厭氧法不需要充氧,產(chǎn)生的沼氣還可以作為能源。廢水有機物達到一定濃度后,沼氣能量可以抵償所消耗的能量。
厭氧生物處理的基本原理
厭氧生物處理又被稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵,是指在厭氧條件下由多種(厭氧或兼性)微生物的共同作用下,使有機物分解并產(chǎn)生CH4和CO2的過程,厭氧過程廣泛地存在于自然界中,1881年,法國的Lou is Mouras發(fā)明了“自動凈化器”,用以處理污水污泥,從而開始了人類利用厭氧生物過程處理廢水廢物的歷程。隨后人類開始較多地應(yīng)用厭氧過程來處理城市污水(如化糞池、雙層沉淀池等)和活性污泥工藝中產(chǎn)生的剩余污泥(如各種厭氧消化池等)。從20世紀60年代開始,隨著能源危機的加劇,人們加強了利用厭氧消化過程處理有機廢水的研究,相繼出現(xiàn)了一批現(xiàn)代高速厭氧消化反應(yīng)器,如:厭氧接觸法、厭氧濾池(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器、厭氧流化床(AFB)、厭氧附著膜膨脹床反應(yīng)器(AAFEB)等,從此厭氧消化工藝開始大規(guī)模地被應(yīng)用于廢水處理,這些現(xiàn)代高速厭氧生物反應(yīng)器的水力停留時間大大縮短,有機負荷大大提高,處理效率也大大提高。
厭氧生物處理適用于有機污泥和高濃度有機廢水(一般BOD5≥2000mg/L)。厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下,兼性細菌與厭氧細菌降解和穩(wěn)定有機物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中,復(fù)雜的有機化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡單的化合物,同時釋放能量.在這個過程中,有機物的轉(zhuǎn)化分為三部分進行:部分轉(zhuǎn)化為CH4,這是一種可燃氣體,可回收利用;還有部分被分解為 CO2、H20、NH3、H2S等無機物,并為細胞合成提供能量;少量有機物被轉(zhuǎn)化、合成為新的原生質(zhì)的組成部分。由于僅少量有機物用于合成,故相對于好氧生物處理法,其污泥增長率小得多。
廢水厭氧生物處理
廢水厭氧生物處理過程不需另加氧源,故運行費用低。此外,它還具有剩余污泥量少,可回收能量(CH4)等優(yōu)點。其主要缺點是反應(yīng)速度較慢,反應(yīng)時間較長,處理構(gòu)筑物容積大等。但通過對新型構(gòu)筑物的研究開發(fā),其容積可縮小。此外,為維持較高的反應(yīng)速度,需維持較高的反應(yīng)溫度,就要消耗能源。
好氧和厭氧生物處理的最大的區(qū)別就是處理環(huán)境。厭氧生物處理就是在厭氧條件下微生物降解廢水中的有機物。好氧生物處理就是在有氧條件下微生物降解廢水中的有機物。
其次是所能處理的有機物。厭氧生物處理處理大分子量的有機物。主要是將大分子量的有機物分解成較小分子量的有機物并將其中一部分的有機物轉(zhuǎn)化成甲烷等可利用的能源。
好氧生物處理處理經(jīng)厭氧生物處理后的廢水中分子量較小的有機物并將其分解成無機物,分解的無機物在二沉池加入一定量的混凝劑和/或凝劑將其沉降與水分離從而達到廢水凈化的目的。
厭氧處理是利用厭氧菌的作用,去除廢水中的有機物,通常需要時間較長。厭氧過程可分為水解階段、酸化階段和甲烷化階段。
水解酸化的產(chǎn)物主要是小分子有機物,使廢水中溶解性有機物顯著提高,而微生物對有機物的攝取只有溶解性的小分子物質(zhì)才可直接進入細胞內(nèi),而不溶性大分子物質(zhì)首先要通過胞外酶的分解才得以進入微生物體內(nèi)代謝。例如天然膠聯(lián)劑(主要為淀粉類),首先被轉(zhuǎn)化為多糖,再水解為單糖。纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖與葡萄糖。半纖維素被聚木糖酶等水解成低聚糖和單糖。