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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第四章,厭氧生物處理,本章內(nèi)容,4.1 厭氧生物處理原理4.2 厭氧反應(yīng)器4.3 厭氧生物處理數(shù)學(xué)模型4.4 硫酸鹽還原,本章內(nèi)容,4.1 厭氧生物處理原理4.2 厭氧反應(yīng)器4.3 厭氧生物處理數(shù)學(xué)模型4.4 硫酸鹽還原,4、厭氧生物處理原理,4.1 厭氧處理優(yōu)缺點(diǎn)：,優(yōu)點(diǎn),(1)應(yīng)用范圍廣,高濃度：15000mg/L (BOD),低濃度：200300mg/L(BOD),(2)能耗低、不需充氧,(3)剩余污泥少,好氧：0.40.6kg生物量/kgCOD去除,厭氧：0.150.2kg生物量/kgCOD去除,(
2、4)沼氣可以利用：,產(chǎn)沼氣：0.350.45m,3,/kgCOD去除,沼氣熱值：2100025000 KJ/m,3,(5)營(yíng)養(yǎng)需求量小：,好氧：BOD:N:P=100:5:1,厭氧：BOD:N:P=300:5:1,(6)間歇運(yùn)行可以持續(xù)保持活性,厭氧顆粒污泥可以保持1年以上,(7)可以分解一些好氧難以降解的化合物,缺點(diǎn)：,(1)啟動(dòng)慢,(2)出水水質(zhì)不如好氧，一般需要后處理,厭氧發(fā)酵：,有氧呼吸,O,2,H,2,O,硝酸鹽還原,NO,3,NO,2,N,2,硫酸鹽還原,SO,2-,4,S,2,(HS,、H,2,S),硫呼吸,S,0,S,2,碳酸鹽呼吸,CO,2,、HCO,3,CH,3,COO,-
3、,鐵呼吸,Fe,3+,Fe,2+,(產(chǎn)甲烷),CO,2,、,HCO,3,、,CH,4,氧化還原電位,4.2 厭,氧,發(fā),酵,與,厭,氧,呼,吸,4、厭氧生物處理原理,4.2 厭氧處理過(guò)程及微生物：,美國(guó)微生物學(xué)會(huì)采用Eh來(lái)厭氧和好氧過(guò)程:,（1980年）：,好氧：50300mv,兼性厭氧：420300mv,專性厭氧：420150mv,4.2 厭氧處理過(guò)程及微生物：,厭氧生物處理過(guò)程：,上世紀(jì)三十年代人們的認(rèn)識(shí)：兩階段,4.2 厭氧處理過(guò)程及微生物：,厭氧生物處理過(guò)程：,上世紀(jì)七十年代人們的認(rèn)識(shí)：三階段,4.2 厭氧處理過(guò)程及微生物：,厭氧微生物：,（1）不產(chǎn)甲烷菌,（2）產(chǎn)甲烷菌,（1）不產(chǎn)甲
4、烷菌,發(fā)酵細(xì)菌,：（水解、發(fā)酵）,胞外酶的作用小分子在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化成為簡(jiǎn)單化合物分泌到體外,Eh:100100mv,4.2 厭氧處理過(guò)程及微生物：,水解過(guò)程動(dòng)力學(xué)：,K,h,水解常數(shù),可降解非溶解性基質(zhì)濃度,（mg/L）,4.2 厭氧處理過(guò)程及微生物：,水解產(chǎn)物：,VFA（揮發(fā)性脂肪酸：乙、丙、丁酸.),醇、CO,2,、H,2,、氨、H,2,S,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌,發(fā)現(xiàn)：奧氏產(chǎn)甲烷“S”菌株是產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的共生體。,甲烷,乙醇,丁酸,丙酸,0,40,80,G/KJ,lgP,m,/atm,0,4,8,+,40,+,80,共生：“種間氫轉(zhuǎn)移”，氫在0.5s內(nèi)被消耗，傳,遞距離僅0.1mm,。,（
5、2）產(chǎn)甲烷菌,（a）產(chǎn)甲烷菌的分類,伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)（第九版）：,產(chǎn)甲烷菌：3目、6科、13屬、43個(gè)種,（1991年，共分離到65個(gè)種）,3目：甲烷桿菌、甲烷球菌、甲烷微菌,6科：甲烷桿菌、甲烷熱菌、甲烷球菌、甲烷微菌、甲烷八疊球菌、甲烷盤(pán)菌。,（還有部分未定科、未定目和科）,(b)產(chǎn)甲烷菌特性：,（1）細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)和多糖,（2）細(xì)胞膜：,沒(méi)有甘油脂,（3）碳源：,目前證明只有8種物質(zhì)可以被甲烷菌所利用：,CH,3,-CO,O,-,、,HCO,O,-,、,CH,3,OH,、,CH,3,-NH,2,-,、,(CH,3,),2,NH,、(,CH,3,),3,-N,、,CO,、,CO,2,
6、、,(4)產(chǎn)甲烷菌的特殊酶系統(tǒng)：,CH,3,COOH CO,2,CH,3,OH,甲基輔酶M,甲基還原酶（,F,420,),CH,4,（5）氧化還原電位Eh：,-330 mv,（6）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),氮源：利用氨態(tài)氮,生長(zhǎng)因子：10種水溶性微生物,微量元素：Ni、Co、Fe,（7）繁殖：,倍增時(shí)間：46天,（8）溫度：,中溫菌：3040,o,C,高溫菌：5057,o,C,特別嗜高溫菌：6597,o,C,（9）pH值：,產(chǎn)甲烷菌對(duì)pH變化適應(yīng)性差,最佳pH為6.67.5,厭氧體系的酸堿平衡：,碳酸的離解：,pH=pK,1,+,lg,HCO,3,-,/H,2,CO,3,pK,1,=6.3,CO,2,的溶解：
7、,HCO,3,-,=K,h,P,CO2,K,h,亨利常數(shù)(,mol/atm),其它：,H,2,S/HS pK,1,=6.5,H,2,PO,4,/HPO,4,2-,pK,1,=7.2,/d,-1,乙酸濃度/mmol/L,產(chǎn)甲烷八疊球菌,產(chǎn)甲烷絲菌,動(dòng)力學(xué)特性：,(3)硫酸鹽還原菌（SRB）,1895年,Beijerinck,發(fā)現(xiàn)：,利用H的硫酸鹽還原菌,利用乙酸的硫酸鹽還原菌,利用高級(jí)脂肪酸的硫酸鹽還原菌,SRB,特點(diǎn)：,利用,基質(zhì),的范圍廣：,甲酸十八烷脂肪酸,芳香族酸、甘油、多糖,營(yíng)養(yǎng),：有機(jī)物、硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽,pH,:4.59.5,最佳：6.58.0,氧化還原電位,：Eh-1
8、00mv,(3)硫酸鹽還原菌（SRB）,鹽度：嗜鹽和非嗜鹽,嗜鹽菌：13（以NaCl計(jì)）,代謝：,碳源,酶,CO,2,H,2,O CH,3,COOH,產(chǎn)生,ATP,SO,4,2-,+,H,2,O,消耗,ATP,S,2-,+,OH,-,4,H,2,+,S,O,4,2-,H,2,S,+,2,H,2,O+2,O,H,-,C,H,3,COO,-,+,S,O,4,2-,HS,-,+,2,H,C,O,3,-,硫酸鹽還原反應(yīng)：,優(yōu)點(diǎn)：,促進(jìn)有機(jī)物的酸化分解,缺點(diǎn)：,與甲烷菌競(jìng)爭(zhēng)基質(zhì)，抑制甲烷菌生長(zhǎng),4.3 厭氧生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué),Andrews方程,當(dāng)未離解揮發(fā)性脂肪酸為基質(zhì)，濃度HS,K,i,抑制系數(shù),4.4
9、 厭氧產(chǎn)氣的化學(xué)計(jì)量學(xué),V,CH4,0.35（Q,S,r,1.42,X）10,-3,(,m,3,/d SPT,),Yi,去除的BOD,u,或COD,b,(,kg/m,3,),Q,污水流量(,m,3,/d,),X,厭氧微生物增長(zhǎng)量(,kg/d,),微生物：,C,5,H,7,O,2,N,+5O,2,5C,O,2,-,+H,2,O+,NH,3,4.4 厭氧產(chǎn)氣的化學(xué)計(jì)量學(xué),V,CH4,0.35（Q,S,r,1.42,X）10,-3,(,m,3,/d SPT,),微生物氧化：,C,5,H,7,O,2,N,+5O,2,5C,O,2,-,+,2,H,2,O+,NH,3,113 160,O,2,/,微生物,
10、160,/,113=1.42,（,kg BOD,u,/,kg,微生物）,V,CH4,0.35,（Q,S,r,1.42,X）10,-3,(,m,3,/d SPT,),甲烷氧化：,CH,4,+,2,O,2,C,O,2,+,2,H,2,O,16 64,在,SPT,下：,Buswell,方程：,不含氮有機(jī)物，不含合成細(xì)胞部分：,含氮有機(jī)物，不含合成細(xì)胞部分：,4.5 厭氧生物反應(yīng)器及工藝,（1）厭氧接觸氧化法,脫氣,4.5 厭氧生物反應(yīng)器及工藝,（2）厭氧生物濾池,4.5 厭氧生物反應(yīng)器及工藝,（3）UASB反應(yīng)器,“晶核理論,”,CaCO,3,電中和,/ECP,架橋,包埋,“,二次核”,（5）IC反應(yīng)器,進(jìn)水,沼氣,出水,
第四章+厭氧生物處理課件
