污泥厌氧消化简介ppt

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。

厌氧消化法：在无氧的条件下，由兼性菌及专性 厌氧细菌降解有机物，最终产物是二氧化碳和甲 烷气（biogas ），是污泥得到稳定。

8.3.1厌氧消化的机理（间歇实验）二阶段理论：产酸阶段----产甲烷阶段 四阶段理论：水解、酸化、酸退、甲烷化根据参与甲烷发酵的不同营养类群微生物对基质的代谢厌氧 降解过程分为三个阶段：三阶段理论 :Toerie n et al (1970)Substrate flow in an aerobic digesti on, 5 thIntern ationalConference on water pollution research, San Francisco,CA.书上:Bryant 1979第一阶段第二阶段第三阶段（纤维素分解菌产氢产乙酸菌 甲烷杆菌球菌CH 3CH 2COOH+2H 2O---CH 3COOH+3H 2+CO 2蛋白质分解菌，脂肪分解菌）产酸菌是兼性厌氧菌和专性厌氧菌，对PH ，VFA ，温度变化适应性强， 增殖速度快；甲烷菌是专性厌氧菌，PH=6.4-7.4，对PH ，VFA ，温度变化8.3 污泥的厌氧消化4%24%/单糖 VFA CO2 H2 ；复杂有机物 水解与发酵（水解与发酵菌） 细菌原生动物 真菌76%—H 较高级的有机酸20%生成乙酸与脱氢 （产氢产酸菌）乙酸1H 2CH 4 H Ac2+CO 2 CH 4+2H 2O• I metha ne2CH 3COOH >2CH 4+2CO 2Acetic acid生成甲烷(产甲烷菌)碳水化合物分解菌敏感，增殖速度慢。

产甲烷阶段的能量分析：（以乙酸钠为例）在好氧消化时：C2H3O2Na+2O2 ——NaHCO3+H2O+CO2+848.8 KJ /mol在厌氧消化时：C2H3O2Na +H2 O NaHCO3+CH4+29.3 KJ /mol 在底物相同的条件下，厌氧消化产生的能量仅是好氧消化的1/20 - 1/30.这些能量大部分都用于维持细菌的生活，而只有很少能量由于细胞合成•（这就是厌氧法产生剩余污泥量少的缘故）虽然厌氧消化过程是要经历多个阶段，但是在连续操作的厌氧消化反应器中这几个阶段同时存在，并保持某种平衡状态•8.3.2 厌氧消化动力学（与好氧相似）甲烷发酵阶段是厌氧消化速率的控制因素动力学方程式：有机物降解dS kSXdt K s S细菌增殖有机物浓度与污泥泥龄的关系:K s(「” c)s(Yk _ b)~ 1833厌氧消化池工作原理与影响因素标准负荷庆氧消化池高负荷厌氧消化池在厌氧消化池中3个阶段同时存在，甲烷发酵阶段的速率最慢，因此甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制因素，影响厌氧消化池正常工作的主要因素如下：1、温度中温（30-35°C）与高温（50-55°C）mesophilic and thermophilic中温消化：负荷=2.5-3.0 产气量1-1.3 m3/m3d,消化时间20d，灭菌率低高温消化：负荷=6-7kg/m3.d，产气3-4 ,消化时间10 d.灭菌率99%dXdt- dSdt-bX)（消化时间：产气量达到总量的9 0%所需时间）25 30 35 40 45 50 55 60Tempearture ( C)----- OLR kg/m3.d - - biogas (m3/m3.d)l a 3E ^o m^o _e i yS a a o -L b.5.5.5.587654321u —u .3 -Fig.8-22 Relationship among tempearture , OLRand biogas production60 50C 40 T 3020 10 00 15 30 45 60 75 90 105 120digestion time(day)Fig.8-23 Relati on ship betwee n tempearture and digestion time2、生物固体停留时间（SRT）与污泥投配率完全混合消化池的水力停留时间等于污泥龄（无回流，有搅拌，完全混合）泥龄的表达式与活性污泥法相同SRT =池中总生物量/每日排出的生物量从动力学知道有机物降解是污泥泥龄的函数，泥龄=水力停留时间，所以以水力停留时间设计消化池.消化池的水力停留时间以污泥投配率的倒IVn 100%V数表示：式中：V =每日投配的新鲜污泥量，m3/dV=消化池的有效体积，m3n—污泥投配率，%。