廢水（shuǐ）反應基本（běn）原理

廢水反應基本原理

發布日（rì）期：2022/4/6 10:49:32

一、好氧生物處理的基本生物過程

所謂“好氧”：是指這類生（shēng）物必須（xū）在有分子態氧氣（O2）的存在下，才能（néng）進行正常的生理生化反應（yīng），主要包括大部分微生物、動物以及（jí）特级毛片绝黄A片免费播冫人類；所謂“厭氧”：是能在無（wú）分子態氧存在的條件（jiàn）下，能進（jìn）行正常的生理生化反應的生物，如厭氧細菌、酵（jiào）母（mǔ）菌等。好氧生（shēng）物處理過程的生化（huà）反應方程式：① 分解反應（又稱氧化反應（yīng）、異化代謝、分解代謝） CHONS + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量（有機物的組成元素）② 合成反（fǎn）應（也稱（chēng）合成代謝（xiè）、同化作用） C、H、O、N、S + 能量C5H7NO2③ 內源呼吸（也稱細胞物質的自身氧化） C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量在正常情況下，各類微生物細胞物質的成（chéng）分是相對（duì）穩定的（de），一（yī）般可用下列實驗式來表示：細菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻類：C5H8NO2；原生動物：C7H14NO3分解與合成的相互關係：1）二者不可分（fèn），而是相互依賴的；a、分（fèn）解過程為合成提供能量和（hé）前物，而合成則給分解提供物質基礎；b、分解過程是一個產能過程（chéng），合成過程（chéng）則是一個耗能過程。2)對有機物（wù）的去除，二者都有重要貢獻；3）合成量的大小，對後續汙泥的處理有直（zhí）接影響（汙泥的處理費（fèi）用一般可以占整個城（chéng）市汙水（shuǐ）處理廠的40~50%）。不同形式的有機物被生物降解的曆程也不同：一方麵：結構簡單、小（xiǎo）分子、可溶性物質，直接進入細胞壁（bì）；結構複（fù）雜、大分子、膠體狀或顆（kē）粒狀的（de）物質（zhì），則首先被微生物吸附（fù），隨後在（zài）胞外酶的作（zuò）用下（xià）被水解液化成小分子有機物，再進入細胞內。另一方麵：有機物的（de）化學結構不同，其降解過程也會（huì）不同，如：糖類；脂類；蛋白質

二、影響好氧生物處理（lǐ）的主要因素

① 溶解氧（DO）：約1~2mg/l；② 水溫：是重要因素之一，在一定範圍內，隨著溫度的升高，生化反應的速（sù）率（lǜ）加快，增殖速率也加快；細胞的組成物如蛋（dàn）白質、核（hé）酸等對溫度很敏（mǐn）感，溫度（dù）突升或降（jiàng）並超過（guò）一（yī）定限度時，會有不可逆的破（pò）壞；最適宜溫度 15~30°C； >40°C 或（huò）< 10°C後（hòu），會有不利影響。③ 營養物質（zhì）：細胞組成中（zhōng），C、H、O、N約占90~97%；其餘（yú）3~10%為無機元素，主要的是P；生活汙水一般不需再投加營養物質；而某些工業廢水（shuǐ）則需要，一般對於好氧生物（wù）處理工（gōng）藝，應按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N和P；其它無（wú）機營養（yǎng）元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元（yuán）素： Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；④ pH值：一般好氧微生（shēng）物的最適宜pH在（zài）6.5~8.5之間；pH < 4.5時，真（zhēn）菌將占優勢，引起汙泥膨脹；另一方麵（miàn），微生物的活動也會影響混合液的（de）pH值。⑤ 有毒物質（zhì）（抑製物質）：重金屬；氰化物；H2S；鹵族元素及其化合物；酚、醇、醛等；⑥ 有機負荷率：汙水中（zhōng）的有機物（wù）本來是（shì）微生物的食物（wù），但太多時，也（yě）會不利於微生物；⑦ 氧化還原電位（wèi）：好氧（yǎng）細菌：+300 ~ 400 mV，至少要求（qiú）大於（yú）+100 mV；厭氧細菌：要求小於+100 mV，對於嚴格厭氧細菌（jun1），則<-100 mv<="" span="">，甚至<-300 mv<="" span="">。第二節廢水厭氧生物處理原理‍
廢水厭氧生物處理在早期又被稱為厭氧消化、厭氧發酵；是（shì）指在厭氧條件（jiàn）下由多種（厭氧或兼性（xìng））微（wēi）生物的（de）共同作用下（xià），使有機物分解並產生CH4和（hé）CO2的過（guò）程。

一、厭（yàn）氧生物處理中的基本生物過程（chéng）——階段性理論（lùn）‍

1、兩階段理論：20世紀30~60年代，被普遍接受的是“兩（liǎng）階（jiē）段（duàn）理論”第一階段：發（fā）酵階段，又稱產酸階段或酸性發酵階（jiē）段；主要（yào）功（gōng）能是水解（jiě）和酸化，主要產物是（shì）脂（zhī）肪酸、醇類、CO2和H2等；主要參與反應的微生物統稱為發酵細菌或（huò）產酸細菌；這些微生物的特點是：1）生長速率快（kuài），2）對環境條件的適應性（xìng）（溫度、pH等）強（qiáng）。第二階段：產甲烷階段，又稱堿性發酵階段；是指產甲烷菌利用（yòng）前一階段的產物，並將其轉（zhuǎn）化為（wéi）CH4和CO2；主要參與反應的微生物被統稱為產甲烷菌（Methane producing bacteria）；產甲烷細菌的主要特點（diǎn）是：1）生長速率慢，世（shì）代時間長；2）對環境條件（溫度、pH、抑製物等）非常敏感，要求苛刻。2、三階段理論（lùn）對厭氧（yǎng）微生物學的深入研究後，發現將厭氧消化過程簡單地劃分為上述兩個過程，不能真實反映厭氧反應過程的（de）本質；厭氧微生物學的研究表明，產甲烷菌是一類十分（fèn）特別的古細菌（Archea），除了（le）在（zài）分類學和其特殊的學報結構外，其最（zuì）主要的特點是：產甲烷細菌隻能利用一（yī）些簡單有機物作為基質，其中主要是一些簡單的一碳物質如甲酸、甲醇、甲基胺類以及H2/CO2等，兩碳物質（zhì）中隻有乙酸（suān），而不能利用其它（tā）含兩碳（tàn）或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇類（lèi）；上世（shì）紀70年（nián）代，Bryant發現原來認為是一（yī）種被稱為“奧氏產甲烷菌”的細菌，實（shí）際上是（shì）由兩種細菌共同組成的，一種細菌首先把乙醇（chún）氧化（huà）為乙（yǐ）酸和H2（一種產氫產乙酸細（xì）菌），另一種細菌則（zé）利用H2和CO2產生CH4（一種真正意義上的產甲烷（wán）細菌——嗜氫產甲烷細（xì）菌）；因而，Bryant提出了厭氧消化過程的“三階段理論（lùn）”：水解、發酵階段：產氫產乙酸階段：產氫產乙酸（suān）菌，將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉化為乙酸、H2/CO2；產甲烷階段（duàn）：產（chǎn）甲烷菌利用乙酸和H2、CO2產（chǎn）生CH4；一般認為，在厭氧生物（wù）處理過程中約有70%的CH4產自乙酸的分解，其餘的則產自H2和CO2。3、四階段理論（四菌群學說）：幾乎與Bryant提出（chū）“三階段理論（lùn）”的同時（shí），又（yòu）有人提出了厭（yàn）氧消化過程的“四菌群學（xué）說”：實際上，是在上述三階段理論的（de）基礎上，增加了一類（lèi）細菌——同型產乙酸（suān）菌，其主（zhǔ）要功能是（shì）可以將產氫產（chǎn）乙酸細菌產生的H2/CO2合成為乙酸（suān）。但研究表明，實際上這一部分由H2/CO2合成而來的（de）乙酸的量較（jiào）少，隻占厭氧體係中總乙酸量的5%左右。總體來說，“三階段（duàn）理論”、“四階段理論”是目前公認的對厭氧生物處理過程較全麵和較準確的描述。4、多階段理論但是，當利用厭氧生物處理工藝處理含有複雜有機物的時候，在厭氧反應（yīng）器中（zhōng）發生的反應會遠比上述“三階段理論”、“四階段理論”中（zhōng）所描述的反應過程複雜，可（kě）以參見“厭氧複雜體係示意圖”。

二、厭氧消（xiāo）化過程中的主要微生物

主要介紹其中的發酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸菌、產甲烷（wán）菌等。1、發酵細菌（產酸細菌）：發酵產酸細菌的主要功能有兩種：① 水（shuǐ）解——在胞外酶（méi）的作用（yòng）下，將不溶性（xìng）有機物水解成可溶性有機物（wù）；② 酸化——將可溶性大分子有機物轉（zhuǎn）化為脂肪酸、醇（chún）類等；主要的發酵產（chǎn）酸細菌：梭菌屬、擬杆菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐杆（gǎn）菌屬等；水解過程（chéng）較緩慢，並受多種因素影響（pH、SRT、有（yǒu）機物種（zhǒng）類等），有時回（huí）成為厭氧反應的（de）限速步驟；產酸反應的速率較快；大（dà）多（duō）數（shù）是厭氧菌，也有大量是兼性厭氧菌；可以按功能來分：纖維素（sù）分解菌、半纖維素分解（jiě）菌、澱（diàn）粉分解菌、蛋白（bái）質分解菌、脂肪分（fèn）解菌等。2、產氫產乙酸菌：產氫（qīng）產乙酸細菌的（de）主要功能（néng）是將各種高級脂肪（fáng）酸和醇類氧化分解（jiě）為乙酸（suān）和H2；為產甲烷細菌提供合適的基質，在厭氧係統中常常（cháng）與產甲烷（wán）細菌處於共生互營關係。3、產甲烷菌20世紀60年代Hungate開創了嚴格厭氧微生物培養技術之後，對產甲烷細菌的研究才得以廣泛進行；產甲烷細菌的主要（yào）功能是將產氫產乙酸菌的產物——乙酸和H2/CO2轉化為CH4和（hé）CO2，使厭氧消化（huà）過程得以順利進（jìn）行（háng）；主要可分為兩大類：乙（yǐ）酸營養型和H2營養型產甲烷菌，或稱為嗜乙酸產甲烷細菌和嗜氫產（chǎn）甲烷細菌；一般來（lái）說，在自然界中乙（yǐ）酸營養型產甲烷菌的種類較少，隻有Methanosarcina（產甲烷（wán）八疊球菌）和Methanothrix（產甲烷絲狀菌），但這兩種產（chǎn）甲烷細菌（jun1）在（zài）厭氧（yǎng）反應器中居多，特別是後者，因為在厭氧反（fǎn）應器中乙酸是主要的產甲烷基質，一般來（lái）說有70%左右的甲烷是來自乙酸的氧化分解；根據產甲烷（wán）菌的形（xíng）態和（hé）生理生態特征，可將其分類如（rú）下：——最新的分類（Bergy’s細菌手冊第九（jiǔ）版），共（gòng）分（fèn）為：三目、七科、十九屬、65種；產甲烷菌有各種不同的形態，常見的有：①產甲烷杆菌；②產甲烷（wán）球菌；③產（chǎn）甲烷八疊球菌；④產甲烷絲菌；等等。在（zài）生物分（fèn）類學上，產甲烷菌（Methanogens）屬於（yú）古細菌（Archaebacteria），大小、外觀上與普通細菌（Eubacteria）相似，但實際（jì）上，其細胞成分特（tè）殊，特（tè）別是細胞壁的結（jié）構較特殊；在（zài）自然界的分布，一般可以認為（wéi）是棲息於一些極端環境中（如地熱泉水、深海火山口（kǒu）、沉積物等），但實際上其分布極為廣泛，如汙（wū）泥、瘤胃、昆蟲腸道、濕樹木、厭氧反應（yīng）器等；產甲烷菌都是嚴格（gé）厭氧細菌，要求氧化還（hái）原電（diàn）位在-150~-400mv，氧和氧化劑對其有很強的毒害作用；產甲烷（wán）菌的增殖（zhí）速（sù）率很慢，繁殖世代（dài）時間長，可達4~6天，因此，一般情況下產甲烷（wán）反應是厭氧消化的限速（sù）步驟

三、厭（yàn）氧生物處理的影響因素

產甲烷反應是厭氧消化（huà）過程的控製階段，因此，一般來說，在討（tǎo）論厭氧生物處（chù）理的影（yǐng）響因素時主要討論影響產甲烷菌的各項因素；主要影響因素有：溫（wēn）度、pH值、氧化（huà）還原電位、營養物（wù）質（zhì）、F/M比、有毒物質等。1、溫度（dù）：溫度對厭氧微生物的影響尤為顯著；厭氧細（xì）菌可分為嗜熱菌（或高（gāo）溫菌）、嗜溫菌（中溫菌）；相應地，厭氧消化分為：高溫（wēn）消化（55°C左右）和（hé）中溫消（xiāo）化（35°C左右）；高溫消化的反應速率約為中溫消化的1.5~1.9倍，產氣（qì）率也較高（gāo），但氣體中甲烷含量較低；當處（chù）理含有（yǒu）病原菌和寄（jì）生蟲卵的廢水或汙泥時，高溫消（xiāo）化可取得較（jiào）好的衛生效果，消化後汙泥的脫水性能也較（jiào）好；隨著新型厭氧反應（yīng）器的開（kāi）發研究和應用，溫度對厭氧消化的影響不再非常重（chóng）要（新型反應器內的生物量很大），因此可以在常溫條件下（20~25°C）進行，以節省（shěng）能量和（hé）運行費用。2、pH值和堿度：pH值是厭氧消化過程中的最重要的影響因素；重要原因：產甲烷菌對pH值的變化非（fēi）常敏感（gǎn），一般認為，其最（zuì）適pH值範圍為6.8~7.2，在<6.5< span="">或>8.2時，產（chǎn）甲烷菌會受到嚴重抑製（zhì），而進一步導致整個厭氧消化過程的惡化；厭氧體係中的pH值（zhí）受多種因素的影響：進水pH值、進水水（shuǐ）質（有機物濃度、有機物種類等）、生化反應、酸（suān）堿平衡、氣（qì）固液相間的溶解平衡等；厭氧體係是一個pH值的緩衝體係，主要（yào）由碳酸鹽體係所控製；一般來說：係統中脂肪酸含量的增加（jiā）（累積），將消耗，使pH下降；但產甲烷菌（jun1）的作用（yòng）不但可以消耗脂肪酸，而且還會產生，使係統的pH值回升。堿度曾一度（dù）在厭氧消化中被認（rèn）為是一個至關重要的（de）影響因素，但實際上其作用主要（yào）是保證厭氧體（tǐ）係具有一定的緩衝能（néng）力，維持合適的pH值；厭氧體係一旦發生酸化，則需要很長的時（shí）間才能恢複。3、氧化還原電位：嚴格的厭氧環境是產甲烷菌進行（háng）正常生理活動的基本條件；非（fēi）產甲烷（wán）菌（jun1）可（kě）以在（zài）氧化還原（yuán）電位為+100~ -100mv的環境正常生長（zhǎng）和活（huó）動；產（chǎn）甲（jiǎ）烷菌的最適氧化還原（yuán）電位為-150~ -400mv，在培養產甲烷菌的初期，氧化還原電位（wèi）不能高於-330mv；4、營養要求：厭氧微生物對N、P等營養物質的要求略低於好氧微生物，其要求COD：N：P = 200：5：1；多數厭氧菌不具有合成（chéng）某些必要的維生素或氨基酸的功能，所以有時需要投加：①K、Na、Ca等金屬鹽（yán）類；②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等；③有機微量物質（zhì）：酵母浸出（chū）膏（gāo）、生物素、維生素等。5、F/M比：厭氧生物處理（lǐ）的有機物負荷較好氧生物處理更高，一般可達5~10kgCOD/m3.d，甚至可達50~80 kgCOD/m3.d；無（wú）傳氧的限製（zhì）；可以積聚更高的生物量。產酸階段的反應速率遠高於產（chǎn）甲烷階段，因此必（bì）須十分謹慎地（dì）選擇有機負荷；高的有機容積（jī）負荷的前提是高的生物量（liàng），而相應較低的汙泥（ní）負荷；高的有機容積負荷可以縮短HRT，減少反應器容積。6、有毒物質：——常見的抑製性物質有：硫化物（wù）、氨氮、重金（jīn）屬、氰化物及某些有機物；①硫化（huà）物和硫（liú）酸鹽：硫酸鹽和其它硫的氧化物很容易在（zài）厭氧消化過程中被還原成硫化物；可溶的硫化物達到一定濃度時，會對厭氧消化過（guò）程主要是產甲烷過程產生抑製作（zuò）用（yòng）；投加某些金屬如（rú）Fe可以去除S2-，或從係統中吹脫H2S可以減輕硫化物的抑製作用。②氨氮：氨氮是厭氧消化的緩衝劑；但濃度過高，則會對厭氧消化過程產生毒害作用；抑製濃度為50~200mg/l，但馴化後，適應（yīng）能力會得到加強。③重金屬：——使厭氧細菌的酶係統受到破（pò）壞。④氰化物：⑤有毒有機物：

四（sì）、厭氧生物處理的主要特征

1、厭氧生（shēng）物處理過程的主要優點：① 能耗大（dà）大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）；② 汙泥產（chǎn）量很低；——厭（yàn）氧微生物的增殖速率（lǜ）比好氧微生物低（dī）得多，產酸菌的產率Y為0.15~0.34kgVSS/kgCOD，產甲烷菌的產率Y為0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的產率（lǜ）約為0.25~0.6kgVSS/kgCOD。③ 厭氧微生物有可能（néng）對好氧微（wēi）生物不能降解的一些有機物進行降解或部分降解；④ 反應過程較為複雜——厭氧消化是由多種不（bú）同性質、不同功（gōng）能的微生（shēng）物（wù）協同工作（zuò）的一個連（lián）續的微生物過程；2、厭氧生物處理過程的主要缺點：① 對溫度、pH等環（huán）境因（yīn）素較敏感；② 處理出水水質較差，需（xū）進一步利用好氧法進行處理；③ 氣味較（jiào）大；④ 對氨氮的去除效（xiào）果不好；等等

汙泥膨脹原因分析和（hé）解決（jué）辦法

厭氧反應器顆粒汙泥的（de）培養條件及注意事項

新（xīn）聞資訊

廢水（shuǐ）反應基本（běn）原理

廢水反應基本原理

相關（guān）產品

溶氣氣浮機

氣浮沉澱一（yī）體機

地埋（mái）式一（yī）體化汙水處理設備

電解式氣浮（fú）機

山東拓福源環保機械設備有限公司

產品（pǐn）中心

關於特级毛片绝黄A片免费播冫

新聞資訊

聯係特级毛片绝黄A片免费播冫