废水生物处理原理与工艺 第十讲 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HCO-,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HCO;,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~-100m的环境正常生长和活动 甲烷菌的最适氧化还原电位为150-40m在培养产甲烷菌的初期,氧化还原电位不能高于30m 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M、Co、M、Fe等:③有机微量物质:酵母浸出膏、生物素、维生素等 5、FM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5~10 kg CoD/m3d,甚至可达50-80 kg COD/m3d 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Fc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/,但驯化后,适应能力回得到加强。 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、厌氧消化过程中沼气产量的估算 糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为甲烷和CO2等气体,这样的混合气体统称为沼气( Biogas) 产生沼气的数量和成分取决于被消化的有机物的化学组成,一般可以用下式进行估算 CHO+n H,O +-1CO,+ 理论上认为,1gCOD在厌氧条件下完全降解可以生成025gCH,相当于标准状态下的甲烷气体体积为0.35L 沼气中CO2和CH4的百分含量不仅与有机物的化学组成有关,还与其各自的溶解度有关 第5页第十讲废水生物处理原理与工艺 第十讲 第 5 页 第十讲 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 − HCO3 ，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 − HCO3 ，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 S 2-，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，适应能力回得到加强。 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、厌氧消化过程中沼气产量的估算 ⚫ 糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为甲烷和 CO2 等气体，这样的混合气体统称为沼气（Biogas）； ⚫ 产生沼气的数量和成分取决于被消化的有机物的化学组成，一般可以用下式进行估算： 2 2 4 4 2 2 8 4 2 8 4 CH n a b CO n a b H O a b CnHaOb n        + + −       → − +      + − − ⚫ 理论上认为，1gCOD 在厌氧条件下完全降解可以生成 0.25 gCH4，相当于标准状态下的甲烷气体体积为 0.35L； ⚫ 沼气中 CO2和 CH4 的百分含量不仅与有机物的化学组成有关，还与其各自的溶解度有关；