環(huán)保專業(yè)一講義:污泥厭氧消化

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2.污泥厭氧消化
    厭氧消化是指污泥在無氧的條件下,由兼性菌及專性厭氧細菌將污泥中可生物降解的有機物分解為二氧化碳和甲烷氣,使污泥得到穩(wěn)定。
    ⑴原理
    污泥厭氧消化的過程極其復(fù)雜,可概括為三個階段:第一階段是在水解與發(fā)酵細菌作用下,使碳水化合物、蛋白質(zhì)及脂肪水解與發(fā)酵轉(zhuǎn)化成單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳及氫等。第二階段是在產(chǎn)氫產(chǎn)酸菌的作用下,把第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成氫、二氧化碳和乙酸,參與的微生物是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌以及同型乙酸菌。第三階段是通過兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌的作用,一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷,另一組對乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷,參與的微生物是甲烷菌,屬于絕對的厭氧菌,主要代謝產(chǎn)物是甲烷。
    ⑵厭氧消化分類
    厭氧消化法有傳統(tǒng)消化法、高速消化法和厭氧接觸法等,傳統(tǒng)消化池的缺點是:分層現(xiàn)象明顯,使細菌和營養(yǎng)物得不到充分接觸,因而負荷小,產(chǎn)氣量低,操作困難。高速消化池克服了傳統(tǒng)消化法的缺點,增加了負荷和產(chǎn)氣量。厭氧接觸法是在連續(xù)攪拌厭氧消化池的基礎(chǔ)上加一個沉淀池收集污泥,并將厭氧污泥回流到消化池中,增大了反應(yīng)器中厭氧污泥的濃度,處理效率和負荷顯著提高。
    ⑶厭氧消化影響因素
    ①溫度因素
    甲烷菌對于溫度的適應(yīng)性,可分為兩類:中溫甲烷菌(最適宜溫度為33~35℃)和高溫甲烷菌(最適宜溫度為50~55℃),兩區(qū)之間的溫度,反應(yīng)速度反而減退。中溫或高溫厭氧消化允許的溫度變動范圍為±1.5~2.0℃,當有±3℃的變化時,就會抑制消化過程。
    ②負荷
    厭氧消化池的容積決定于厭氧消化的負荷率。負荷率的表達方式有兩種:容積負荷和有機物負荷。
    有機物負荷率是指每日進入的干泥量與池子容積之比,可以較好地反映有機物量與微生物量之間的相對關(guān)系。
    ③攪拌和混合
    厭氧消化是由細菌體的內(nèi)酶和外酶與底物進行的接觸反應(yīng),必須使兩者充分混合,攪拌的方法一般有:機械攪拌、污泥泵循環(huán)抽送和沼氣攪拌等。
    ④C/N比
    如果C/N比太高,細胞的氮量不足,消化液的緩沖能力低,pH值容易降低,C/N比太低,氮量過多,pH值可能上升,會抑制消化過程。
    ⑤有毒物質(zhì)
    在消化過程中對消化有抑制作用的物質(zhì)主要有重金屬離子、S-2、氨以及有機酸等,達到一定的濃度時,消化就會受到抑制。
    ⑥酸堿度、pH值和消化液的緩沖作用
    ⑷消化池的構(gòu)造
    消化池的外形有圓柱形和蛋形等,其主體是由集氣罩、池蓋、池體、下錐體四部分組成,還包括污泥投配、排泥及溢流系統(tǒng),消化氣排出、收集與貯氣設(shè)備,攪拌設(shè)備以及加溫設(shè)備等。