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何为厌氧颗粒污泥,pH又该如何控制?

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何为厌氧颗粒污泥,pH又该如何控制?

发布日期:2018-02-25 作者:厌氧反应器 点击:

广东快乐十分遗漏何为厌氧颗粒污泥,pH又该如何控制?

  厌氧生物处理是在无氧条件下,利用厌氧菌及兼性菌分解有机物的一种生物处理方法,其最早仅用于城市污水厂污泥的稳定处理,后被应用于中高浓度有机废水处理中。在厌氧处理中,影响其处理的因素有温度、pH、负荷、碳氮比、有毒有害物质等。下面就温度、pH、抑制剂、污泥培养做简要分享,供参考交流。

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  一、厌氧颗粒污泥

  厌氧颗粒污泥分为淀粉、淀粉糖、柠檬酸、酒精、造纸等行业高浓度污水处理系统中的高负荷厌氧反应器(EGSB、IC)生产出的新鲜颗粒污泥。厌氧反应器的容积负荷、上升流速和去除率均分别高于20kgCOD/(m3·d),5m/h和90%.

  厌氧颗粒污泥体型规则呈球形,VSS/TSS≥0.7,沉降速度50-150m/h,粒径0.5-2mm,颗粒度大于90%,最大比产甲烷速率≥400mlCH4/(gVSS·d)。作为接种污泥可用于淀粉、淀粉糖、柠檬酸、酒精、啤酒、造纸、蛋白、食品、味精等行业的污水处理系统中高负荷厌氧反应器(IC、EGSB、UASB等)的启动运行。

  颗粒污泥外观

广东快乐十分遗漏  (一)培养颗粒污泥需考虑的因素

  1、基质

  培养颗粒污泥首先对基质有一定的要求,一般的,在培养颗粒污泥的基质中COD:N:P=110~200:5:1.而有机废液的基质可分为偏碳水化合物类和偏蛋白质类。为了能顺利培养出颗粒污泥,对于偏碳水化合物类的污水需要添加N和P.而对于偏蛋白质类的污水需要添加碳源(如葡萄糖等)。

  2、温度

广东快乐十分遗漏  废水中的厌氧处理主要依靠微生物的生命活动来达到处理的目的,不同微生物的生长需要不同的温度范围。温度稍有差别,就可在两类主要种群之间造成不平衡。因此,温度对颗粒污泥的培养很重要。颗粒污泥在低温(15~25℃)、中温(30~40℃)和高温(50~60℃)都有过成功的经验。一般的,高温较中温的培养时间短,但由于高温下NH3与某些化合物混合毒性会增加,因而导致其应用上受一定的限制;中温一般控制在35℃左右,在其它条件适当的情况下,经1~3个月可成功的培养出颗粒污泥;低温下培养颗粒污泥的研究较少,但有文献报道在使用颗粒污泥低温驯化后处理底浓度制药废水的实验中,COD的去处率达90%,取得了较好的效果。

  3、pH值

广东快乐十分遗漏  反应器内pH值范围应控制在产甲烷菌最适的范围内(6.8-7.2)。由于不同性质的废水有不同的pH值,为了保证反应器内pH值的稳定,防止酸积累而产生的对产甲烷菌的抑制,可采用向废水中添加化学药品如NaHCO3、Na2CO3、Ca(OH)2等物质。

  (二)影响颗粒污泥形成因素

  1、碱度

广东快乐十分遗漏  一般认为,进水水质中碱度通常应在1000mg/L(以CaCO3计)左右,而对于以碳水化合物为主的废水,进水碱度:COD >1:3是必要的。有学者研究表明,在颗粒污泥培养初期,控制出水碱度在1000mg/L(以CaCO3计)以上能成功培养出颗粒污泥。在颗粒污泥成熟后,对进水的碱度要求并不高。这对降低处理成本具有积极意义。

广东快乐十分遗漏  2、微量元素及惰性颗粒

广东快乐十分遗漏  微量元素对微生物良好的生长也有重要作用。其中Fe,Co,Ni,Zn等对提高污泥活性,促进颗粒污泥形成是有益的。

广东快乐十分遗漏  此外,惰性颗粒作为菌体附着的核,对颗粒化起着积极的作用。另外,有研究表明,投加活性炭可大大缩短污泥颗粒化的时间;在投加活性炭后颗粒污泥的粒径大,并使反应器运行更加稳定。

  3、SO42-

  关于SO42-对颗粒污泥的形成目前尚在讨论中。据Sam-Soon的胞外多聚物假说,局部氢的高分压是诱导微生物产生胞外多聚物从而与细菌表面之间的相互作用,通过带电基团的静电吸引及物理接触等架桥作用,构成一种包含多种组分的生物絮体,从而形成颗粒污泥的必要条件,而有硫酸盐存在时,由于硫酸盐还原菌对氢的快速利用,使反应器无法建立高的氢分压,从而不利于形成颗粒污泥。但有些国内外外学者发现处理含高硫酸盐废水时,会有非常薄的丝状体产生,它可作为产甲烷丝菌附着的原始核,从此开始颗粒的形成;硫酸盐还原产生的硫化物与一些金属离子结合形成不溶性颗粒,可能成为颗粒污泥生长的二次核。

广东快乐十分遗漏  4、接种污泥及接种量

广东快乐十分遗漏  一般来说,对接种污泥无特殊要求,但接种污泥的不同对形成颗粒污泥的快慢有直接影响。因此,保证污泥的沉降性能好、厌氧微生物种类丰富、活性高,对加快颗粒污泥的形成是十分有利的。

  对接种污泥的量,有学者研究认为,厌氧污泥接种量为11.5kgVSS/m3(按反应区容积计算)左右时,对于迅速培养出厌氧颗粒污泥是合适的。

广东快乐十分遗漏  5、启动方式

广东快乐十分遗漏  采用低浓度进水,结合逐步提高水力负荷的启动方式有利于污泥颗粒化。这是因为低浓度进水可以有效避免抑制性生化物质的过度积累,同时较高的水力负荷可加强水力筛分作用。

  6、水力负荷

  这是最重要的一条,需要循序渐进。水力负荷太低,会导致大量分散污泥过度生长,从而影响污泥的沉降性能,甚至会导致污泥膨胀。但水力负荷过大,会对颗粒污泥造成剪切并会剥落未聚集细胞体的胞外多糖粘滞层而阻碍粘附聚集。因此,在启动初期,应采用较小的水力负荷(0.05-0.1m3/m2 ?h)使絮体污泥能够相互粘结,向集团化生长,有利于形成颗粒污泥的初生体。当出现一定量的污泥后,提高水力负荷至0.25 m3/m2?h以上,可以冲走部分絮体污泥,使密度较大的颗粒污泥沉降到反应器底部,形成颗粒污泥层。为了尽快实现污泥颗粒化,把水力负荷提高到0.6m3/m2?h时,可以冲走大部分的絮体污泥。但是,提高水力负荷不能过快,否则大量絮体污泥的过早淘汰会导致污泥负荷过高,影响反应器的稳定运行。

  电镜下的颗粒污泥和产甲烷丝菌

  二、中温厌氧的温度

广东快乐十分遗漏  1、40℃以下,温度越高,活性越强(中温厌氧);

  2、一般超过40℃,产甲烷菌嗝屁,整个系统会酸化失去处理效果(中温厌氧);

广东快乐十分遗漏  3、40-41℃,如果温度较为稳定,还能勉强运行,切忌不要发生温度波动,当然这样做很危险;

广东快乐十分遗漏  4、30-40℃之间,理论上温度越高越好,但是实际观察差别不算巨大,运行时差不多就行,加温花钱不少;

  5、30℃以下,甚至不足20℃,常常是UASB运行调试失败的重要原因;

  6、温度不足时常采用蒸汽加热,蒸汽加到进水管或配水池内,不能直接加入厌氧反应器中。

  三、中温厌氧的pH

广东快乐十分遗漏  目前最常见说法是pH控制在6.8-7.2,所以大量的厌氧调试人员拼命追求加碱调pH的精度,其实,这与DO的内容类似,pH这也有必要搞清楚是谁的pH?

广东快乐十分遗漏  pH值6.8-7.2是综合了中温厌氧反应器中以产甲烷菌为主,辅以大量其他厌氧菌后,综合得出的经验值。这个值,是针对厌氧系统中的微生物而言,而不是针对进水出水;因为废水经过生化反应后,pH或升或降,有些变化在所难免,这一点较好理解,那么pH变化都有哪些情况呢,总结如下:

广东快乐十分遗漏  1、有机酸的转化:

广东快乐十分遗漏  有机物水解成有机酸,中性变酸性,自然酸增加,pH下降;(较)长链脂肪酸分解为短链的,酸增多,pH下降,可以理解为酸化过程表现,前两种在产甲烷受抑制时会体现较为明显;VFA降解,有机酸变为无机的CO2,且还可以脱离水相,总之就是酸减少,pH上升,可以理解为产甲烷过程的表现,厌氧出水经过暴露跌水,会有明显表现。

  2、硫酸盐还原:

  硫酸盐在SRB(硫酸盐还原菌)作用下还原为H2S,增加碱度,表现为pH的上升,但也就在6变7这个样子。

  3、有机氮释放氨:

广东快乐十分遗漏  蛋白、氨基酸等分解,导致氨氮增加,碱度随之增加,pH上升,实际中蛋白水、淀粉水极常见,经常发生厌氧进水pH=4,出水pH=7.

广东快乐十分遗漏  4、甲醇产甲烷:

  这个比较特别,由于产甲烷过程中生成一定的弱酸性物质CO2,所以这个产甲烷反应导致向酸性变化,但是只有在甲醇含量较高时才可能出现。

广东快乐十分遗漏  四、厌氧的常见抑制

广东快乐十分遗漏  在厌氧消化阶段,许多化学物质能够影响消化过程微生物的生理活动,称之为抑制剂,包括有挥发性脂肪酸,硫化物或硫酸盐,氨氮,重金属,氰化物,酸类、苯等某些有机物质,下面简单介绍有代表性的三种。

  1、VFA.

  高浓度下,低pH下,有直接抑制。当然,VFA积累,本身也会促使pH下降,这就容易产生一个恶性循环,所以厌氧系统检测出水VFA是很有必要的,一旦VFA出现不正常,而又没采取有效的措施去控制,很可能一酸到底。不过,过分的强调VFA的抑制性就偏激了,VFA中的乙酸,可是直接产甲烷的底物。

  2、氨氮。

广东快乐十分遗漏  高浓度下,高pH下,有直接抑制。一般来说,500ppm以下绝对没问题,500-1000ppm,颗粒污泥,运行上几个月看起来问题也不大,但是不保证长久下来不需要更换污泥,1000ppm以上,考虑放弃。氨氮有个附加问题,就是同时存在P和Mg时,容易发生鸟粪石结垢,这时IC比UASB有优势,基本上只会在出水管缓慢结垢,而不是整个反应器内。

  3、硫酸盐。

  可以讲硫酸盐本身没什么,除非上万的浓度影响了渗透压。但是SRB(硫酸盐还原菌)这种细菌搞破坏,它把硫酸根转化为H2S,还消耗产甲烷菌的碳源底物。一般来说,COD在5000mg/L,硫酸盐在1500mg/L,颗粒污泥运行没问题。再高不好讲了。很多水友说碳硫比在某个数值合适,这是只知其一,不知其二的说法,这种思想下做出来的厌氧实际会出麻烦。因为碳硫比合适只是保证了产甲烷可以正常进行,不至于被选择性抑制。但是高的硫酸盐含量下,还原形成的H2S浓度也会更高,当然,H2S在低pH下毒性更强大。


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