江西撫州一體化污水處理設(shè)備
厭氧消化過程中的主要微生物
主要介紹其中的發(fā)酵細(xì)菌(產(chǎn)酸細(xì)菌)、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌等。
1、發(fā)酵細(xì)菌(產(chǎn)酸細(xì)菌):
發(fā)酵產(chǎn)酸細(xì)菌的主要功能有兩種:
①水解——在胞外酶的作用下,將不溶性有機(jī)物水解成可溶性有機(jī)物;
②酸化——將可溶性大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為脂肪酸、醇類等;主要的發(fā)酵產(chǎn)酸細(xì)菌:梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等;水解過程較緩慢,并受多種因素影響(pH、SRT、有機(jī)物種類等),有時(shí)回成為厭氧反應(yīng)的限速步驟;產(chǎn)酸反應(yīng)的速率較快;大多數(shù)是厭氧菌,也有大量是兼性厭氧菌;可以按功能來分:纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質(zhì)分解菌、脂肪分解菌等。
2、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌:產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的主要功能是將各種高級(jí)脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和H2;為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供合適的基質(zhì),在厭氧系統(tǒng)中常常與產(chǎn)甲烷細(xì)菌處于共生互營關(guān)系。
3、產(chǎn)甲烷菌20世紀(jì)60年代Hungate開創(chuàng)了嚴(yán)格厭氧微生物培養(yǎng)技術(shù)之后,對(duì)產(chǎn)甲烷細(xì)菌的研究才得以廣泛進(jìn)行;產(chǎn)甲烷細(xì)菌的主要功能是將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的產(chǎn)物——乙酸和H2/CO2轉(zhuǎn)化為CH4和CO2,使厭氧消化過程得以順利進(jìn)行;主要可分為兩大類:乙酸營養(yǎng)型和H2營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌,或稱為嗜乙酸產(chǎn)甲烷細(xì)菌和嗜氫產(chǎn)甲烷細(xì)菌;一般來說,在自然界中乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的種類較少,只有Methanosarcina(產(chǎn)甲烷八疊球菌)和Methanothrix(產(chǎn)甲烷絲狀菌),但這兩種產(chǎn)甲烷細(xì)菌在厭氧反應(yīng)器中居多,特別是后者,因?yàn)樵趨捬醴磻?yīng)器中乙酸是主要的產(chǎn)甲烷基質(zhì),一般來說有70%左右的甲烷是來自乙酸的氧化分解;根據(jù)產(chǎn)甲烷菌的形態(tài)和生理生態(tài)特征,可將其分類如下:——新的分類(Bergy’s細(xì)菌手冊(cè)第九版),共分為:三目、七科、十九屬、65種;產(chǎn)甲烷菌有各種不同的形態(tài),常見的有:
①產(chǎn)甲烷桿菌;
②產(chǎn)甲烷球菌;
③產(chǎn)甲烷八疊球菌;
④產(chǎn)甲烷絲菌;等等。在生物分類學(xué)上,產(chǎn)甲烷菌(Methanogens)屬于古細(xì)菌(Archaebacteria),大小、外觀上與普通細(xì)菌(Eubacteria)相似,但實(shí)際上,其細(xì)胞成分特殊,特別是細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)較特殊;在自然界的分布,一般可以認(rèn)為是棲息于一些*環(huán)境中(如地?zé)崛?、深?;鹕娇?、沉積物等),但實(shí)際上其分布極為廣泛,如污泥、瘤胃、昆蟲腸道、濕樹木、厭氧反應(yīng)器等;產(chǎn)甲烷菌都是嚴(yán)格厭氧細(xì)菌,要求氧化還原電位在-150~-400mv,氧和氧化劑對(duì)其有很強(qiáng)的毒害作用;產(chǎn)甲烷菌的增殖速率很慢,繁殖世代時(shí)間長,可達(dá)4~6天,因此,一般情況下產(chǎn)甲烷反應(yīng)是厭氧消化的限速步驟.
厭氧生物處理的影響因素
產(chǎn)甲烷反應(yīng)是厭氧消化過程的控制階段,因此,一般來說,在討論厭氧生物處理的影響因素時(shí)主要討論影響產(chǎn)甲烷菌的各項(xiàng)因素;主要影響因素有:溫度、pH值、氧化還原電位、營養(yǎng)物質(zhì)、F/M比、有毒物質(zhì)等。
1、溫度:溫度對(duì)厭氧微生物的影響尤為顯著;厭氧細(xì)菌可分為嗜熱菌(或高溫菌)、嗜溫菌(中溫菌);相應(yīng)地,厭氧消化分為:高溫消化(55°C左右)和中溫消化(35°C左右);高溫消化的反應(yīng)速率約為中溫消化的1.5~1.9倍,產(chǎn)氣率也較高,但氣體中甲烷含量較低;當(dāng)處理含病原菌和寄生蟲卵的廢水或污泥時(shí),高溫消化可取得較好的衛(wèi)生效果,消化后污泥的脫水性能也較好;隨著新型厭氧反應(yīng)器的開發(fā)研究和應(yīng)用,溫度對(duì)厭氧消化的影響不再非常重要(新型反應(yīng)器內(nèi)的生物量很大),因此可以在常溫條件下(20~25°C)進(jìn)行,以節(jié)省能量和運(yùn)行費(fèi)用。
江西撫州一體化污水處理設(shè)備2、pH值和堿度:pH值是厭氧消化過程中的重要的影響因素;重要原因:產(chǎn)甲烷菌對(duì)pH值的變化非常敏感,一般認(rèn)為,其適pH值范圍為6.8~7.2,在<6.5或>8.2時(shí),產(chǎn)甲烷菌會(huì)受到嚴(yán)重抑制,而進(jìn)一步導(dǎo)致整個(gè)厭氧消化過程的惡化;厭氧體系中的pH值受多種因素的影響:進(jìn)水pH值、進(jìn)水水質(zhì)(有機(jī)物濃度、有機(jī)物種類等)、生化反應(yīng)、酸堿平衡、氣固液相間的溶解平衡等;厭氧體系是一個(gè)pH值的緩沖體系,主要由碳酸鹽體系所控制;一般來說:系統(tǒng)中脂肪酸含量的增加(累積),將消耗 ,使pH下降;但產(chǎn)甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸,而且還會(huì)產(chǎn)生 ,使系統(tǒng)的pH值回升。堿度曾一度在厭氧消化中被認(rèn)為是一個(gè)至關(guān)重要的影響因素,但實(shí)際上其作用主要是保證厭氧體系具有一定的緩沖能力,維持合適的pH值;厭氧體系一旦發(fā)生酸化,則需要很長的時(shí)間才能恢復(fù)。
3、氧化還原電位:嚴(yán)格的厭氧環(huán)境是產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行正常生理活動(dòng)的基本條件;非產(chǎn)甲烷菌可以在氧化還原電位為+100~ -100mv的環(huán)境正常生長和活動(dòng);產(chǎn)甲烷菌的適氧化還原電位為-150~ -400mv,在培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌的初期,氧化還原電位不能高于-330mv;
中、小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝
中、小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝是氧化溝和SBR,它們的共同特點(diǎn)是:
① 去除有機(jī)物效率很高,有的還能脫氮、除磷或既脫氮又除磷,而且處理設(shè)施十分簡單,管理非常方便,是目前*的高效、簡化的污水處理工藝,也是世界各國中小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝。氧化溝工藝的主要分類和特點(diǎn)
氧化溝工藝大體上可以分為四類:
① 多溝交替式氧化溝,它的特點(diǎn)是合建式,沒有單獨(dú)的二沉池,采用轉(zhuǎn)刷曝氣。它有單溝、雙溝和三溝式,典型的是邯鄲三溝式氧化溝。這種氧化溝具有SBR工藝的特點(diǎn),也可算是S-BR的一種類型,它的脫氮除磷效果不穩(wěn)定,如果要求脫氮除磷,需增加一些設(shè)施。
② 卡魯塞爾氧化溝,它是分建式,有單獨(dú)的二沉池,采用表曝機(jī)曝氣,溝深大于多溝交替式氧化溝,長沙水質(zhì)凈化二廠就是這種工藝,它的脫氮除磷效果也不夠理想,如果要求脫氮除磷,也需增加一些設(shè)施。