廢水技術(shù)簡報厭氧塘概述厭氧塘是一個深蓄水、基本上沒有溶解氧、在厭氧條件反映的池塘。這個工藝一般需要深的土制凹地,使用這樣的池塘作為厭氧預(yù)解決系統(tǒng)。厭氧塘不需要爆氣、加熱、或攪拌。厭氧塘的一般深度要大于8英尺，或者更深，這樣的深度能減少地表氧氣擴散的影響,使厭氧條件下才干更有利。在這方面,厭氧塘不同于好氧或兼性塘,厭氧塘工藝類似于一個單級未加熱的厭氧消化工藝，除了厭氧塘在一個開放的土制的凹地。此外,傳統(tǒng)的消化器通常用于解決工藝中的污泥穩(wěn)定,而厭氧塘通常用于原廢水的預(yù)解決。預(yù)解決涉及可沉降固體的分離,固體的消解和液體部分的解決。厭氧塘通常用于兩個重要的用途:1)高強度工業(yè)廢水的預(yù)解決。2)市政污水的預(yù)解決過程是初步沉淀懸浮的固體顆粒物。厭氧塘尤為有效作為高強度有機廢水的預(yù)解決。應(yīng)用涉及工業(yè)廢水和農(nóng)村社區(qū),大量的的有機負(fù)荷是來源于工業(yè)。生化需氧量(BOD)的去除率可達(dá)60%。由于殘留高水平厭氧副產(chǎn)物，所以其出水不能直接排放。厭氧塘在很多情況下不合用,由于土地需求、環(huán)境條件的敏感性,和惡臭。此外,厭氧過程也許需要長的停留時間,特別是在寒冷的氣候條件下,厭氧細(xì)菌在低于15°c的情況下不起作用,厭氧塘并不廣泛用于工藝厭氧塘是一個很深的土制凹地，它有足夠的容積，用來沉降可沉降的固體,消化污泥和厭氧降解一些可溶性有機基質(zhì)。原廢水進(jìn)入池塘底部并且與污泥層中的活性微生物質(zhì)進(jìn)行混合。厭氧條件下,除了淺表層剩余的未消化的油脂和浮渣外，其他的都比較集中,有時曝氣是為了控制表面的氣味。假如不提供表面曝氣，將會開發(fā)不透水的地層，地層把氣味和熱量保存下來。排水管道位于進(jìn)水管道對面附近。出水不適合排放到受納水體中。緊隨其后的需氧厭氧塘或兼性厭氧塘以提供必要的治理。厭氧塘通常置于粗格柵之后，并有一個巴歇爾水槽來記錄流入氧化塘中的流量。有蓋的可以用來捕獲和收集工藝中產(chǎn)生的甲烷氣體，可用于其他地方,但這不是一個常見的做法。微生物學(xué)厭氧微生物在沒有溶解氧的情況下可以將有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的產(chǎn)物，如二氧化碳和甲烷。降解過程涉及兩個獨立但互相關(guān)聯(lián)的階段:酸形成和甲烷生產(chǎn)。在酸形成階段,細(xì)菌將復(fù)雜的有機化合物(碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì))轉(zhuǎn)化成簡樸的有機化合物重要有短鏈揮發(fā)性有機酸(乙酸、丙酸、乳酸)。厭氧細(xì)菌參與的這個階段稱為“產(chǎn)酸”,分為非產(chǎn)甲烷微生物。在這個階段,幾乎沒有的化學(xué)需氧量(COD)或生物需氧量的減少,由于許多微生物可以運用短鏈脂肪酸、醇等,從而產(chǎn)生氧氣需求。甲烷生產(chǎn)階段涉及一個中間環(huán)節(jié)。一方面,細(xì)菌將短鏈有機酸轉(zhuǎn)化成乙酸、氫氣、和二氧化碳，這中間的過程稱為產(chǎn)氫產(chǎn)酸階段隨后,一些稱為“產(chǎn)甲烷”的嚴(yán)格厭氧產(chǎn)甲烷細(xì)菌微生物)將乙酸、氫氣、甲烷和二氧化碳轉(zhuǎn)化為天然氣(甲烷)，通過兩個重要的途徑完畢的，這個過程稱為甲烷生成。在這階段,會出現(xiàn)廢物穩(wěn)定期,就代表的甲烷氣體的形成。這兩個重要的途徑甲烷形成:醋酸分解形成甲烷和二氧化碳:CH3COOH——＞CH4+CO2二氧化碳,氫氣形成甲烷:CO2+4H2——＞CH4+2H2O相平衡當(dāng)系統(tǒng)工作正常時,這兩個降解階段同時發(fā)生動態(tài)平衡。即揮發(fā)性有機酸是轉(zhuǎn)化為甲烷的速率與復(fù)雜的有機分子形成這些有機酸的速率是相同的。基質(zhì)濃度和溫度小范圍的變化都會給產(chǎn)甲烷菌的生長速率和代謝速率帶來不利的影響,但是產(chǎn)酸菌的活動可以忍受寬范圍的條件。工藝受到?jīng)_擊負(fù)荷或溫度壓力波動影響時,產(chǎn)甲烷菌的活動就會比產(chǎn)酸菌慢，整個機制就會出現(xiàn)不平衡，中間產(chǎn)物有機酸的積累會導(dǎo)致pH下降。結(jié)果,產(chǎn)甲烷菌進(jìn)一步克制導(dǎo)致這個過程因沒有采用對的的措施最終失敗。為此,產(chǎn)甲烷階段是限速環(huán)節(jié)的和不可被克制的條件。厭氧塘的設(shè)計工作,它必須基于這些微生物的限制特點。建立和維持相平衡系統(tǒng)必須在產(chǎn)甲烷菌性能的條件下運營。抱負(fù)情況下,溫度應(yīng)當(dāng)維持在25-40度范圍之內(nèi).厭氧活動會在溫度低于15度的情況下迅速減少，當(dāng)水的溫度低于零度時，生物活性幾乎停止。合適的pH值范圍是6.6到7.6,但不應(yīng)低于6.2,由于甲烷細(xì)菌低于這一水平不能正常活動，pH值的忽然波動會克制厭氧塘性能，堿度應(yīng)當(dāng)從1000到5000mg/L。揮發(fā)酸濃度是是工藝性能的一個指標(biāo)，由于假如維持相平衡，酸轉(zhuǎn)化為甲烷的速率會與酸形成的速率相等。假如揮發(fā)酸濃度減少則表達(dá)厭氧塘系統(tǒng)工作正常。作為一般規(guī)則,揮發(fā)酸濃度應(yīng)當(dāng)是低于250mg/L。揮發(fā)性酸濃度超過2023mg/L時不會反映。表1提出了甲烷形成的最優(yōu)和極端的操作范圍。甲烷形成的速度會在這些極端的范圍以外的急劇下降。在除了堅持上述指導(dǎo)方針以外,必須提供一定量的營養(yǎng)，如氮、磷。克制劑的濃度涉及氨、氫，當(dāng)一個高濃度的硫酸鹽離子存在時,比如鈣，這時克制劑的濃度就應(yīng)當(dāng)保持最低。這些克制劑濃度過高時會產(chǎn)生毒性作用。根據(jù)其形式、氨也可以對細(xì)菌產(chǎn)生毒性并非影響細(xì)菌的濃度。游離氨的濃度超過1540mg/L將導(dǎo)致嚴(yán)重的毒性,但是銨離子的濃度必須大于3000mg/L，也會產(chǎn)生同樣的效果。保持pH為7.2或以下將保證大多數(shù)氨會以銨離子的形式存在,所以高濃度可以解決這個問題。表2提供了其他克制物質(zhì)的可接受范圍。表1甲烷發(fā)酵抱負(fù)的運營范圍參數(shù)最佳范圍可運營范圍溫度30-3525-40PH6.6-7.66.2-8.0堿度(mg/L2023-30001000-5000碳酸鈣)揮發(fā)性酸(mg/L50-50002023醋酸)來源:安德魯斯和虛擬,1970表2克制性物質(zhì)的濃度物質(zhì)適度克制(mg/L)強克制(mg/L)鈉3,500-5,5008,000鉀2,500-4,50012,000鈣2,500-4,5008,000鎂1,000-1,5003,000硫化物100-200>200資料來源:世界經(jīng)濟論壇、土木(1992),轉(zhuǎn)載自GF帕金和歐文WF(1986)合用性廢水的類型厭氧塘是用于第一階段解決工業(yè)污水、以及高有機負(fù)荷的工業(yè)和生活污水的混合污水，并且在市政氧化塘中作為一級解決。典型的行業(yè)涉及屠宰場、乳制品廠、肉類/家禽加工廠以及植物和蔬菜加工廠。通常,厭氧塘被用于需氧或兼性厭氧塘,這兩種類型的厭氧塘是為了更好的解決出水。在厭氧塘的初始解決階段，一般會出現(xiàn)廢物，需要進(jìn)一步的解決，并減少氧的需要。厭氧塘經(jīng)常用在農(nóng)村，地理空間充足但成本是一個問題。低成本的建設(shè)和運營使得厭氧塘在經(jīng)濟吸引力的條件下可以替代其他解決系統(tǒng),盡管污泥偶爾也會清除。優(yōu)點和缺陷下面列出厭氧塘的優(yōu)缺陷:優(yōu)點更加迅速有效的穩(wěn)定有機廢物，進(jìn)水有機負(fù)荷很高。產(chǎn)生的甲烷可以用來燃燒供暖,運營發(fā)動機,或發(fā)電,但甲烷的收集卻增長了操作難度。產(chǎn)生了更少的生物質(zhì)有機物。產(chǎn)生少的生物質(zhì)相稱于節(jié)省污泥解決和處置成本。不需要額外的能量,由于它們不需要曝氣、加熱、或攪拌。基建和運營成本低。池塘中的運營系統(tǒng)化。缺陷占地面積大。產(chǎn)生惡臭，除非規(guī)定這些氣體進(jìn)行氧化。氣體產(chǎn)生的量必須最小化(硫酸鹽濃度必須減少到100mg/L)，或者必要的情況下通過對氧化塘的表面進(jìn)行機械曝氣來氧化這些溢出的氣體。曝氣器的位置必須設(shè)立在厭氧塘表面下0.6到0.9米(2至3英尺)，以保證厭氧活動不受到溶解氧的限制。另一種選擇是可以定位在將氧化塘設(shè)立在偏遠(yuǎn)的地區(qū)。需要一個相對較長的反映時間進(jìn)行有機物穩(wěn)定，由于產(chǎn)甲烷菌的生長速率緩慢以及污泥消化。廢水也許滲漏到地下水中是一個問題。提供一個底襯（防滲漏的層）可以避免這個問題。環(huán)境條件會直接影響運營,因此任何外部條件都會影響運營過程,(如厭氧塘溫度波動的影響)。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有良好定義的設(shè)計過程的有氧塘和一個廣泛接受的總體設(shè)計方程是不存在的。有許多方法提出過,但是結(jié)果相差很大。設(shè)計往往是基于有機負(fù)荷率和水力停留時間產(chǎn)生，以及研究和觀測實驗工廠現(xiàn)有的運營系統(tǒng)。州常用的厭氧塘是經(jīng)常有他們的設(shè)計、安裝和管理的規(guī)定。例如,國家規(guī)定也許需要特定的有機負(fù)荷率、反映時間,路堤邊坡(1:3到1:4),和最大允許滲漏(1到6毫米/d)。最佳性能是基于很多因素,涉及溫度和ph，其他需要考慮的重要因素涉及:有機負(fù)荷率可接受的典型的負(fù)荷率范圍在0.04和0.30公斤/m3/d(2.5到18.7磅BOD5/103ft3/d),不同于水的溫度。反映時間根據(jù)廢水的溫度一般的反映時間為1到50天。厭氧塘坡度由于厭氧塘需要較少的表面面積因此會影響兼性厭氧塘傳輸速率,他們的設(shè)計應(yīng)盡量減少表面區(qū)域的體積比。典型的表面區(qū)域的面積范圍從0.2到0.8公頃(0.5到2英畝)。厭氧塘應(yīng)當(dāng)是達(dá)成一定的深度,由于更大的深度改善了熱量保存的時間。深度2.4到6.0米(8到20英尺)是可以使用;然而,深度接近6.0米(20英尺)的建議減少了表面積和保存熱量反映堆(厭氧塘)。設(shè)計成的厭氧塘應(yīng)減少短路,應(yīng)包含一個最小干舷0.9米(3英尺)。厭氧塘底部的構(gòu)造地下水滲流有也許會出現(xiàn)。厭氧塘應(yīng)當(dāng)內(nèi)襯一個不透水的材料如塑料、橡膠、粘土或水泥。控制地表徑流厭氧塘不應(yīng)接受大量的地表徑流。假如有必要,可以向厭氧塘提供一定量的地表水。表3總結(jié)了厭氧塘通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。性能系統(tǒng)的性能取決于環(huán)境條件,溫度條件,pH值是否保持在適宜的范圍內(nèi)。表4顯示了市政廢水的預(yù)期去除效率。在寒冷的氣候區(qū),反映時間最佳在50天,容積負(fù)荷率低至0.04公斤BOD5/m3/d(2.5磅/發(fā)生/d)也許需要至少減少50%的BOD5。表4顯示了溫度、停留時間、和生化需氧量減少的關(guān)系。廢水的TSS將介于80和160mg/L。不適合的廢水會直接排放到受納水體。厭氧塘中的水黑了表白厭氧塘是在正常運作。運營和維護運營和維護是厭氧塘的一個最小的規(guī)定。天天應(yīng)對入滲的廢水進(jìn)行抽樣和分析以保證正常操作。除了采樣、分析、和一般保養(yǎng),系統(tǒng)事實上是免維護的。固體顆粒積聚在厭氧塘底部和不需要頻繁的解決(5-2023),這取決于惰性材料的數(shù)量和溫度。每年的污泥深度應(yīng)當(dāng)是擬定的。表1描述了甲烷形成的最優(yōu)和最差的反映范圍。除了反映速率外這些特定的范圍將減小甲烷的形成速率。成本一個厭氧塘于成本有關(guān)的重要構(gòu)造是土地的成本,土方工程的附屬物,需要的服務(wù)設(shè)施,開挖成本。在成本中路堤,壓實、襯里、便道和管道和泵也需要被考慮，運營成本和電力需求的費用是最小的。表格3設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則范圍最佳水溫（c）30-35市政工程PH6.6-7.8有機負(fù)荷0.04--0.30公斤/m3/d(2.5-18.7磅/發(fā)生/d((溫度)反映時間1到50天(溫度)表面積0.2-0.8公頃深度2.4-6.0米（8-20英尺）來源:梅特卡夫&艾迪,Inc.,1991。表4五日生化反映的時間和溫度溫度(deg.C)反映時間（d）BOD還原（%）10