废水厌氧生物处理技术

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1、第三章废水厌氧生物处理技术第一节厌氧生物处理的基本原理第二节厌氧消化池第三节厌氧接触法第四节升流式厌氧污泥层反应器第一节厌氧生物处理的基本原理一、厌氧生物处理过程及其特征厌氧生物处理过程又称厌氧消化，是在厌氧条件下由多种微生物的共同作用，使有机物分解并生成CH4和CO2的过程。厌氧分解过程图3-1有机物的厌氧分解过程图3-2厌氧生物处理的四阶段理论（1967年，Bryant)有机物质Ⅰ发酵细菌长链脂肪酸、醇类Ⅱ产氢产乙酸细菌乙酸H2/CO2Ⅲ产甲烷细菌CH4图3-3厌氧生物处理的三阶段理论（1979年）第一阶段：水解发酵阶段水解糖酵解多糖单糖乙醇和脂肪酸水解脱氨基蛋

2、白质氨基酸脂肪酸和氨第二阶段：产氢、产乙酸阶段，由产氢产乙酸细菌将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2和CO2。第三阶段：产甲烷阶段，由产甲烷细菌利用乙酸、H2和CO2，产生甲烷。厌氧生物处理的主要特征：1.能量需求大大降低，还可产生能量。不需供氧，相反却能生产出沼气。污泥产量极低。厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。对温度、pH等环境因素更为敏感。高温厌氧菌和中温厌氧菌的适宜温度范围分别为55℃和35℃左右。4.处理后废水有机物浓度高于好氧处理。厌氧微生物可对好氧微生物所不能降解的一些有机物进行降解（或部分降解）。6.处理过程的反应较复杂。二、厌氧消化微

3、生物（一）发酵细菌（产酸细菌)1.属别包括梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属和双歧杆菌属。大多数为专性厌氧菌，也有大量兼性厌氧菌。2.功能通过胞外酶将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等。（二）产氢产乙酸细菌1.属别包括互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属和暗杆菌属。为绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。2.功能把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸H2，反应如下：乙醇：CH3CH2OH+H2OCH3COOH+2H2丙酸：CH3CH2COOH+2H2OCH3COOH+3H2+CO2丁酸：CH3CH2CH2COOH+2H2O2CH3COOH

4、+2H2(三）产甲烷细菌最常见的是：产甲烷杆菌、产甲烷球菌、产甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌和产甲烷丝菌等。产甲烷菌都是绝对厌氧菌,在分类学上属于古细菌。可分为两类：（1）利用乙酸产生甲烷CH3COOHCH4+CO2(2)利用H2和CO2合成CH44H2+CO2CH4+2H2O三、厌氧微生物的培养上世纪60年代末Hungate开创了绝对厌氧微生物的培养技术。(一）Hungate滚管法（二）充氮厌氧培养袋法原理利用NaBH4或KBH4与水反应生成氢气，在催化剂钯的作用下，H2与袋内的O2生成水。（三）焦性没食子酸去氧法在碱性溶液中。（四）厌氧罐培养法(五）倒扣平板法四、产甲

5、烷菌－古细菌与三原界系统在对各大类生物的16SrRNA核苷酸顺序的同源性测定的基础上，R.H.Whittaker和L.Marhulis提出了三原界学说（图3－4）产甲烷菌在分类学上属于古细菌（Archaebacteria)与真细菌相比，古细菌有特点：（1）细胞膜的类脂结构古细菌所含的类是不可皂化的。（2）细胞壁成分独特而多样不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸（3）核糖体的16SrRNA其核苷酸顺序独特，不同于真细菌和真核生物。（4)tRNA成分顺序独特，不存在T(5)蛋白质合成的起始密码始于甲硫氨酸与真核生物相同。（6）对抗生素等的敏感性对青霉素、头孢霉素、D-

6、环丝氨酸和氯霉素不敏感，而对白喉毒素十分敏感。（7）生态条件独特严格厌氧菌：产甲烷菌极端嗜盐菌嗜热嗜酸菌五、厌氧生物处理微生物群体间的关系（一）不产甲烷细菌（包括发酵细菌和产氢产乙酸细菌）为产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需要的基质。（二）不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件。（三）不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质。（四）产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制。（五）不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH值。总之，在厌氧生物处理反应器中，不产甲烷菌和产甲烷菌相互依赖，互为对方创造与维持生命活动所需要的良好环境和条件，但又互相制约。六、厌

7、氧生物处理的影响因素（一）温度（二）pH值产甲烷菌的最适pH值范围为6.8～7.2高温消化（55℃左右）的反应速率为中温消化（35℃左右）的1.5～1.9倍，产气率较高，但甲烷含量较低。新型反应器处理废水的厌氧消化反应在常温（20～25℃）下进行。厌氧发酵体系中的pH值除受进水pH的影响外，还取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡。（三）氧化还原电位严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常活动的基本条件，用氧化还原电位来表示反应器的含氧浓度。不产甲烷菌:+100~--100mV产甲烷菌:--150~--400mV(四）营养对C、N等营养物质的要求略低于好氧微生物。但由于不能