第三章废水厌氧处理

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1、废水厌氧生物处理工程厌氧生物处理在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等厌氧生物处理阶段厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细菌完成的复杂的微生物学过程。将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段：第一阶段为水解酸化阶段第二阶段为产氢产乙酸阶段第三阶段为产甲烷阶段1、水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解酸化过程2、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段甲烷化阶段产氢产乙酸阶段水解酸化阶段复杂的大分子

2、、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类。这个阶段主要产生较高级脂肪酸产氢产乙酸阶段在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2产甲烷阶段产甲烷细菌将乙酸、乙酸胺、CO2和H2等转化为甲烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸胺产生甲烷，前者约占总量的1/3，后者约占2/3厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理厌氧生物处理的方法和基本功能酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生物降解的基质甲

3、烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料厌氧生物处理技术是我国水污染控制的重要手段我国高浓度有机工业废水排放量巨大，这些废水浓度高、多含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物我国当前的水体污染物还主要是有机污染物以及营养元素N、P的污染目前的形势是：能源昂贵、土地价格剧增、剩余污泥的处理费用也越来越高厌氧工艺的突出优点是：①能将有机污染物转变成沼气并加以利用；②运行能耗低；③有机负荷高，占地面积少；④污泥产量少，剩余污泥处理费用低；等等厌氧工艺的综合效益表现在环境、能源、生态三个方面优点：既适用于高浓度废水，又适用于中低浓度废水能耗低，厌氧法产生的沼气可作为

4、能源有机负荷高，厌氧法为2～10kgCOD/m3·d剩余污泥量少，厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多氮、磷营养需要量少：厌氧法的C:N:P为100:2.1:0.5厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解厌氧活性污泥可以长期贮存缺点：反应过程较为复杂，厌氧微生物增殖缓慢，设备启动时间长出水往往达不到排放标准，需要进一步处理对温度、pH等环境因素较敏感厌氧生化法与好氧生化法相比的优缺点厌氧消化过程中的主要微生物发酵细菌（产酸细菌）主要功能：水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物；酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等

5、；主要细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、细胞平均停留时间等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。厌氧消化过程中的主要微生物产氢产乙酸菌主要功能：将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；主要反应：乙醇：丙酸：丁酸：注意：上述反应只有在乙酸浓度很低，系统中氢分压很低时才能顺利进行。主要细菌：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌厌氧消化过程中的主要

6、微生物产甲烷菌60年代Hungate开创了严格厌氧微生物培养技术主要功能：将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化过程得以顺利进行一般可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有产甲烷八叠球菌和产甲烷丝菌，但在厌氧反应器中，有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解厌氧生物处理的影响因素-温度温度主要影响微生物的生化反应速度，与有机物的分解速率有关工程上：中温消化温度为30~38℃（以33~35℃为多）高温消化温度为50~55℃厌氧消化对温度的突变也十分敏感，要求日变化小于±2℃。温度突变幅度太大，会招致系统

7、的停止产气产甲烷菌对pH值的变化敏感，其最适pH值范围为6.8~7.2，在<6.5或>8.2时，产甲烷菌会受到严重抑制厌氧体系中的pH值受多种因素的影响：进水pH值、进水水质（有机物浓度、有机物种类等）、生化反应、酸碱平衡、气固液相间的溶解平衡等如果有机物负荷太大，水解和产酸过程的生化速率大大超过气化速率，将导致挥发性脂肪酸的积累和pH值的下降，抑制甲烷细菌的生理机能。最终使气化速率锐减，甚止停止厌氧生物处理的影响因素-pH无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一，厌氧环境主要以体系中的氧化还原电位反映产甲烷菌对氧和氧