水质工程学第15章 厌氧处理
江苏师范大学《水污染控制工程》课后练习题及答案第15章污水的厌氧生物处理
Байду номын сангаас
第 15 章 污水的厌氧生物处理 1.厌氧装置反应器的 pH 值应保持在（ ）的范围内。
A.5.5-6.5 B.6.5～7.5 C.7.8-8.5 D.8.5-9.5 2.关于厌氧生物处理工艺，下列说法不正确的是：（ ）
A.与单级厌氧处理工艺相比，分段厌氧处理工艺的产气率更高 B.为提高厌氧消化池的处理负荷和产气率，可采用加热和搅拌的方法 C.UASB 工艺高效运行的基础是反应器内存在大量的厌氧活性污泥 D.厌氧接触法对悬浮固体浓度高的有机污水处理效果好 3.厌氧消化中的产甲烷菌是（ ） A、厌氧菌 B、好氧菌 C、兼性菌 D、中性菌 4.厌氧接触法与活性污泥工艺类似，从厌氧消化池流出的混合液直接进入 沉淀池进行泥水分离。( ) A.对 B.错 5.在普通厌氧接触工艺中，如果有机底物较高时，极容易造成反应器内 pH 值降 低，产生“酸化现象”。 （ ） A.对 B.错 6.厌氧生物处理废水的过程中，有机物被微生物摄取后，通过代谢，约有三分之 一被分解、稳定、并提供微生物生理活动所需的能量，约三分之二转化为新的 原生质。（ ） A.对 B.错 7.根据厌氧消化的三个阶段，水解产酸阶段中废水中的 COD 值会大幅度降低。 （） A.对 B.错 8.下列哪一项不是厌氧分解代谢有机物的产物（ ） A.有机酸 B.醇 C.CO2 D.H2O 9.下列哪一项不是微生物的呼吸类型（ ） A.好氧呼吸 B.厌氧呼吸 C.兼氧性呼吸 D.无氧呼吸 参考答案: 1.B 2.C 3.A 4.B 5.A 6.B 7.B 8. D 9.D
第15章 水处理厌氧生物处理
均匀地 加以收集，排出反应器。
(5)气室 也称集气罩，其作用是收集沼气。 (6)浮渣清除系统 其功能是清除沉淀区液面和气 室表面的浮渣，根据需要设置。 (7)排泥系统 其功能是均匀地排除反应区的剩余
污泥。
2.4.4 厌氧颗粒污泥
厌氧污泥的主要聚集形式包括颗粒
(granules)、 团体(pellets)、絮体（flocs)、
2．1普通厌氧消化池
普通消化池又称传统或常规消化池 (conventional digester) 消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期 或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别 由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排 出。 池径从几米至三、四十米，柱体部分的 高度约为直径的1/2，池底呈圆锥形，以利排 泥。 为使进水与微生物尽快接触，需要一定 的搅拌。常用搅拌方式有三种：(a)池内机械 搅拌；(b)沼气搅拌；(c)循环消化液搅拌。
上流式厌氧污泥床反应器（upflow anaerobic sludge blanket reactor)，简称 UASB反应器，是由荷兰的G. L
污泥床反应器内没有人工载体，反应器内微
生物以自身聚集生长，为颗粒污泥状态存在，
因而能达到高生物量和高效高负荷。
3)产乙酸阶段
上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳
酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙
酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原 菌参与产乙酸过程。
4)产甲烷阶段 乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用
被转化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。
经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、
2.4上流式厌氧污泥床反应器UASB
2.4.1 概述 2.4.2 基本特点（优点、缺点） 2.4.3 UASB的构造和组成 2.4.4 颗粒污泥 2.4.5 UASB的设计
15厌氧处理水质工程学
上流式厌氧污泥床
——通过控制上升流速，可形成颗粒污泥， 增加三相分离效果，提高处理稳定性； ——关键技术：防止短流的配水技术、三相 分离
上流式厌氧污泥床
多年来，UASB通常有两种：一种是颗粒 污泥UASB，另一种是絮凝污泥UASB。为了 提高UASB反应器的高度采用了较大的上升 流速，产生了膨胀颗粒污泥床反应器EGSB。 EGSB采用了更高的上升流速和更大的高径比， 上升流速可以通过采用大的回流比来保证。 近年来，UASB已有进一步的发展，充分利 用进水动力以及中心进水管内外的污泥密度 差形成内循环，增加废水与污泥的混合接触 次数，提高容积利用率，称为ICUASB（内 循环UASB）。
厌氧处理的四阶段理论
两阶段理论作为厌氧处理的基本理论，多 年来一直为人们所认可。直到60年代末期， 人们对厌氧过程进行了深入的研究，尤其是 对其中发挥重要作用的甲烷细菌的研究表明， 甲烷细菌在厌氧处理过程中发挥了极其重要 的作用，它只能以乙酸、甲酸氢等极少数的 物质为底物。因此，厌氧过程中还应该有产 生甲烷菌底物的步骤。于是，厌氧处理理论 发展为三阶段（或四阶段）理论。
早期的厌氧工艺
一、化粪池 二、殷霍夫池（双层沉淀池） 三、普通消化池 四、厌氧接触法
化粪池
普通化粪池见图9-2-1。 1、适用范围：主要是住宅和公用建筑生活污 水的处理 2、流程： 3、功能：拦截生活污水中的悬浮固体（粪 便等）并进行消化；对溶解和胶体状态的有 机物无作用。
殷霍夫池
它是污水沉淀与污泥自然消化在同一构筑 物内完成，见图9-2-2。该池管理简单，适合 于小型污水处理厂，如小城镇、生活小区的 污水处理。
厌氧处理的四阶段理论
1、水解阶段 2、酸化阶段 3、产乙酸阶段 4、甲烷化阶段 三阶段（四阶段）理论见图9-1-1
《水污染控制工程》(第4版)(下册)第15章 污水的厌氧生物处理【圣才出品】
第15章污水的厌氧生物处理15.1复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】传统厌氧法的缺点是水力停留时间长，有机负荷低。
一、污水厌氧生物处理的基本原理1．厌氧消化的机理（见图15-1）（1）水解发酵阶段复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，被分解成简单的有机物，然后简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类。
参与这个阶段的水解发酵菌主要是专性厌氧菌和兼性厌氧菌。
（2）产氢产乙酸阶段产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有CO2产生。
（3）产甲烷阶段产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2和CO2等转化为甲烷。
图15-1三阶段厌氧消化过程示意图2．厌氧消化的影响因素（1）pH产甲烷菌适宜的pH应在6.8～7.2之间。
污水和泥液中的碱度有缓冲作用，而且消化池池液的充分混合对调整pH也是必要的。
（2）温度消化可在中温（35～38℃）进行（称为中温消化），也可在高温（52～55℃）进行（称为高温消化）。
中温消化所需热量少，但高温消化时间短，对寄生虫卵及大肠菌的杀灭率高。
（3）生物固体停留时间（污泥龄）r c em θ=Φ（15-1）式中，θc 为污泥龄（SRT），d；m r 为消化池内的总生物量，kg；Φe 为消化池每日排出的生物量，e e m tΦ=，其中，m e 为排出消化池的总生物量，kg；t 为排泥时间，d。
普通厌氧消化池的水力停留时间等于污泥龄，要获得稳定的处理效果就需要保持较长的污泥龄。
（4）搅拌和混合厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反应，因此必须使两者充分混合。
但要避免连续的剧烈搅拌破坏产乙酸菌和产甲烷菌的共生关系。
搅拌的方法有：水射器搅拌法、消化气循环搅拌法、机械搅拌和混合搅拌法。
（5）营养与C/N 比厌氧处理对污水中N、P 的含量要求低，只要达到COD:N:P＝800:5:1即可，但C/N 比达到（10～20）:1为宜。
厌氧处理技术介绍
厌氧处理技术的优点
能源回收
厌氧处理技术能够回收沼气，可用于发电、 供热或燃气等，实现能源的循环利用。
高效有机物去除
厌氧处理技术能够高效去除废水中的有机物 ，降低后续处理的负担。
减少温室气体排放
厌氧处理技术能够减少废水处理过程中的甲 烷排放，有助于减缓全球气候变化。
剩余污泥少
厌氧处理技术的剩余污泥产量相对较少，降 低了污泥处理成本。
厌氧处理技术是一种生物处理技术， 利用厌氧微生物的代谢作用，将废水 中的有机物转化为甲烷和二氧化碳等 气体。
厌氧处理技术的原理
01
厌氧微生物在无氧或低氧环境中，通过发酵作用将有机物转化为甲烷和二氧化 碳等气体。
02
厌氧处理过程中，有机物通过水解酸化、产氢产乙酸和甲烷化三个阶段被分解 。
03
水解酸化阶段：有机物被分解为简单的有机酸和醇类；产氢产乙酸阶段：有机 酸和醇类进一步转化为乙酸和氢气；甲烷化阶段：乙酸和氢气被转化为甲烷。
厌氧流化床反应器
厌氧流化床反应器是一种高效的厌氧处理技术，通过在反 应器中加入一定比例的固体颗粒作为微生物的载体，使废 水在流动过程中与微生物充分接触。
厌氧流化床反应器具有较高的有机负荷率和较短的停留时 间，能够适应较大的水质变化，同时能够实现固液分离。
厌氧流化床反应器的缺点是需要消耗一定的能源和添加固 体颗粒。
3
工业废水处理中，厌氧处理技术可以与其他工艺 结合使用，如好氧处理、膜分离等，提高废水处 理的效率和效果。
农业废弃物处理的应用
农业废弃物主要包括畜禽粪便、农作物秸秆等 ，如果得不到妥善处理，会对环境造成污染。
厌氧处理技术可以用于农业废弃物处理，通过 厌氧发酵的方式，将废弃物转化为沼气和肥料 ，实现废弃物的资源化利用。
污水处理中的厌氧处理技术和过程
污水处理中的厌氧处理技术和过程污水处理是保护环境和人类健康的重要措施之一。
在污水处理过程中，厌氧处理技术起着重要的作用。
本文将介绍厌氧处理技术及其过程，并探讨其在污水处理中的应用。
一、厌氧处理技术概述厌氧处理是指在没有氧气存在的条件下进行的废水处理过程。
相较于好氧处理，厌氧处理具有以下特点：1. 低能耗：因为不需要供氧设备，所以在能耗方面具有优势。
2. 减少污泥产生：厌氧处理过程中，生物生长速度较慢，导致产生的污泥量较少。
3. 适用范围广：厌氧处理可以应用于不同类型的废水，包括有机废水、含氮废水等。
二、厌氧处理过程1. 厌氧消化厌氧消化是指将有机废水中的有机物质通过厌氧菌的代谢作用分解为甲烷和二氧化碳的过程。
这一过程通常用于处理高浓度有机废水。
厌氧消化过程分为三个阶段：酸化阶段、乙酸产生阶段和甲烷产生阶段。
2. 厌氧接触氧化厌氧接触氧化是指将废水通过厌氧反应器与接触氧化反应器结合，达到除去有机污染物的目的。
在这一过程中，废水与空气进行充分接触，有机物质被氧化生成较低分子量的物质。
3. 厌氧厌氧处理厌氧厌氧处理是指将废水先经过厌氧系统处理，然后再进行第二个厌氧处理的过程。
这一过程将有机物质进一步分解为甲烷气体，实现废水的全面处理。
三、厌氧处理技术的应用1. 城市污水处理厂在城市污水处理厂中，厌氧处理技术常用于处理高浓度和低温度的废水，例如厨房废水和冷却水循环系统中的废水。
通过采用厌氧处理技术，可以提高污水处理效果。
2. 工业废水处理工业废水中通常含有高浓度的有机污染物和重金属离子，使用厌氧处理技术可以有效降低有机污染物的浓度和重金属的毒性。
特别是对于含有有机氯化合物的工业废水，厌氧处理技术可以更好地去除有机氯。
3. 农村污水处理在农村地区，传统的生活污水处理手段常常无法满足需求。
采用厌氧处理技术可以有效地去除污水中的有机物质和臭味，提高农村生活环境。
结论污水处理中的厌氧处理技术和过程在环境保护中起着重要的作用。
高廷耀《水污染控制工程》(第4版)(下册)考研真题精选-第十五章 污水的厌氧生物处理【圣才出品】
第十五章污水的厌氧生物处理一、填空题1．methanogenesis的中文翻译为：______；堆肥的英文为：______。
[中国科学技术大学2012年研]【答案】产甲烷作用；compost【解析】methanogenesis的中文翻译是产甲烷作用，是厌氧消化的最后阶段。
在该阶段中，产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2和CO2等转化为甲烷。
堆肥的英文是compost，堆肥是指利用含有肥料成分的动植物遗体和排泄物，加上泥土和矿物质混合堆积，在高温、多湿的条件下，经过发酵腐熟、微生物分解而制成的一种有机肥料。
2．列举3种厌氧生物处理装置：______、______和______。
[宁波大学2015年研]【答案】化粪池；普通厌氧消化池；厌氧生物滤池【解析】在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法称为厌氧生物处理。
处理工艺包括化粪池、普通厌氧消化池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、升流式厌氧污泥床反应器、厌氧流化床和颗粒污泥膨胀床、厌氧内循环反应器、厌氧折流板反应器、厌氧生物转盘、厌氧序批式反应器、两相厌氧法和分段厌氧处理法等。
3．厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即______、______和______。
[中国科学技术大学2015年研；宁波大学2017年研]【答案】水解发酵阶段；产氢产乙酸阶段；产甲烷阶段【解析】厌氧消化分为三个阶段，包括：①水解发酵阶段，在该阶段复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，参与这个阶段的水解发酵菌主要是专性厌氧菌和兼性厌氧菌；②产氢产乙酸阶段，在该阶段产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢气，并有CO2产生；③产甲烷阶段，在该阶段产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2和CO2等转化为甲烷。
4．厌氧消化通过搅拌使污泥和底物充分混合，搅拌方式有______、______、______。
水污染控制工程第15章答案
第十五章污水的厌氧生物处理1．厌氧生物处理的基本原理是什么？答：废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物 (包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。
2、厌氧发酵分为哪个阶段？为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化之分？污水的厌氧生物处理有什么优势，又有哪些不足之处？答：通常厌氧发酵分为三个阶段：第一阶段为水解发酵阶段：复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解为简单的有机物。
继而简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等。
第二阶段为产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌把第一阶段中产生的中间产物转化为乙酸和氢，并有二氧化碳生成。
第三阶段为产甲烷阶段：产甲烷菌把第一阶段和第二阶阶段产生的乙酸、氢气和二氧化碳等转化为甲烷。
厌氧生物处理可以在中温（35℃一38℃）进行（称中温消化），也可在高温（52℃一55℃）进行（称高温消化）。
因为在厌氧生物处理过程中需考虑到各项因素对产甲烷菌的影响，因为产甲烷菌在两个温度段（即35℃一38℃和52℃一55℃）时，活性最高，处理的效果最好。
厌氧生物处理优势在于：应用范围广，能耗低，负荷高，剩余污泥量少，其浓缩性、脱水性良好，处理及处置简单。
另外，氮、磷营养需要量较少，污泥可以长期贮存，厌氧反应器可间歇性或季节性运转。
其不足之处：厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；出水达不到要求，需进一步进行处理；处理系统操作控制因素较复杂；过程中产生的异味与气体对空气有一定影响。
3、影响厌氧生物处理的主要因素有哪些？提高厌氧处理的效能主要从哪些方面考虑？答：影响厌氧生物处理的主要因素有如下：pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。
水处理工程
基本原理
• 四阶段理论：几乎与Bryant（1979）提出三阶段理论的同 时，Zeikus（1979）等人在第一届国际厌氧消化会议上提 出了厌氧消化的四阶段理论。
复杂有机物（蛋白质、 碳水化合物、脂类） 水解胞外酶 溶解性可生物降解有机物（氨 基酸、糖、脂肪酸、乙醇） 产酸菌
丙酸、丁酸
产酸菌
乙 酸
研究表明，产甲烷菌能利用甲酸、甲醇、甲基胺类和H2/CO2，但 不能利用两碳以上的脂肪酸和除甲醇以外的醇类产生甲烷，因此 两阶段理论难以确切解释这些脂肪酸或醇类是如何转化CH4和CO2 的
基本原理
• 三阶段理论：由Bryant（1979）提出，认为产甲烷菌不能 利用除乙酸，H2/CO2和甲醇等以外的有机酸和醇类，长链脂 肪酸和醇类必须经过产氢产乙酸菌转化为乙酸、H2、CO2等 后，才能被产甲烷菌利用。
结语
由于我国高浓度有机工业废水种类多、排放量巨 大，含有大量有机物以及N、P化合物，在能源昂贵、 土地价格剧增、剩余污泥的处理费用也越来越高的形 势下，厌氧生物处理技术拥有很好的应用前景。 总的来说，厌氧在常温状态下处理城市污水是有 可能的，我们在实际中由于种种非生物本身反应的原 因而错过了利用厌氧处理城市污水的机会，并且在国 外已经有了成功的厌氧处理城市污水的情况，出水COD <40mg/l完全能满足有机物排放标准，如果加上简短脱 硝曝气工艺（在去除了BOD后，只需要1.5H的时间就可 以进行NH3-N到NO-N的转化），就是一个非常适合中国 国情的废水处理工艺。
工艺
EGSB反应器既保持了AFB的高液体上升流速、良好混合、高效传 质、高有机负荷率的特点，又吸纳了UASB反应器的颗粒污泥的形 成和三相分离的设计的优势，从而可高效截留污泥、保证了反应 器内高污泥浓度，是目前很有发展前景的高速厌氧反应器 内循环厌氧反应器( Internal Circulation ，简称IC) 是90年代由 荷兰Paques公司开发的专利技术，它也是在UASB 反应器基础上开 发出的第三代超高效厌氧反应器，是一种具有容积负荷高、占地 少、投资省等突出优点的新型厌氧生物反应器。其特征是在反应 器中装有两级三相分离器，反应器下半部分可在极高的负荷条件 下运行。整个反应器的有机负荷和水力负荷也较高，并可实现液 体内部的无动力循环，从而克服了UASB反应器在较高的上升流速 度下颗粒污泥易流失的不足。
给排水工艺中的厌氧处理技术及应用
给排水工艺中的厌氧处理技术及应用在现代社会，随着人口的增加和城市化进程的推进，给排水处理工艺成为了一个重要的环保领域。
而其中的厌氧处理技术因其有效处理有机废水的特点，受到了广泛的关注与应用。
本文将对给排水工艺中的厌氧处理技术进行探讨，并介绍其应用。
一、厌氧处理技术的基本原理厌氧处理技术是指在无氧环境下进行废水处理的一种技术。
它通过建立封闭系统，排除氧气的存在，使得废水中的有机物在厌氧条件下进行降解。
厌氧处理技术的基本原理可以概括为以下几点：1. 厌氧菌的作用厌氧处理技术依靠厌氧菌来进行废水的降解。
在厌氧环境中，厌氧菌通过一系列的代谢作用将有机废水转化为有机酸、气体和少量的生物质。
厌氧菌的代谢过程涉及到多种微生物群落的相互作用，需要一定的调节和控制。
2. 反硝化作用厌氧处理技术中的一个重要反应是反硝化作用。
在缺氧的条件下，厌氧菌可以利用废水中的硝酸盐作为电子受体，在厌氧条件下将硝酸盐还原为氮气，并释放出反硝化的气体。
3. 产气作用在厌氧处理技术中，有机物的降解过程中产生大量的气体，其中主要包括甲烷气体和二氧化碳。
这些气体可以通过收集和利用，提供能源的利用价值。
二、厌氧处理技术的应用1. 工业废水处理厌氧处理技术在工业废水处理领域具有广泛的应用前景。
例如，食品加工、制药、印染等行业所产生的废水中含有大量的有机物和高浓度的废水，而厌氧处理技术可以有效地将这些有机物降解，并减少废水的排放。
2. 城市污水处理随着城市化的推进，城市污水处理成为一项重要的环保任务。
厌氧处理技术在城市污水处理中有着广泛的应用前景。
通过引入厌氧池，将污水中的有机物在无氧条件下进行处理，可以有效地提高污水处理的效率和处理能力。
3. 农业废水处理农业废水中含有大量的有机物和养分，传统的处理方法往往存在处理效果不佳的问题。
而厌氧处理技术可以通过建立厌氧消化池来进行农业废水的处理，将有机物转化为沼气，并通过沼气的收集和利用，实现能源和资源的循环利用。
水污染控制工程：第15章厌氧生物处理工艺
15.1 厌氧生物处理的基本原理 Fundamental of Anaerobic Wastewater Biological Treatment
(4)厌氧消化的影响因素
Factors affecting anaerobic digestion
两阶段理论(two-stage theory )
①产酸阶段
Acidogenesis
有机物 水解细菌 Fermentative bacteria
小分子有机物
产酸菌 Acetogenic bacteria
脂肪酸、醇类、 H2、CO2
产甲烷菌
②产甲烷阶段
Methanogens
Methanogenesis
CO2、CH4
(1) 概述（overview）
Definition: Anaerobic treatment is a biological process carried out in the absence of O2 for the stabilization of organic materials by conversion to CH4 and inorganic endproducts such as CO2 and NH3.
(2) 特点(Character of anaerobic treatment )
Advantages:
➢Less energy required; ➢Less biological sludge production; ➢Fewer nutrients required; ➢Methane production, a potential energy source; ➢Higher Volumetric Loadings and Smaller reactor volume required; ➢Can kill worm eggs and pathogen in isolation of air.
污水厌氧处理
玖龙
地龙 海龙 总计
2#IC
5#IC 六期2#IC 11台
谢 谢 大 家！
三、厌氧工艺流程发展介绍
传统消化池
三、厌氧工艺流程发展介绍
(3)高效消化池
为了提高传统消化池的产气率和缩小装置的体积，人们 不断对传统消化池作了改进，其措施有两种： 一是加热，使消化池内温度适应细菌快速繁殖。据研究 发现，厌氧菌适宜的温度范围有中温35℃左右和高温5055 ℃两种； 二是增设搅拌设备，使有机物与微生物良好接触。 经加热和安装搅拌设备后，传统厌氧消化池就演变成了 效能较高的高速消化池。
二、厌氧工艺净化机理
水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如： 纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀 粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为 短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于 水，并透过细胞为细胞所利用。
酸化阶段——小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌） 的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。 这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、 CO2、氢、氨、硫化氢等。
三、厌氧工艺流程发展介绍
双层沉淀池示意图
三、厌氧工艺流程发展介绍
（2）传统消化池
1912年在英国伯明翰市建成一个用土堤围起来的露天敞 开式的厌氧消化池，由于不加热，消化时间长约l00d左 右。由于池子不加盖，污泥消化效果不好，并向周围环 境散发恶臭。德国人Kremer提出了加盖的密闭式消化池， 如图所示。这种池形一般称为传统消化池(Conventional digestor)，又称普通消化池，而且也是最早采用的二级 消化池。
三、厌氧工艺流程发展介绍
（1）双层沉淀池
Travis池 1903年Travi发明了Travis池，废水从一端流入，从另一 端流出，两侧沉淀区分离出的污泥，在池中间的中下部 分消化，产生的沼气从中间上部分排出，不会影响两侧 的沉淀区。1906年德国人Imhoff对Travis池作了改进，设 计了Imhoff池，又称隐化池，我国也称双层沉淀池.这种 池型构造把污水的沉淀与污泥的消化完全分开，彼此不 发生干扰。
《水污染控制工程》第十五章 污水的厌氧生物处理
第二阶段为酸化阶段（1）。溶解性的有机物由发酵细菌将小 分子的有机物转化成两类简单的有机物：一类为能被甲烷细菌直 接利用的有机物，如甲酸、甲醇、甲胺、乙酸等；另一类则是不 能被甲烷细菌直接利用的有机物，如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等; 酸化阶段（2）。产氢产乙酸细菌将前一阶段产生的不能被甲烷细 菌利用的各种有机型中间产物进一步降解成H2和乙酸，有时还有 CO2生成。
水污染控制工程
第十五章 污水的厌氧生物处理
化学与环境工程系
目录
第一节 污水厌氧生物处理的基本原理 第二节 污水的厌氧生物处理工艺 第三节 厌氧生物处理法的设计计算
第一节 污水厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理法或厌氧消化法：在无分子氧条件下，通过兼性菌和 厌氧菌的代谢作用，降解污泥和废水中有机物的过程。分解的最终 产物主要是沼气，可作为能源。
COD∶N∶P=200∶5∶1
（2）氧化还原电位（ORP） 厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行的最重要的条
件。厌氧环境，主要以体系中的氧化还原电位来反映。 一般情况下，氧的溶入无疑是引起发酵系统的氧化还
原电位升高的最主要和最直接的原因。但是，除氧以外， 其它一些氧化剂或氧化态物质的存在（如某些工业废水中 含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性废水中 的H+等），同样能使体系中的氧化还原电位升高。当其浓 度达到一定程度时，同样会危害厌氧消化过程的进行。
悬浮位物较高的条件。
八、厌氧-好氧联合处理技术
➢有些废水，含有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而 言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以 通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有 机物可以通过好氧菌进一步分解。
水污染控制工程 第十五章 污水的厌氧生物处理 教案
第十五章污水的厌氧生物处理§15-1 概述厌氧生物处理法，是在无氧的条件下由兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机污染物的处理方法。
它是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机废水强有力的处理方法之一。
厌氧生物过程广泛地存在于自然界中，但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物，则是在1881年由法国的Louis Mouras所发明的“自动净化器”开始的。
该法的应用已有二百多年历史，但由于其与好氧法相比，存在着处理时间长、出水水质差、对低浓度有机废水处理效率低等缺点，从而使其应用受到限制，发展缓慢。
从70年代起，出现了世界性能源紧张，促使污水处理向节能和实现能源化方向发展。
厌氧处理最大的特点是既节能又产能，对缓和污水处理厂“建得起，养不起”的矛盾有较好的客观效果。
因此，厌氧生物处理法引起了人们的注目，其理论研究和实际应用都取得了很大的进展。
过去，它多用于城市污水处理厂的污泥、有机废料以及部分高浓度有机废水的处理。
经过多年的发展，现已成为污水处理的主要方法之一，不但可用于处理高浓度和中等浓度的有机污水及好氧处理过程中所产生的剩余有机污泥，还可以用于低浓度有机污水的处理。
一、厌氧生物处理的对象1、有机污泥有机污泥包括废水好氧生物处理过程生成的大量活性污泥和生物膜，初沉池可沉淀的有机固体，以及人畜的粪便等。
2、有机废水食品工业，如酒精、味精、制糖、淀粉、屠宰和啤酒等工业排出的废水，不仅数量多，而且浓度也很高。
对这些以农牧产品为原料的加工工业排出的高浓度有机废水，是厌氧生物处理的主要对象。
3、生物质以专门利用生物质转化为新能源为主要目的的厌氧发酵法，是利用某些植物茎杆和叶子等生物质通过厌氧发酵获得生物能——沼气。
二、厌氧生物处理的目的/作用1、杀菌灭卵、防蝇除臭，防止传染病的发生和蔓延。
2、去除废水中大量有机物，防止对水体的污染。
3、利用污水厂污泥和高浓度有机废水产生沼气可获得可观的生物能源。
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15.1.1厌氧微生物学发展概况（自学） 2、国内概况
由于厌氧消化细菌的生长繁殖要求极其严格的厌氧条件，研究厌氧消 化细菌工作较为困难。直至1978年我国才开始这方面的研究工作。 1980年美国著名微生物学家，厌氧操作技术的发明者Hungate教授 被应邀来华讲学，对我国厌氧消化微生物的研究工作起到了指导和推 动作用。随后我国学者结合我国蓬勃开展的大办沼气事业和废水厌氧 处理，对厌氧发酵微生物学进行了大量的研究工作，取得很大进展。
沼 气 浮渣
出料
上清液
污泥
高速消化池(High Rate Digestor)
为提高传统消化池的产气率 和缩小装置体积，对传统消 化池作两种改进： 1 加热，使消化池内温度适 应细菌快速繁殖，有中温 35℃左右和高温50-55 ℃两种； 2增设搅拌设备，使有机物与 微生物良好接触。 高速消化池(High Rate 进料 Digestor)诞生。
分离者 钱泽澍、竺建荣
时间 1987
嗜树木甲烷短杆 钱泽澍 菌TC713
甲酸甲烷杆菌 TC708 PC03，PC25 钱泽澍 凌代文
1984
1984 1987 1984 1985 1985 1985 1986
活动甲烷微菌CC81
布氏甲烷杆菌CS 嗜热甲烷八叠球菌CB 甲烷杆菌 G-86.1 嗜热自养甲烷杆菌TH6 球状产甲烷菌SN 拉布雷微粒甲烷菌Z
沼气、 CO2 出料
加热 装置
（3）第三阶段，1950s－今 ，两个方向
• 方向1 增加反应器生物量，开发新型反应 器工艺，提高负荷与处理能力；10种反应 器工艺
• 方向2 相分离技术途径；两相厌氧工艺系统。
厌氧澄清器(Anaerobic Claridigestor)
1950，南非人Stander发现在 厌氧反应器中保持大量细菌的 重要性，开发厌氧澄清器 (Anaerobic Claridigestor)， 如图所示，处理酒厂和药厂废 出水 液。 装置把厌氧消化和沉淀合建。 废水从池底流进以后通过污泥 区与里面的细菌接触。污泥中 产生甲烷和CO2气体上升时起搅 拌作用，气体从一侧管道被分 离出，液体则向上流经中间小 洞进入沉淀区，沉淀下来的污 泥通过小洞返回消化部分，使 消化区保持较多微生物。由于 液体要通过小洞上流，沉淀的 污泥要通过小洞下掉，这就可 进水 能会产生堵塞问题。
3）对专性互营的产氢产乙酸菌和 产甲烷菌共培养物的研究也取得了进展。
刘聿太(1987)分离到了氧化丁酸盐的沃氏互营单胞菌和产 甲烷菌的互营培养物； 钱泽澍、马晓航(1989)详细研究了丁酸盐降解菌沃氏互营 单胞菌和氢营养菌共培养物的组成和互营联合条件。 赵宇华、钱泽澍(1990)研究了能降解20个碳的硬脂酸的产 氢产乙酸菌和产甲烷的互营培养物。 闵航(1990)获得了1株嗜热性苯甲酸厌氧降解菌和产甲烷 菌共培养物，并分离到1株能从H2／CO2形成乙酸又能利 用乙酸的硫酸盐还原菌新种嗜热氧化乙酸脱硫肠状菌。
沼气 沉淀 消化
污泥
1）厌氧接触法, 1956, Schroefer研发 (Anaerobic Contact Process)。 标志着现代废水厌氧生物工艺的诞生。 厌氧接触法的工艺流程如下图所示。 采用回流，在消化池中保持足够数量的厌氧菌， SRT 提高与 HRT分离，使反应器容积负荷率提高， 从而提高反应器处理效能。
沼气 出水
卵石 填料
3）升流式厌氧污泥床反应,1979, C. Lettinga等研发 (UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
Wageningen农业大学 (WAU), 升流式厌氧污泥 床(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)反应器， 简称UASB反应器。 高的处理效能，获得广
第15章厌氧生物处理
第15章 厌氧生物处理
• • • • • • • 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 概述 厌氧生物处理的基本原理 厌氧微生物生态学 升流式厌氧污泥床反应器 两相厌氧生物处理 悬浮生长厌氧生物处理法 固着生长厌氧生物处理法
• • • • •
15.1 概述 15.1.1厌氧微生物学发展概况（自学）--国外；国内 15.1.2厌氧生物处理工艺发展—国外；国内 15.1.3 厌氧生物处理工艺分类 15.1.4 厌氧生物处理技术在污（废）水处理领域的地位
4.1.2厌氧生物处理工艺发展 1、国外发展概述 120多年历史，3个时期 （1）、初级阶段：20世纪20年代以前，处理废 水、粪便，代表构筑物：四类。 1）1881，法，自动净化器； 2）1895，英，化粪池； 3）1904，英，Travis池； 4）1905，德，Imhoff池； HRT长，处理效率低，出水水质差，浓臭的气味， 结构简单。
2）1895，英，化粪池；(Septic Tank)，
世界上第一个厌氧化粪池, 1895年，Donald设计，见下
图。厌氧化粪池的创建，厌氧处理工艺发展史上一 个重要里程碑。从此，用化粪池使家庭生活污水得到 较好处理，减轻了粪便对河流的污染。
Cameron并重视对沼气的利用，两年后沼气被利用于加 热和照明。 浮渣 进水 出水
2）厌氧消化中非产甲烷菌研究
刘克鑫，徐洁泉等(1980)分离出肠杆菌科和芽孢杆菌科中6株产氢细 菌；
廖连华(1986)从污水处理厂污泥中分离出1株中温性纤维素分解菌， 纤维二糖棱菌。
谭蓓英(1987)从猪粪玉米秸作原料的甲烷发酵液中分离出了1株C菌 株的纤维分解细菌。 凌代文等(1987)从豆制品废水发酵液中分离出水解发酵性细菌。
1）1881，法，自动净化器；
1860年法国人Louis Mouras把简易沉淀池改进作为污水污 泥处理构筑物使用。
1881年法国Cosmos杂志上登载了介绍Mouras创造的处理 污水污泥的自动净化器(Automatic Scasenger)。 美国学者McCarty建议把1881年作为人工厌氧处理废水的 开始，称Mouras是第一个应用厌氧消化处理的创始人。 专利人：Louis Mouras ；名称：Mouras’ Automatic Scavenger；
1776年，意大利物理学家Volta认为甲 烷气体产生与湖泊沉积物中植物体的腐 烂有关。 1868年，Becbamp首次指出甲烷形成过 程是一种微生物学过程。 1875年，俄国学者Popoff也发现沼气发 酵是由微生物所引起的。 1901年，荷兰的N.L.Soehngen (DELFT) 对产甲烷菌的形态特性及其转化作用提 出了一个比较清楚的概念，观察到低级 脂肪酸可转化为甲烷和二氧化碳，氢和 二氧化碳发酵可形成甲烷。
污泥
3）1904,英,Travis池；
Travis池， 1904年，Travi。如图所示。废 水从一端流入，从另一端流出，两侧沉淀 区分离出的污泥，在池中间的中下部分消 化，产生的沼气从中间上部分排出，不会 影响两侧的沉淀区。
沉淀 消化 污泥 沉淀
4）1905,德,Imhoff池； (隐化池、双层沉淀池)
15.1 概述
• 厌氧生物处理：无氧条件，厌氧微生物，转化有机物或无 机物为甲烷（CH4）、二氧化碳、硫化氢等物质的过程。 • 用途：1）剩余污泥稳定处理，称厌氧消化、污泥消化；2） 有机废水处理；
厌氧处理工艺和好氧处理工艺对比
15.1.1厌氧微生物学发展概况（自学） 1、国外概况
1630年，Vam Helmeut第一次发现由生 物质厌氧消化产生可燃ห้องสมุดไป่ตู้甲烷气体。
陈革、 钱泽澍
刘光烨、赵一章等 张辉、 赵一章 马光廷 陈美慈、钱泽澍 倪水松、钱泽澍 赵一章等
1987
1987 1987 1987 1988 1987 1989
马氏甲烷八叠球 赵一章, 菌C-44 尤爱达, LYC 刘聿太
史氏甲烷短杆菌 赵一章, H13、HX 张辉, 许宝孝 嗜热甲酸甲烷杆 赵一章, 菌HB12 张辉
1）产甲烷菌研究 1980年以来我国学者对厌氧消化产甲烷菌进行了深入的 研究，产甲烷菌纯培养的获得和研究，开发了我国产甲烷 菌的资源宝库，也使我们对产甲烷菌的生活习性有了深入 的了解。
产甲烷菌菌名 巴氏八叠球菌 BTC菌株
分离者 周孟津, 杨秀山
时间 1980
产甲烷菌菌名 亨氏甲烷螺菌JZl
Imhoff池，又称隐化池，我国 也称双层沉淀池， 1906年， 德国人Imhoff对Travis池作改 进，其构造如图所示。这种池 型构造把污水的沉淀与污泥的 消化完全分开，彼此不发生干 扰。这种装置在本世纪20年代 被广泛应用与欧美各国。 化粪池和双层沉淀池至今在排 水工程中仍占有重要地位。
沉淀
沼气 进 水
出水
沉淀
消化 回流 剩余厌氧污 泥
2）厌氧滤池,1967, J.C. Young, L.McCarty (AF:Anaerobic Filter)
填料为厌氧微生物的附着提 供支撑，可保留足够的厌氧 微生物，使厌氧滤池具有较 高的处理效能， 开始时填料为块石，用在处 理可溶性工业废水，悬浮固 体多时会堵塞；空间大部分 被块石所占据，有效容积较 小，从而需要较大的池子体 积。 进水 后来改进填料，替代块石后， 厌氧滤池获得广泛应用。
effluent
泛应用，对废水厌氧生 物处理具有划时代意义。 influent
4-5）厌氧膨胀床(Anaerobic Expanded Bed)和 厌氧流化床(Anaerobic Fiudized Bed)
1977年，Thaner等全面阐述了关于厌氧化能营养型细菌中的能量转化 的生物力能学。
70～80年代中Widdel等分离得到了多种性能各异的硫酸盐还原菌，命 名了多个新属，开阔了人们对硫酸盐还原菌的认识。 至1989年，已分离获得的产甲烷菌有3目16科13属43种。至1991年已收 集了产甲烷菌65种。并阐明了产甲烷菌的基质、辅酶、培养条件、能 量代谢以及与不产甲烷厌氧菌之间的关系。 //