污水的厌氧生物处理
废水的厌氧生物处理(污水、污泥)
废水的厌氧生物处理(污水、污泥)废水的厌氧生物处理(污水、污泥)废水的处理一直是环境保护领域中的重要课题之一。
其中厌氧生物处理是一种广泛应用于废水处理的有效方法，可以有效地降解废水中的有机物质、消除废水中的有毒物质，并且能够产生可再生的能源。
厌氧生物处理的原理厌氧生物处理是利用厌氧微生物在无氧条件下进行代谢活动，将有机物质转化为甲烷气体和二氧化碳，并且产生大量的微生物污泥。
这种处理方法具有以下特点：1. 适应性强：厌氧微生物可以适应各种环境条件，包括不同温度、pH值、COD浓度等。
2. 能量回收：通过厌氧发酵反应的甲烷气体可以作为可再生的能源。
3. 减少废物产生：厌氧处理可以最大限度地降解废水中的有机物质，减少废物产生。
厌氧生物处理的过程厌氧生物处理主要包括两个步骤：污水的预处理和污泥的厌氧发酵。
以下是具体的处理过程：1. 污水的预处理：对废水进行预处理，包括去除固体悬浮物、调整pH值等步骤，以提高处理效果。
2. 污泥的厌氧发酵：经过预处理的废水与厌氧污泥混合，进入厌氧生物反应器。
在反应器中，厌氧微生物利用有机物质进行代谢，甲烷气体和二氧化碳。
生物污泥也会不断产生和积累。
3. 沉淀和分离：经过厌氧发酵的废水和污泥进入沉淀池，通过重力沉淀将混合液中的污泥分离出来。
分离后的清水可以进一步处理或者排放。
4. 污泥的利用：分离出的污泥可以用于土壤改良、发酵制肥等方面，实现资源化利用。
厌氧生物处理的优缺点厌氧生物处理方法具有以下优点：1. 处理效果好：厌氧微生物能够高效降解废水中的有机物质，处理效果稳定可靠。
2. 能量回收：通过产生的甲烷气体可以作为可再生的能源，能够实现能量的回收利用。
3. 减少二氧化碳排放：与传统的有氧处理方法相比，厌氧生物处理方法能够减少二氧化碳的排放，具有较好的环保效益。
，厌氧生物处理方法也存在一些缺点：1. 对环境要求高：厌氧生物处理对环境因素的要求较高，如温度、pH值等。
2. 处理周期长：厌氧生物处理方法处理周期较长，需要较长的时间来降解废水中的有机物质。
污水生物处理-厌氧UASB
（一） 概述
4、厌氧生物生物滤池，池内放 填料，池顶密封，滤料 一般粒径在40mm左右， 有碎石、卵石，也可以 用塑料填料。
沼气
填料
出 水
布水系统
进水
升流式厌氧生物滤池
沼气 进水 布水系统
填料
出水
降流式厌氧生物滤池
（一） 概述
4、厌氧生物的分类
（3）上流式厌氧污泥床（UASB）
营养：一般碳、氮、磷的营养配比控制在（200～300）:5:1。
搅拌：一般碳、氮、磷的营养配比控制在（200～300）:5:1。
（一） 概述
3、厌氧生物处理的特点（优点）
应用范围广：适合高、中、低浓度的有机废水处理，并且某些 难降解的有机废水也可进行处理。
能耗低：不需充氧，其动力消耗约为好氧法的1/10；可产生沼 气作为能源。
（一） 概述
4、厌氧生物的分类
（5）两相厌氧法 将水解酸化过程和甲烷 化过程分开在两个反 应器内进行，从而使 两类微生物都各自在 最佳的条件下繁殖， 进行厌氧消化。
（一）概述
4、厌氧生物的分类
（6）水解（酸化）法 水解是生物胞外分子的 生物催化反应，大分 子物质的锻炼和水溶。 酸化是一种发酵过程。
55mm）； 开始少量投加浓缩后的生污泥； 测定产气量、沼气成分、VFA、pH等； 正常消化后，逐渐增加投泥量，一般需要 50~60天
（三）厌氧微生物的培养驯化
1、准备工作
人员准备：工艺、化验、设备、自控、仪表等相关专业 技术人员； 接受过培训的各岗位人员。
设备准备和其他准备工作：仪器、器皿、药品、设备等 齐全。
（二）上流式厌氧污泥床反应器
3、UASB设计计算
尚无完整的工程设计计算方法； 主要内容有：
第六章 污水的厌氧生物处理
传统的厌氧处理：长期限制其应用 七十年代以后：获得了高速发展 厌氧生物处理的对象：
高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动 植物的残体及粪便等
第一节 厌氧生物处理的基本原理
一、 厌氧消化的生化反应阶段
布赖恩特的四阶段理论：
由于水解发酵细菌和产甲烷菌的生理特性和对环境 条件的要求不一致。在实际应用中，经常将甲烷发 酵分为两段：水解发酵产生有机酸阶段和产甲烷段。
发酵系统中的CO2分压很高(20.3～40.5kPa)，发 酵液的实际pH值比在大气条件下的实测值为低。 一般认为，实测值应在7.2～7.4之间为好。 低于 7.0时，pH值有继续下降的趋势，低于6.5时，将 使正常的处理系统遭到破坏。 与原水或污泥pH值有一定关系 ：最好为6～8
高于9或低于5，导致处理系统的pH值很快偏移。
• 采用缺氧－好氧工艺相结合，达到生物脱氮 除磷的目的。 A/O A/A/O
二、厌氧发酵的控制条件 1、温度 两个最适温度：
在35º C和55º C附近
工程中的中温消化温度为 30－38º C（33－35º C）， 高温消化温度为50－55º C， 厌氧消化对温度的变化很 敏感，要求日变化小于 ±2º C，温度突变幅度太大， 会导致系统停止产气。
2、pH值
厌氧发酵的最佳的pH为6.8－7.2
三、消化池的热量计算 将废水提高到池温所需的热量：
Q1＝qv C（t2-t1）
消化池温度高于周围环境，通过池壁、池盖 等散失的热量Q2
Q2＝KA（t2-t1)
第四节 厌氧和好氧技术的联合运用
• 高浓废水的处理，通过厌氧处理，大幅度降 低BOD，以便于进一步进行好氧处理。 • 好氧处理难降解或不降解的有机物，通过厌 氧分解成较小分子，再通过好氧菌进一步分解。 印染废水的处理：
污水处理-厌氧生物处理方法
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一、厌氧生物处理——概述
厌氧生物处理法（厌氧消化法）
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。
与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为
受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氢等为受氢体。
处理对象：
不溶性固态有机物（难生物降解有机物）
应用场合：高浓度有机废水、城镇污水的污泥、
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三、厌氧消化的影响因素与控制要求
3、有机负荷
在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气率趋向下降，而消
化器的容积产气量则增多，反之亦然。
原因：
➢若有机负荷过高，则产酸率将大于用酸（产甲烷）率，挥发酸 将累积而使pH值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行，严重时产 甲烷作用停顿，系统失败，并难以调整复苏。
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2) 厌氧生物处理机理
(3）产甲烷阶段 产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲
烷。参与作用的微生物是绝对厌氧菌(甲烷菌)。
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盐脱控 产生甲烷，前者约占总量的1/3，后者约占2/3。
4H2CO 2产 甲 烷 C 菌H 42H2O(占1/3) CH 3COOH 产 甲 烷 菌 2CH 42CO 2 CH 3COO4N H H2O产 甲 烷 C 菌H 4NH 4HC3O
又产由生于中产和生反的应并NH经3过溶长解时于间水的后过产程生后的使NHPH4O值H回具升有，碱并性，
进入气化阶段。
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1)厌氧生物处理的早期目的和过程
2、气化阶段：
有机酸、醇、醛等中间产物在甲烷菌的作用下转 化为生物气，也可称消化气，主体是CH4，因此 气化阶段常称甲烷化阶段。该阶段除产生CH4外，
5废水的厌氧生物处理
磷
废水中常见的磷有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。生活污水中磷含量 一般在10 mg/L—15mg/L，70%可溶。传统二级处理出水中有90% 左右以磷酸盐形式存在。
磷在生物处理过程中化合价不变。
的工业废水需投加的营养盐少。 有一定杀菌作用（废水、污泥中的寄生虫卵、细菌、病毒等）。 生产灵活、适应性强：可季节性、间歇性运转。 可产生有价值的副产物：如沼气。
缺点
★ 厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。 ★ 出水水质达不到排放标准，需进一步好氧处理。 ★ 操作控制因素比较复杂。 ★ 采用厌氧生物法不能去除水中的氮和磷，含氮和磷的有机物通过厌
沼气 出水
AF
进水
B 厌氧接触反应器（ACP）
基于普通厌氧反应器而发展起来。由消化池排出的混合液首先在沉淀池中进行固、液 分离。污水处理后由沉淀池上部排出，下沉的污泥回流至消化池。在消化池之外增设沉 淀池，从而保证污泥不流失而稳定了工艺流程。回流污泥提高了消化池内的污泥浓度和 在消化他内停留时间，设备的处理能力有所提高，从而提高系统的有机负荷处理能力。
2） 危害
——过量氮、磷导致水体富营养化 ——氨氮消耗溶解氧 ——氨氮会与自来水中用于消毒的余氯发生反应生成氯胺，消耗水体的余氯，使自来水 得不到保证。增加水处理成本 ——氮化合物对人和生物有害。
★亚硝酸盐超过1 mg/L，水生生物血氧结合力下降；3mg/L，可在24－96h内使金 鱼、鳊鱼死亡；
合 并： NH4 2O2 硝化 细菌NO3 2H H2O
好氧过程，每氧化1g的氨氮需要氧4.57 g，放热反应。硝化过程中放出H+，消耗混合液的碱度 （1：7.14）。这使混合液碱度下降，而硝酸细菌和亚硝酸细菌对PH变化很敏感，所以为保持 混合液中较稳定的PH值，需要不断添加碱。
第15章污水的厌氧生物处理ppt课件
2、pH 值每种微生物可在一定的pH值范围内活动，产酸细
菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围 较广，在4.5-8.0之间。
产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜 pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。
在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大 多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多 的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好 在6.8-7.2)的范围内。
水污染控制工程(下)
§15-2 厌氧生物处理活性污泥法(anaerobic activated 厌slu氧d生ge物) 膜法(anaerobic slime)
厌氧活性污泥法包括：普通消化池、厌氧接触工艺、上流 式厌氧污泥床反应器等。
厌氧生物膜法包括：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生 物转盘等。
§15-1 概述
水污染控制工程(下)
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。
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，
温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短 时内温度升降5℃，沼气产量明显下降，波动的幅度过 大时，甚至停止产气。
温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中甲烷 的含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。
温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本 性的破坏，温度一经恢复到原来水平时，处理效率和 产气量也随之恢复。
水污染控制工程(下)
污水的厌氧生物处理
污水的厌氧生物处理污水的处理是保护环境和保障人类健康的重要工作之一。
在污水处理过程中，厌氧生物处理是一种重要的方法，具有高效、经济和环保等优点。
1. 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理是指在缺氧或没有氧气存在的条件下，利用厌氧微生物对有机废水进行处理的过程。
其基本原理是通过厌氧微生物的代谢活动，将有机废水中的有机物质转化为沼气和水。
2. 厌氧生物处理的工艺流程厌氧生物处理的工艺流程包括进水处理、反应器设计、微生物菌群培养和沼气收集等步骤。
2.1 进水处理进水处理是指对进入处理系统的废水进行预处理，主要包括除沉淀、除磷和除氮等工艺。
这些工艺的目的是降低进水中的悬浮物、有机物和营养物质的浓度，以减轻后续处理过程的负荷。
2.2 反应器设计反应器设计是厌氧生物处理的关键环节，主要包括反应器类型、体积和混合方式等。
常见的反应器类型有厌氧池、厌氧滤池和厌氧反应器等。
反应器的体积和混合方式的选择取决于处理规模和废水的特性。
2.3 微生物菌群培养微生物菌群培养是指在反应器内培养适宜的厌氧微生物，以促进有机物质的降解和沼气的。
菌群培养需要注意维持适宜的温度、pH值和营养物质等条件，以提高厌氧处理效果。
2.4 沼气收集沼气是厌氧生物处理的产物之一，该过程需要收集和利用沼气。
沼气中主要成分为甲烷和二氧化碳，可以作为能源利用或其他用途，如发电、供暖和热水等。
3. 厌氧生物处理的优势和应用3.1 优势厌氧生物处理具有以下优势：高效：厌氧微生物对有机废水具有较强的降解能力，可以高效处理高浓度有机废水。
经济：厌氧生物处理过程中产生的沼气可以用作能源，降低能源消耗和处理成本。
环保：厌氧生物处理过程中产生的沼气是一种清洁能源，减少了温室气体排放。
3.2 应用厌氧生物处理广泛应用于各类生活污水、工业废水和农业废水等领域。
在城市污水处理厂和工业废水处理厂中，厌氧生物处理已成为常见的处理技术。
4. 厌氧生物处理的挑战和发展趋势4.1 挑战厌氧生物处理面临以下挑战：技术难题：厌氧生物处理的反应器设计和微生物菌群培养等环节仍存在一定的技术难题，需要进一步研究和探索。
污水的厌氧生物处理
污水的厌氧生物处理污水处理是现代城市运营的重要组成部分，其目的是保障社会公共卫生和保护环境。
污水处理的方法有很多种，其中之一就是厌氧生物处理。
本文将介绍厌氧生物处理的原理、工艺和应用。
一、厌氧生物处理的原理厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物在缺氧条件下将有机物转化为沼气和污泥的处理方式。
厌氧微生物是一种需氧物质分解的微生物，它们不需要氧气参与，在缺氧环境下能够利用有机物进行呼吸新陈代谢，产生沼气和污泥。
其原理是通过厌氧消化反应，利用厌氧微生物对污水中的有机物进行生物降解，并在消化过程中产生沼气和污泥。
二、厌氧生物处理的工艺1. 厌氧消化池：包括前处理池、消化池和后处理池三个部分，其中前处理池主要进行污水的初步处理，使污水pH值和有机物浓度等达到适宜的条件，消化池是微生物生长繁殖和代谢转化的主要区域，而后处理池则是沼气替换的主要区域。
2. UASB工艺：UASB是上升式厌氧消化池的缩写，主要是通过污水内的有机物质来维持微生物的生存及生长繁殖，在尽量减少经济投入和能耗而达到高效处理的目的。
3. IC工艺：IC 是内循环式厌氧消化池的缩写，是一种厌氧处理工艺，其原理是利用内循环技术，使污水循环流动，达到污水中有机物质和污泥高效接触的目的。
4. EGSB工艺：EGSB是加强型上升式厌氧消化池的缩写，主要是通过增强反应器内的混合能力，在尽可能短的停留时间内完成水质的提高，大幅度提升厌氧反应的效率。
三、厌氧生物处理的应用1. 适用于高浓度有机物的处理，针对一些污水处理过程中浓度较高的有机物或含重金属的废水，厌氧生物处理技术可以更加高效的完成处理过程。
2. 适用于新型的水源污染处理技术：随着人民生活水平的不断提高以及经济的不断发展，各种新型的水源污染日益增多，这些污染物由于种类多、浓度大、生化难度大，使得传统的水质处理方法显得单一、制约性大，而厌氧生物处理技术则在这种情况下有着很强的应用价值，可以处理一些难处理的污染物。
污水处理厌氧生物处理方法
污水处理厌氧生物处理方法污水处理是现代社会生活中非常重要的环保措施之一。
在污水处理的过程中，厌氧生物处理方法是一种广泛使用的技术。
本文将对污水处理厌氧生物处理方法进行探讨，旨在深入了解该技术的原理、优势以及应用领域。
首先，我们来了解什么是厌氧生物处理方法。
厌氧生物处理方法是一种在缺氧条件下利用厌氧菌来分解有机废物的技术。
与好氧处理相比，厌氧处理方法具有更高的抗冲击负荷能力和能耗较低的优势。
它可以有效地处理各类废水，如生活污水、工业废水以及农业废水等。
厌氧生物处理方法的原理主要包括三个环节：厌氧菌的附着生长、废物的分解以及产气反应。
首先，厌氧菌需要以附着生长的方式存在于污水中，通常采用填料或生物膜来提供大量的活性菌群。
其次，有机废物在无氧环境下被厌氧菌分解，产生甲烷等有机气体和稳定的有机物。
最后，产生的气体通过气液分离设备分离出来，并作为能源进行回收利用。
那么，厌氧生物处理方法相比于其他处理方法有哪些优势呢？首先，由于采用厌氧生物处理方法不需要供氧设备，能耗较低。
这对于降低运营成本和减少对外部能源的依赖有重要意义。
其次，厌氧生物处理方法的反应器体积相对较小，占地面积小。
这对于城市生活空间有限的情况下，尤为重要。
再者，厌氧生物处理方法对于原水污染物的适应性较强，可以处理含有高浓度有机物的废水，适用于多种不同的行业。
厌氧生物处理方法在各个领域中都有广泛的应用。
首先，在城市生活污水处理领域，厌氧生物处理方法被广泛采用。
通过科学合理的设计和运营，可以有效地提高污水处理效率并满足排放标准。
其次，在工业废水处理领域，厌氧生物处理方法也被广泛应用。
很多工业企业产生的废水含有大量有机物，采用厌氧生物处理方法可以高效处理这些废水，达到环保排放要求。
此外，厌氧生物处理方法还被应用于农业废水处理、农田灌溉以及生物能源的开发利用等领域，发挥了重要的作用。
虽然厌氧生物处理方法具有许多优势，但是也存在着一些挑战和限制。
首先，厌氧反应器的操作相对复杂，需要精确控制温度、pH值以及反应时间等因素。
污水的厌氧生物处理
污水的厌氧生物处理污水的厌氧生物处理1. 简介污水的处理是保护环境和水资源的重要措施。
厌氧生物处理技术是一种处理高浓度有机废水的方法，通过利用厌氧微生物降解有机物质，达到净化水质的目的。
本文将详细介绍污水的厌氧生物处理技术。
2. 厌氧生物处理原理厌氧生物处理是在缺氧或无氧条件下进行的生物降解过程。
在这种环境下，厌氧微生物利用有机物作为电子受体，将有机物转化为产气、产酸、产醇等中间产物，并最终甲烷、二氧化碳等稳定的无机物质。
污水的厌氧生物处理主要包括两个过程：厌氧消化和厌氧反硝化。
- 厌氧消化：在无氧环境中，厌氧微生物通过酸化和产酸作用，将有机废物分解为氢、二氧化碳和醋酸等中间产物。
在此过程中，产生的氢和挥发性脂肪酸可以被其他厌氧微生物利用。
- 厌氧反硝化：厌氧反硝化是指厌氧微生物在无氧条件下利用硝酸盐作为电子受体，将有机物质转化为沉积物和氮气。
这个过程通常发生在厌氧硝化反硝化的反应器内。
3. 厌氧生物反应器厌氧生物处理系统主要包括三种类型的反应器：厌氧消化池、厌氧滤池和厌氧反硝化反应器。
- 厌氧消化池：厌氧消化池是污水处理系统的第一步，其目的是将有机废物转化为可被厌氧微生物降解的中间产物，如挥发性脂肪酸、氢和二氧化碳等。
该池通常具有较高的生物活性和有机负荷。
- 厌氧滤池：厌氧滤池是在厌氧消化池之后的处理步骤。
在该滤池中，通过过滤媒体（如砂、炭等）来增加生物附着面积，促进厌氧微生物的生长和降解有机物质。
- 厌氧反硝化反应器：厌氧反硝化反应器是在厌氧滤池之后的最后一步处理。
该反应器中的厌氧微生物利用硝酸盐作为电子受体，将有机废物转化为沉积物和氮气。
4. 厌氧生物处理的优势和应用厌氧生物处理技术具有以下优势：- 厌氧生物处理系统对于高浓度有机废水具有较好的适应性；- 操作和管理相对简单，运行成本较低；- 可利用产生的沼气用作能源；- 对于有机物质的降解效率高。
厌氧生物处理技术广泛应用于以下领域：- 工业废水处理：特别是纸浆造纸、制药、食品加工等行业的废水处理；- 城市污水处理：适用于大型污水处理厂和小型污水处理站；- 农田废水处理：可将农田废水中的有机物质转化为肥料；- 养殖废水处理：适用于养殖场的废水处理。
污水的厌氧生物处理
第二阶段：气化阶段，由低分子的 有机酸经微生物作用转化为气体， 气体类似沼泽散发的气体，可称沼 气，主体是CH4，CO2也相当多， 还有微量H2、H2S等，因此气化阶 段常称甲烷化阶段。
与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为 受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢 体。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 (fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌
(acetogenic bacteria)和产甲烷细菌(methanogenic
bacteria)的联合作用完成。参与消化的细菌，酸化
阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼
性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌。
新的研究成果阐明厌氧消化经历四个阶段
（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）
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。
乙酸化 乙酸细菌
乙酸
甲烷化 甲烷细菌
甲烷细菌
CH4
CH4
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 或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的l/3 后者约占2/3。
上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在 含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为 主的废水中，水解易成为速度限制步骤；
简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均
能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的
废水，产甲烷易成为限速阶段。
甲烷菌的微生物学特征
简介：甲烷菌属于古菌中的一类。
古 菌 （Archaeobacteria）与原核生物
极其接近。研究利用基因分析手段（DNA的
污水的厌氧生物处理
污水的厌氧生物处理正文：1、概述1.1 研究背景污水处理是现代城市和工业发展中的重要环节。
传统的生物处理方法主要采用厌氧处理和好氧处理相结合的方式，其中厌氧生物处理作为重要的一种方式，具有较高的效率和经济性。
本文将对污水的厌氧生物处理进行详细探讨。
1.2 研究目的本文的目的是探讨污水的厌氧生物处理的原理、方法和应用，阐述其优势和局限性，为实际应用提供科学依据。
2、厌氧生物处理的原理2.1 厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理是利用厌氧微生物在缺氧或无氧条件下对有机物进行降解和转化的过程。
在厌氧环境中，某些微生物通过酶的作用将有机物分解为有机酸、氨基酸等中间产物，最终甲烷和二氧化碳。
2.2 厌氧微生物的分类厌氧微生物主要包括厌氧古菌、厌氧细菌和厌氧真菌等。
它们具有不同的代谢途径和对底物的选择性，对厌氧生物处理的效果产生重要影响。
2.3 厌氧反应器的类型常见的厌氧反应器包括厌氧池、厌氧滤池、厌氧塔等。
根据反应器的不同结构和运行方式，可以实现不同的处理效果。
3、厌氧生物处理的方法3.1 厌氧消化厌氧消化是指将有机废水中的有机物经过厌氧生物菌群的降解和转化，产生甲烷和二氧化碳的过程。
厌氧消化主要适用于有机废水的处理和能源回收。
3.2 厌氧颗粒污泥工艺厌氧颗粒污泥工艺是利用特定条件下形成的厌氧颗粒污泥来处理废水的一种方法。
厌氧颗粒污泥具有高效的污水处理能力和良好的沉降特性。
3.3 厌氧一体化工艺厌氧一体化工艺是将厌氧消化和好氧生物处理相结合的一种处理方法。
通过在同一个反应器内进行连续的好氧和厌氧处理，可以达到高效处理废水的效果。
4、厌氧生物处理的应用4.1 厌氧生物处理在城市污水处理中的应用厌氧生物处理在城市污水处理中具有广泛的应用前景。
通过合理设计和运营厌氧生物反应器，可以有效去除污水中的有机物和氮磷等污染物。
4.2 厌氧生物处理在工业废水处理中的应用厌氧生物处理在工业废水处理中有着独特的优势。
不仅可以高效降解有机废水，还可以回收废水中的可回收物质，降低处理成本。
污水生物处理-厌氧UASB
（一） 概述
4、厌氧生物的分类
（5）两相厌氧法 将水解酸化过程和甲烷 化过程分开在两个反 应器内进行，从而使 两类微生物都各自在 最佳的条件下繁殖， 进行厌氧消化。
（一）概述
4、厌氧生物的分类
（6）水解（酸化）法 水解是生物胞外分子的 生物催化反应，大分 子物质的锻炼和水溶。 酸化是一种发酵过程。
（一） 概述
4、厌氧生物的分类
（2）厌氧生物滤池
同好氧生物滤池，池内放 填料，池顶密封，滤料 一般粒径在40mm左右， 有碎石、卵石，也可以 用塑料填料。
沼气
填料
出 水
布水系统
进水
升流式厌氧生物滤池
沼气 进水 布水系统
填料
出水
降流式厌氧生物滤池
（一） 概述
4、厌氧生物的分类
（3）上流式厌氧污泥床（UASB）
（一） 概述
4、厌氧生物的分类
（3）上流式厌氧污泥床（UASB）
颗粒污泥的扫描电镜照片（运行180天）—— 产甲烷丝菌
（一） 概述
4、厌氧生物的分类
（4）厌氧流化床
反应器内填充细小的固 体颗粒载体。载体宜 采用轻质粗细的，常 用的有石英砂、无烟 没煤、活性碳、聚氯 乙烯颗粒、陶粒、沸 石等。粒径一般为 200～1000um。
pH：5.5～6.5；水温：10～20℃；底物的种类和形态；污泥 生物固体停留时间；水力停留时间。
（二）上流式厌氧污泥床反应器
1、UASB的结构
UASB反应器主要包括厌氧污泥床、 悬浮污泥层，三相分离器和配水 系统组成。污泥浓度达到 40000～80000mg/L。 污泥床的溶剂一般占整个UASB反应 区的30％左右。SVI10～20mL/g. 污泥悬浮层占整个UASB反应区的70％，污泥浓度15000～ 30000mg/L。
废水的厌氧生物处理(污水、污泥)
③当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，pH＞7.5是碱性发 酵状态，是低效发酵状态。 Ⅲ、温度控制——发酵要求较高的温度，每去除8000mg/L的COD 所产沼气，能使水温升高10℃，一般工艺设计中温消化30～35℃。 Ⅳ、pH的控制——当液料pH＜6.5或高于8.0，则要调整液料pH。 pH＜6.8～7，应减少有机负荷率， pH＜6.5，应停止加料，必要时加入石灰中和。
二、 厌氧反应器
厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工艺、 上流式厌氧污泥床反应器等。 厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床、 厌氧生物转盘等。
1、普通厌氧消化池
普通消化池又称传统或常规消化池。 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：池内机械搅拌；沼气搅拌； 循环消化液搅拌。
二、厌氧消化原理
1、厌氧消化的生化阶段 第Ⅰ阶段——水解产酸阶段 污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、 炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、 脂肪水解生成氨和胺，多肽等（所以有的书又把水解产酸分为二个阶段）。 第Ⅱ阶段——厌氧发酵产气阶段 第（1）阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷 菌的作用下，通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以 在水解酸化阶段COD、BOD值变化不很大，仅在产气阶段由于构成COD或 BOD 的有机物多以CO2和H4的形式逸出，才使废水中COD、BOD明显下降。
废水的厌氧生物处理(污水、污泥)
废水的厌氧生物处理(污水、污泥)废水的厌氧生物处理(污水、污泥)1. 引言废水处理是一项重要的环境保护任务，而其中的厌氧生物处理技术在去除废水中有机物的过程中起到了关键作用。
本文将介绍废水的厌氧生物处理技术，重点关注污水和污泥的处理过程。
2. 厌氧生物处理的原理厌氧生物处理是指在缺氧或无氧条件下，利用厌氧细菌将有机物降解为无机物的过程。
该过程分为三步：酸化、产气和甲烷化。
2.1 酸化在厌氧条件下，厌氧细菌将有机物分解为低分子有机物，如醇、酸和醛。
这些有机物反应性较高，可进一步参与产气和甲烷化反应。
2.2 产气酸化产生的低分子有机物经过厌氧发酵反应，进一步分解为二氧化碳、甲酸、乙酸、氢气、乙醇等可溶解气体和胞外多聚物。
其中，氢气和二氧化碳是产气的关键产物。
2.3 甲烷化产气过程中的氢气和二氧化碳被甲烷菌利用，通过甲烷发酵反应甲烷，产生水和二氧化碳。
“丙烷”和“丁烷”等较长链烷烃也可，但产率较低。
3. 废水的厌氧生物处理技术废水的厌氧生物处理技术主要包括厌氧池处理和厌氧滤池处理两种形式。
3.1 厌氧池处理厌氧池处理通常通过在封闭池中收集并处理废水，以便在无氧环境下进行厌氧生物降解过程。
该技术适用于有机物含量较高的废水处理，具有处理效果好、占地面积小等优点。
3.2 厌氧滤池处理厌氧滤池处理是通过在滤料上生长固定化的厌氧细菌来处理废水。
滤料中的微生物能够在滤料表面形成生物膜，提供了厌氧菌的附着点和底物供给。
这种处理方法适用于高悬浮物废水或高有机物浓度的处理。
4. 污泥的厌氧处理废水处理过程中产生的污泥也需要进行处理，以减少对环境的影响。
污泥厌氧处理主要有两种方法：厌氧消化和厌氧堆肥。
4.1 厌氧消化厌氧消化是将污泥在无氧条件下通过微生物降解，产生可用于生物肥料或能源的沼气和液体肥料。
厌氧消化可以有效地减少污泥的体积和质量，回收能源。
4.2 厌氧堆肥厌氧堆肥是将污泥与废弃物一起进行堆肥的过程。
通过堆肥过程中的厌氧发酵，可以降解有机物质，减少污泥的体积和对环境的影响。
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厌氧生化法的优点：
（1）应用范围广 因供氧限制，好氧法一般适用于中、低浓 度有机废水的处理，而厌氧法适用于中、高浓 度有机废水。 有些有机物对好氧生物处理法来说是难降 解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体 有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。
(2)能耗低
好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着
⑤在H2和H2O存在时，巴氏甲烷八叠球菌 (Methanosarcina barkerii)与甲酸甲烷 杆菌(Methanobacterium formicicum) 能将CO还原形成甲烷。
巴氏甲烷八叠球菌
3H2+CO 2H2O+4CO
甲酸甲烷杆菌
CH4+H2O
CH4+3CO2
几种物质沼气发酵的产气量
研究表明： • 有28％的甲烷来自H2的氧化和CO2的还 原。72％的甲烷来自乙酸盐的裂解。由 于大部分甲烷和二氧化碳逸出，氨(NH3) 以亚硝酸铵(NH4NO2)、碳酸氢铵 (NH4HCO3)形式留在污泥中，它们可中 和第一阶段产生的酸，为产甲烷菌创造 了生存所需的弱碱性环境。氨可被产甲 烷菌用作氮源。
物 质 沼气／mL CH4／％ CO2／％ 乙醇 974 75 25 纤维素 脂 肪 蛋白质 830 50 50 1250 68 32 704 71 29
• 影响废水厌氧消化处理效果的因素：
– 厌氧活性污泥中微生物的种类、组成、 结构及污泥的颗粒大小。
– 能保证微生物生长条件的、结构好的厌 氧消化池。
414CH3OH 314CH4+CO2+2H2O 施大特曼(stadtman)和巴克尔(Barker) 及庇涅(Pine)和维施尼(vishhnise) 1951和1957年用14C示踪原子标记乙酸 的甲基碳原子
证明甲烷是由甲基直接形成
1949年，施大特曼和巴克尔于用同位素14CO2
使乙醇和丁醇氧化，产生带同位素14C的甲烷，证
最根本、最重要的是微生物的种类 和组成。
3
厌氧法的工艺和设备
按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法 (anaerobic activated sludge)和厌氧生物膜法 (anaerobic slime)； 按投料、出料及运行方式分为分批式(batch)、 连续式(continuous)和半连续式(semi-continuous)； 根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在 同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为 一步厌氧消化(one stage digestion)与两步厌氧消化 (two stage digestion)等 厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工 艺、上流式厌氧污泥床反应器等。
甲烷发酵理论与机制
• 甲烷发酵理论先后提出了二阶段、 三阶段和四阶段发酵理论。
• 目前应用较多的仍是布赖恩特
(Bryant)于1979年提出的四阶段 的发酵理论：
第一阶段：有机酸的产生
• 水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化 成有机酸：
– 纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为丙 酮酸； – 将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸 和氨；
乙酸化 乙酸细菌
乙酸
甲烷化 甲烷细菌
甲烷细菌
CH4
CH4
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 或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的l/3 后者约占2/3。
上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在 含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为 主的废水中，水解易成为速度限制步骤；
明甲烷可由CO2还原形成。
②由醇的氧化使二氧化碳还原形成甲烷及有机酸
2CH3CH2 OH+14CO 2C3H7CH2OH+14CO2
2
14CH
4+2CH3COOH
14CH
4+2C3H7COOH
③脂肪酸有时用水作还原剂或供氢 体产生甲烷 2C3H7COOH+CO2+2H2O
CH4+4CH3COOH
1906 年索根(Soehnge，)及费舍尔 (Fisher)观察到： ④利用H2使CO2还原形成甲烷 4H2+CO2 CH4+2H2O
烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物质的
过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion) 。 对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过 程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称液 化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；在常温 下，整个过程历时半年以上。
传统的厌氧消化理论为两阶段理论
消化 细胞合成
Байду номын сангаас消化
酶
新细胞
厌氧消化四阶段
复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段 水解阶段、发
酵阶段（又称酸化阶段）、 产乙酸阶段、产甲烷阶 段
框图表示见下图
1．水解阶段
在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物
2．发酵阶段
梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化 合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧 化碳、氢气、氨等
– 硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的 细菌；
第二阶段：乙酸和氢气的产生
• 产生过程
产氢和产乙酸细菌群进一步把第一
阶段的产物分解为乙酸和氢气；
硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的
细菌将第一阶段发酵的三碳以上的 有机酸、长链脂肪酸、芳香族酸及 醇等分解为乙酸和氢气。
第三阶段：甲烷的产生
• 微生物：两组生理不同的专性厌氧的 产甲烷菌群 – 一组将H2和CO2合成CH4或CO和H2 合成CH4； – 另一组将乙酸脱羧生成CH4和CO2； 或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解 为CH4。
复杂有机物
1水解 2发酵
脂肪酸
3产乙酸 硫酸盐还原
H2 + CO2
4产甲烷
乙酸
4产甲烷
硫酸盐还原
CH4 + CO2
硫酸盐还原
H2S+ CO2
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。
第一阶段：酸化阶段，最显著的特征是液态污泥的 pH值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大
分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，
在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水
分子等液态产物和CO2、H2、NH3、H2S等气体分子，
气体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。 低pH值有抑制细菌生长的作用，NH3的溶解产物 NH4OH有中和作用。
– 脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，例如乙 酸、丙酸、丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二 氧化碳、氢、氨和硫化氢等。
• 微生物群落是水解、发酵性细菌群， 有专性厌氧的:
梭菌属(Clostridium) 拟杆菌属(Bacteriodes) 丁酸弧菌属(Butyrivibrio) 真细菌(Eubacterium) 双歧杆菌属(Bifidobacterium) 革兰氏阴性杆菌
污水的厌氧生物处理 The Anaerobic Processes
1 概述 2 厌氧法的基本原理 3 厌氧法的工艺和设备 4 厌氧法的影响因素
5 分段厌氧处理法
1概述
污水厌氧生物处理的发展过程 早期发展 1881~1950年 第二代厌氧反应器 1955年开发了厌氧接触法新工艺，标志着 现代厌氧反应器的开端。 第三代厌氧反应器 1980年Switzenbaum等推出了厌氧附着 膜膨胀床反应器（AAFEB）,还有厌氧流化床 （AFB）。
古菌的特点
形
态：薄、扁平、直角几何形态； 谢：特殊的辅酶，代谢多样性；
细胞结构：组分特异性；含有内含子； 代 呼吸类型：多为厌氧； 繁殖速度：比细菌慢； 生活习性：适应极端环境。
古菌的分类
按照生活习性和生理特性分为三大类： 产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌 《伯杰氏系统细菌学手册》分为五大群： 产甲烷古菌，古生硫酸盐还原菌， 极端嗜盐菌，无细胞壁古生菌， 极端嗜热硫代谢菌
兼性厌氧的有:
链球菌 肠道菌
• 据研究，每mL下水污泥中含有水解、 发酵性细菌108~109个，每克挥发性 固体含1010~1011个，其中蛋白质水 解菌有107个，纤维素水解菌有105 个。
第二阶段：乙酸和氢气的产生
微生物群落：
– 微生物群落为产氢、产乙酸细菌；
只有少数被分离出来。
简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均
能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的
废水，产甲烷易成为限速阶段。
甲烷菌的微生物学特征
简介：甲烷菌属于古菌中的一类。
古 菌 （Archaeobacteria）与原核生物
极其接近。研究利用基因分析手段（DNA的
G+C%，16SrRNA碱基顺序比较）发现，有 一些特点与真核生物相同。
好氧法一般要求BOD:N:P为l00:5:1，而厌氧法
的BOD:N:P为l00:2.5:0.5，对氮、磷缺乏的工业废 水所需投加的营养盐量较少。 （4）有杀菌作用 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废
水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。
（5）污泥易贮存 厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以 季节性或间歇性运转。
第二阶段：气化阶段，由低分子的 有机酸经微生物作用转化为气体， 气体类似沼泽散发的气体，可称沼 气，主体是CH4，CO2也相当多， 还有微量H2、H2S等，因此气化阶 段常称甲烷化阶段。
厌氧消化两阶段示意图
第一阶段 普通厌氧菌 细胞合成 碳水化合物、 脂肪、蛋白 质 有机酸、 乙醇、乙 醛 第二阶段 绝对厌氧菌 甲烷 二氧化碳