废水厌氧生物处理过程
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废水厌氧生物处理过程 设计与优化
王广权
主要内容
• • • • • • • 一、厌氧生物处理过程及其特征 二、厌氧消化微生物 三、厌氧生物处理的影响因素 四、厌氧消化工艺的发展及其应用 五、升流式厌氧污泥床反应器的设计 六、升流式厌氧污泥床反应器的启动和应用 七、第三代厌氧反应器
一、厌氧生物处理过程及其特征
三、厌氧生物处理的影响因素
•
由于产甲烷菌对环境因素的影响较非产甲烷 菌 ( 包括发酵细菌和产氢产乙酸细菌 ) 敏感得多， 产甲烷反应常是厌氧消化的控制阶段。 • 影响因素包括： • 温度、PH、氧化还原电位、有毒物质 • 食料/微生物比、营养
1．温度
• 温度对厌氧微生物的影响尤为显著；厌氧细菌可分 为嗜热菌（或高温菌）、嗜温菌（中温菌）； • 厌氧消化分为：高温消化（55°C 左右）和中温消 化（35°C 左右）；化的反应速率约为中温消化的 1.5~1.9 倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较 低；当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时， 高温消化可取得较好的卫生效果，消化后污泥的脱 水性能也较好； • 随着新型厌氧反应器的开发研究和应用，温度对厌 氧消化的影响不再非常重要（新型反应器内的生物 量很大），因此可以在常温条件下（ 20~25 ° C ） 进行，以节省能量和运行费用
wenku.baidu.com
二、厌氧消化微生物
• (一)发酵细菌(产酸细菌)
• 主要包括梭菌属 (Clostridigm) 、似杆菌属 (Bacteroides) 、 丁 酸 弧 菌 属 (Butyrivibrio) 、 真 细 菌 属 (Eubacterium) 和 双 歧 杆 菌 属 (Bifidobacterium)等。
• 三阶段理论是对厌氧生物处理过程较全面和较准 确的描述。 • 几乎与Bryant提出三阶段理论的同时， Zeikus(1979)在第一届国际厌氧消化会议上提 出了四种群说理论。
四种群说理论
• 复杂有机物厌氧消化过程有四种群厌氧微生物 参与，四种群即是： • 水解发酵菌， • 产氢产乙酸菌， • 同型产乙酸菌（又称耗氢产乙酸菌）， • 以及产甲烷菌。
3．不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质
•
以工业废水或废弃物为发酵原料时，其中可能 含有酚类、苯甲酸、氰化物、长链脂肪酸、重金 属等对于产甲烷细菌有毒害作用的物质。 • 不产甲烷细菌中有许多种类能裂解苯环、降解氰 化物等从中获得能源和碳源。这些作用不仅解除 了对产甲烷细菌的毒害，而且给产甲烷细菌提供 了养分。 • 此外，不产甲烷细菌的产物硫化氢，可以与重金 属离子作用生成不溶性的金属硫化物沉淀，从而 解除一些重金属的毒害作用
第二阶段 产氢、产乙酸阶段
• 由一类专门的细菌，称为产氢产乙酸菌， 将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、 H2和C02。
第三阶段 产甲烷阶段
• 由产甲烷细菌利用乙酸和H2、C02，产生CH4。 • 研究表明，厌氧生物处理过程中约有70%CH4产 自乙酸的分解， • 其余少量则产自H2和CO2的合成。
发酵细菌大多数为专性厌氧菌，但 也有大量兼性厌氧菌。 • 除发酵细菌外，在厌氧消化的发酵阶 段，也可发现真菌和为数不多的原生动 物。
•
(二)产氢产乙酸菌
• 近年来的研究所发现的产氢产乙酸菌包括互营单 孢 菌 属 (Syntrophomonas) 、 杆 菌 属 (Syntrophobacter) 、梭菌属 (Clostridium) 、暗杆 菌属(Petobacter)等。
• 1、原理 • 厌氧生物处理过程又称厌氧消化，是在厌氧条件 下由活性污泥中的多种微生物共同作用，使有机 物分解并生成CH4和CO2的过程。
2、厌氧生物处理过程
• • • • 人们对有机物厌氧消化的认识不断深化： 两段说 三段说 四种群说
两段说
• 1930年Buswell 和Neave 肯定了Thumm 和 Reichie(1914)与Imhoff(1916)的看法，把有机物厌 氧消化过程分为: • 酸性发酵和碱性发酵两个阶段。
例如：降解乙醇 CH3CH2OH十H2O
→CH3COOH+2H2
5．不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的 pH值
•
在厌氧发酵初期，不产甲烷细菌首先降解原料 中的糖类、淀粉等物，产大量的有机酸，产生的 二氧化碳也部分溶于水，使发酵液的pH明显下降。 • 而此时，一方面不产甲烷细菌类群中的氨化 细菌迅速进行氨化作用，产生的氨中和部分酸； 另一方面，产甲烷细菌利用乙酸、甲酸、氢和二 氧化碳形成甲烷，消耗酸和二氧化碳。 • 因此，两个类群的共同作用使pH稳定在一个 适宜范围内。
(二)产氢产乙酸菌
• 上述反应只有在乙酸浓度低、液体中氢分压也很 低时才能完成。 • 产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧 菌。
(三)产甲烷细菌
• • • •
产甲烷菌大致可分为两类： 一类主要利用乙酸产生甲烷； 另一类数量较少，利用氢和CO2合成生成甲烷。 也有极少量细菌，既能利用乙酸，也能利用氢。
(三)产甲烷细菌
• 以下是两个典型的产甲烷反应： • 利用乙酸
• CH3COOH →CH4+CO2 • 利用H2和CO2 • 4H2十CO2—→CH4+2H2O •
(三)产甲烷细菌
• 产甲烷菌都是绝对厌氧细菌，要求生活环境的 氧化还原电位在－150～－400mV范围内。 • 氧和氧化剂对产甲烷菌有很强的毒害作用。 • 产甲烷菌的增殖速率慢，繁殖世代期长，甚至 达4～6d。 • 因此，在一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的 控制阶段。 •
3、厌氧生物处理的主要特征
• ③对温度、pH等环境因素更为敏感。 • 厌氧细菌可分为高温菌和中温菌两大类， 其适宜的温度范围分别为 55℃左右和35℃ 左右。、 • 如温度降至 10℃以下，厌氧微生物的活动 能力将非常低下。 • 而好氧微生物对温度的适应能力较强，在 5℃以上的温度条件下均能较好地发挥作用。 • 产甲烷菌的最适pH范围也较好氧菌为小。
• 四种群说有机物厌氧降解示意图
有硫酸盐存在条件下葡萄糖的厌氧消化
3、厌氧生物处理的主要特征
• 与好氧生物处理相比较，厌氧生物处理的主要特征有： • ①能量需求大大降低，还可产生能量。 • 因为厌氧生物处理不要求供给氧气，相反却能生 产出含有 50% ～ 70% 甲烷 (CH4) 的沼气，含有较高 的热值(约为21000 ～25000Kg/m3)，可用作能源。 • 为去除1kgCOD，好氧生物处理大约需消耗0.5～ 1.0kW· h电能。 • 而厌氧生物处理每去除1kgCOD大约能产生 3.5kW· h电能。
4．产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制
•
不产甲烷细菌的发酵产物可以抑制其本身的不 断形成。氢的积累可以抑制产氢细菌的继续产氢， 酸的积累可以抑制产酸细菌继续产酸。 • 在正常的厌氧发酵中，产甲烷细菌连续利用由不 产甲烷细菌产生的氢、乙酸、二氧化碳等，使厌 氧系统中不致有氢和酸的积累，就不会产生反馈 抑制，不产甲烷细菌也就得以继续正常的生长和 代谢。
(二)产氢产乙酸菌
• 这类细菌能把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸 和H2。其反应如下： • 降解乙醇 • CH3CH2OH十H2O →CH3COOH+2H2 • 降解丙酸 • CH3CH2COOH 十 2H2O →CH3COOH+3H2+CO2 • 降解丁酸 • CH3CH2CH2COOH+2H2O →2CH3COOH+2H2
3、厌氧生物处理的主要特征
②污泥产量极低 • 因为厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低 得多。 • 一般，厌氧消化中产酸细菌的产率 (VSS/COD)为0.15～0.34，产甲烷细菌为 0.03左右，混合菌群的产率约 0.17； 好氧微生物的产率约为0.25 ～0.6。
3、厌氧生物处理的主要特征
• 因此，去除每千克COD， • 好氧生物处理的污泥产量约为250～600g VSS； • 而厌氧生物处理的污泥产量仅为180～200gVSS。
• 这类细菌的主要功能是先通过胞外酶的作 用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。 • 不溶性有机物 可溶性有机物 • 可溶性的大分子有机物 小分子
•
研究表明，该类细菌对有机物的水解 过程相当缓慢，pH 和细胞平均停留时间等 因素对水解速率的影响很大。 • 因此，当处理的废水中含有大量难水解 的类脂时，水解就会成为厌氧消化过程的 限速步骤。 • 但产酸的反应速率较快，并远高于产 甲烷反应。
高温消化 低温消化
•
可见，厌氧消化速率随温度的变化比较复杂， 在厌氧消化过程中存在着两个不同的最佳稳度范 围： • 一为55℃左右，一为35℃左右。 • 厌氧微生物分为嗜热菌 ( 高温细菌 ) 和嗜温菌 ( 中温细菌 ) 两大类，相应的厌氧消化则被称为高 温消化(55℃左右)和中温消化(35℃左右)。
2.pH
• 产甲烷菌最适pH范围为6.8～7.2。在pH=6.5以下 或 pH=8.2 以上的环境中，厌氧消化会受到严重 的抑制，这主要是对产甲烷菌的抑制。 • 水解细菌和产酸菌也不能承受低pH的环境。
•
• • •
•
厌氧发酵体系中的pH 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。 影响酸碱平衡的主要参数： 挥发性脂肪酸、碱度和CO2含量。 但产甲烷细菌的作用会产生HCO3－，使系统的 pH回升。 系统中没有足够的HCO3－，将使挥发酸积累， 导致系统缓冲作用的破坏，即所谓的“酸化”。
• 高温消化的反应速率约为中温消化的1.5～1.9 倍，产气率也高。 • 但气体中甲烷所占百分率却较中温消化为低。 • 当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥 时，采用高温消化可取得较理想的卫生效果， 消化后污泥的脱水性能也较好。
• 在工程实践中，当然还应考虑经济因素，采用高 温消化需要消耗较多的能量，当处理废水量很大 时，往往不宜采用。 • 随着各种新型厌氧反应器的开发，温度对厌氧消 化的影响由于生物量的增加而变得不再显著。 • 因此处理废水的厌氧消化反应常在常温条件 (20—25℃)下进行，以节省能量的消耗和运行费 用。
(四)厌氧微生物群体间的关系
• 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，但又相互 制约。 1 、不产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长和产 甲烷所需要的基质 • 不产甲烷细菌把各种复杂的有机物质，如碳 水化合物、脂肪、蛋白质等进行厌氧降解， 生成游离氢、二氧化碳、氨、乙酸、甲酸、 丙酸、丁酸、甲醇、乙醇等产物。 丙酸、丁酸、乙醇等又可被产氢产乙酸菌转 化为氢、二氧化碳、乙酸等。
• 所以，不产甲烷细菌通过其生命活动为产甲 烷细菌提供了合成细胞物质和产甲烷所需的 碳前体和电子供体、氢供体和氮源。 • 产甲烷细菌充当厌氧环境有机物分解中微生 物食物链的最后一个生物体。
2．不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件
• 厌氧发酵初期，由于加料使空气进入发酵池，原 料、水本身也携带氧气，这对产甲烷细菌是有害 的。 • 不产甲烷细菌类群中那些需氧和兼性厌氧微生物 将其去除。 • 各种厌氧微生物对氧化还原电位的适应不相同， 通过它们有顺序地交替生长和代谢活动，使发酵 液氧化还原电位不断下降，逐步为产甲烷细菌生 长和产甲烷创造适宜的氧化还原条件。
温度对微生物活性的影响
3、厌氧生物处理的主要特征
• ④处理后废水有机物浓度高于好氧处理。 • ⑤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。 • 厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的 微生物协同工作的一个连续的微生物学过程， 远比好氧生物处理中的微生物过程复杂。
两段说
• 两阶段厌氧消化过程
两段说中PH变化
• 有机物厌氧消化过程中pH的变化
三阶段理论
• 1979年布利安特(Bryant)等人提出了厌氧消化 的三阶段理论。 • 三阶段理论认为，厌氧消化过程是按以下步骤进 行的：
• 三阶段厌氧消化过程
第一阶段，水解、发酵阶段
• •
复杂有机物在微生物作用下进行水解和发酵。 例如，多糖先水解为单糖，再通过酵解途径 进一步发酵成乙醇和脂肪酸，如丙酸、丁酸、乳 酸等； • 蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生 脂肪酸和氨。
王广权
主要内容
• • • • • • • 一、厌氧生物处理过程及其特征 二、厌氧消化微生物 三、厌氧生物处理的影响因素 四、厌氧消化工艺的发展及其应用 五、升流式厌氧污泥床反应器的设计 六、升流式厌氧污泥床反应器的启动和应用 七、第三代厌氧反应器
一、厌氧生物处理过程及其特征
三、厌氧生物处理的影响因素
•
由于产甲烷菌对环境因素的影响较非产甲烷 菌 ( 包括发酵细菌和产氢产乙酸细菌 ) 敏感得多， 产甲烷反应常是厌氧消化的控制阶段。 • 影响因素包括： • 温度、PH、氧化还原电位、有毒物质 • 食料/微生物比、营养
1．温度
• 温度对厌氧微生物的影响尤为显著；厌氧细菌可分 为嗜热菌（或高温菌）、嗜温菌（中温菌）； • 厌氧消化分为：高温消化（55°C 左右）和中温消 化（35°C 左右）；化的反应速率约为中温消化的 1.5~1.9 倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较 低；当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时， 高温消化可取得较好的卫生效果，消化后污泥的脱 水性能也较好； • 随着新型厌氧反应器的开发研究和应用，温度对厌 氧消化的影响不再非常重要（新型反应器内的生物 量很大），因此可以在常温条件下（ 20~25 ° C ） 进行，以节省能量和运行费用
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二、厌氧消化微生物
• (一)发酵细菌(产酸细菌)
• 主要包括梭菌属 (Clostridigm) 、似杆菌属 (Bacteroides) 、 丁 酸 弧 菌 属 (Butyrivibrio) 、 真 细 菌 属 (Eubacterium) 和 双 歧 杆 菌 属 (Bifidobacterium)等。
• 三阶段理论是对厌氧生物处理过程较全面和较准 确的描述。 • 几乎与Bryant提出三阶段理论的同时， Zeikus(1979)在第一届国际厌氧消化会议上提 出了四种群说理论。
四种群说理论
• 复杂有机物厌氧消化过程有四种群厌氧微生物 参与，四种群即是： • 水解发酵菌， • 产氢产乙酸菌， • 同型产乙酸菌（又称耗氢产乙酸菌）， • 以及产甲烷菌。
3．不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质
•
以工业废水或废弃物为发酵原料时，其中可能 含有酚类、苯甲酸、氰化物、长链脂肪酸、重金 属等对于产甲烷细菌有毒害作用的物质。 • 不产甲烷细菌中有许多种类能裂解苯环、降解氰 化物等从中获得能源和碳源。这些作用不仅解除 了对产甲烷细菌的毒害，而且给产甲烷细菌提供 了养分。 • 此外，不产甲烷细菌的产物硫化氢，可以与重金 属离子作用生成不溶性的金属硫化物沉淀，从而 解除一些重金属的毒害作用
第二阶段 产氢、产乙酸阶段
• 由一类专门的细菌，称为产氢产乙酸菌， 将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、 H2和C02。
第三阶段 产甲烷阶段
• 由产甲烷细菌利用乙酸和H2、C02，产生CH4。 • 研究表明，厌氧生物处理过程中约有70%CH4产 自乙酸的分解， • 其余少量则产自H2和CO2的合成。
发酵细菌大多数为专性厌氧菌，但 也有大量兼性厌氧菌。 • 除发酵细菌外，在厌氧消化的发酵阶 段，也可发现真菌和为数不多的原生动 物。
•
(二)产氢产乙酸菌
• 近年来的研究所发现的产氢产乙酸菌包括互营单 孢 菌 属 (Syntrophomonas) 、 杆 菌 属 (Syntrophobacter) 、梭菌属 (Clostridium) 、暗杆 菌属(Petobacter)等。
• 1、原理 • 厌氧生物处理过程又称厌氧消化，是在厌氧条件 下由活性污泥中的多种微生物共同作用，使有机 物分解并生成CH4和CO2的过程。
2、厌氧生物处理过程
• • • • 人们对有机物厌氧消化的认识不断深化： 两段说 三段说 四种群说
两段说
• 1930年Buswell 和Neave 肯定了Thumm 和 Reichie(1914)与Imhoff(1916)的看法，把有机物厌 氧消化过程分为: • 酸性发酵和碱性发酵两个阶段。
例如：降解乙醇 CH3CH2OH十H2O
→CH3COOH+2H2
5．不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的 pH值
•
在厌氧发酵初期，不产甲烷细菌首先降解原料 中的糖类、淀粉等物，产大量的有机酸，产生的 二氧化碳也部分溶于水，使发酵液的pH明显下降。 • 而此时，一方面不产甲烷细菌类群中的氨化 细菌迅速进行氨化作用，产生的氨中和部分酸； 另一方面，产甲烷细菌利用乙酸、甲酸、氢和二 氧化碳形成甲烷，消耗酸和二氧化碳。 • 因此，两个类群的共同作用使pH稳定在一个 适宜范围内。
(二)产氢产乙酸菌
• 上述反应只有在乙酸浓度低、液体中氢分压也很 低时才能完成。 • 产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧 菌。
(三)产甲烷细菌
• • • •
产甲烷菌大致可分为两类： 一类主要利用乙酸产生甲烷； 另一类数量较少，利用氢和CO2合成生成甲烷。 也有极少量细菌，既能利用乙酸，也能利用氢。
(三)产甲烷细菌
• 以下是两个典型的产甲烷反应： • 利用乙酸
• CH3COOH →CH4+CO2 • 利用H2和CO2 • 4H2十CO2—→CH4+2H2O •
(三)产甲烷细菌
• 产甲烷菌都是绝对厌氧细菌，要求生活环境的 氧化还原电位在－150～－400mV范围内。 • 氧和氧化剂对产甲烷菌有很强的毒害作用。 • 产甲烷菌的增殖速率慢，繁殖世代期长，甚至 达4～6d。 • 因此，在一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的 控制阶段。 •
3、厌氧生物处理的主要特征
• ③对温度、pH等环境因素更为敏感。 • 厌氧细菌可分为高温菌和中温菌两大类， 其适宜的温度范围分别为 55℃左右和35℃ 左右。、 • 如温度降至 10℃以下，厌氧微生物的活动 能力将非常低下。 • 而好氧微生物对温度的适应能力较强，在 5℃以上的温度条件下均能较好地发挥作用。 • 产甲烷菌的最适pH范围也较好氧菌为小。
• 四种群说有机物厌氧降解示意图
有硫酸盐存在条件下葡萄糖的厌氧消化
3、厌氧生物处理的主要特征
• 与好氧生物处理相比较，厌氧生物处理的主要特征有： • ①能量需求大大降低，还可产生能量。 • 因为厌氧生物处理不要求供给氧气，相反却能生 产出含有 50% ～ 70% 甲烷 (CH4) 的沼气，含有较高 的热值(约为21000 ～25000Kg/m3)，可用作能源。 • 为去除1kgCOD，好氧生物处理大约需消耗0.5～ 1.0kW· h电能。 • 而厌氧生物处理每去除1kgCOD大约能产生 3.5kW· h电能。
4．产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制
•
不产甲烷细菌的发酵产物可以抑制其本身的不 断形成。氢的积累可以抑制产氢细菌的继续产氢， 酸的积累可以抑制产酸细菌继续产酸。 • 在正常的厌氧发酵中，产甲烷细菌连续利用由不 产甲烷细菌产生的氢、乙酸、二氧化碳等，使厌 氧系统中不致有氢和酸的积累，就不会产生反馈 抑制，不产甲烷细菌也就得以继续正常的生长和 代谢。
(二)产氢产乙酸菌
• 这类细菌能把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸 和H2。其反应如下： • 降解乙醇 • CH3CH2OH十H2O →CH3COOH+2H2 • 降解丙酸 • CH3CH2COOH 十 2H2O →CH3COOH+3H2+CO2 • 降解丁酸 • CH3CH2CH2COOH+2H2O →2CH3COOH+2H2
3、厌氧生物处理的主要特征
②污泥产量极低 • 因为厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低 得多。 • 一般，厌氧消化中产酸细菌的产率 (VSS/COD)为0.15～0.34，产甲烷细菌为 0.03左右，混合菌群的产率约 0.17； 好氧微生物的产率约为0.25 ～0.6。
3、厌氧生物处理的主要特征
• 因此，去除每千克COD， • 好氧生物处理的污泥产量约为250～600g VSS； • 而厌氧生物处理的污泥产量仅为180～200gVSS。
• 这类细菌的主要功能是先通过胞外酶的作 用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。 • 不溶性有机物 可溶性有机物 • 可溶性的大分子有机物 小分子
•
研究表明，该类细菌对有机物的水解 过程相当缓慢，pH 和细胞平均停留时间等 因素对水解速率的影响很大。 • 因此，当处理的废水中含有大量难水解 的类脂时，水解就会成为厌氧消化过程的 限速步骤。 • 但产酸的反应速率较快，并远高于产 甲烷反应。
高温消化 低温消化
•
可见，厌氧消化速率随温度的变化比较复杂， 在厌氧消化过程中存在着两个不同的最佳稳度范 围： • 一为55℃左右，一为35℃左右。 • 厌氧微生物分为嗜热菌 ( 高温细菌 ) 和嗜温菌 ( 中温细菌 ) 两大类，相应的厌氧消化则被称为高 温消化(55℃左右)和中温消化(35℃左右)。
2.pH
• 产甲烷菌最适pH范围为6.8～7.2。在pH=6.5以下 或 pH=8.2 以上的环境中，厌氧消化会受到严重 的抑制，这主要是对产甲烷菌的抑制。 • 水解细菌和产酸菌也不能承受低pH的环境。
•
• • •
•
厌氧发酵体系中的pH 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。 影响酸碱平衡的主要参数： 挥发性脂肪酸、碱度和CO2含量。 但产甲烷细菌的作用会产生HCO3－，使系统的 pH回升。 系统中没有足够的HCO3－，将使挥发酸积累， 导致系统缓冲作用的破坏，即所谓的“酸化”。
• 高温消化的反应速率约为中温消化的1.5～1.9 倍，产气率也高。 • 但气体中甲烷所占百分率却较中温消化为低。 • 当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥 时，采用高温消化可取得较理想的卫生效果， 消化后污泥的脱水性能也较好。
• 在工程实践中，当然还应考虑经济因素，采用高 温消化需要消耗较多的能量，当处理废水量很大 时，往往不宜采用。 • 随着各种新型厌氧反应器的开发，温度对厌氧消 化的影响由于生物量的增加而变得不再显著。 • 因此处理废水的厌氧消化反应常在常温条件 (20—25℃)下进行，以节省能量的消耗和运行费 用。
(四)厌氧微生物群体间的关系
• 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，但又相互 制约。 1 、不产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长和产 甲烷所需要的基质 • 不产甲烷细菌把各种复杂的有机物质，如碳 水化合物、脂肪、蛋白质等进行厌氧降解， 生成游离氢、二氧化碳、氨、乙酸、甲酸、 丙酸、丁酸、甲醇、乙醇等产物。 丙酸、丁酸、乙醇等又可被产氢产乙酸菌转 化为氢、二氧化碳、乙酸等。
• 所以，不产甲烷细菌通过其生命活动为产甲 烷细菌提供了合成细胞物质和产甲烷所需的 碳前体和电子供体、氢供体和氮源。 • 产甲烷细菌充当厌氧环境有机物分解中微生 物食物链的最后一个生物体。
2．不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件
• 厌氧发酵初期，由于加料使空气进入发酵池，原 料、水本身也携带氧气，这对产甲烷细菌是有害 的。 • 不产甲烷细菌类群中那些需氧和兼性厌氧微生物 将其去除。 • 各种厌氧微生物对氧化还原电位的适应不相同， 通过它们有顺序地交替生长和代谢活动，使发酵 液氧化还原电位不断下降，逐步为产甲烷细菌生 长和产甲烷创造适宜的氧化还原条件。
温度对微生物活性的影响
3、厌氧生物处理的主要特征
• ④处理后废水有机物浓度高于好氧处理。 • ⑤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。 • 厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的 微生物协同工作的一个连续的微生物学过程， 远比好氧生物处理中的微生物过程复杂。
两段说
• 两阶段厌氧消化过程
两段说中PH变化
• 有机物厌氧消化过程中pH的变化
三阶段理论
• 1979年布利安特(Bryant)等人提出了厌氧消化 的三阶段理论。 • 三阶段理论认为，厌氧消化过程是按以下步骤进 行的：
• 三阶段厌氧消化过程
第一阶段，水解、发酵阶段
• •
复杂有机物在微生物作用下进行水解和发酵。 例如，多糖先水解为单糖，再通过酵解途径 进一步发酵成乙醇和脂肪酸，如丙酸、丁酸、乳 酸等； • 蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生 脂肪酸和氨。