废水厌氧生物处理过程
微生物污水处理
微生物污水处理微生物污水处理是一种利用微生物来降解和转化污水中有机物的技术。
它是一种环保、高效、低成本的处理方法，被广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理、农村生活污水处理等领域。
一、微生物污水处理的原理微生物污水处理的原理是利用微生物的代谢活动，将污水中的有机物降解为无机物，从而实现污水的净化。
微生物主要通过以下几个过程来完成污水处理：1. 氧化还原过程：微生物利用污水中的有机物作为能源，在氧化的过程中产生能量和生长所需的物质。
这个过程主要由厌氧和好氧两种微生物完成。
2. 生物吸附：微生物在处理过程中，通过吸附作用将污水中的悬浮物、胶体物质和溶解有机物质吸附到自身表面，从而将污水中的有机物质去除。
3. 沉淀和过滤：微生物在处理过程中，通过生物团聚作用和胞外聚合物的产生，将污水中的悬浮物质和胶体物质会萃成较大的颗粒，从而实现沉淀和过滤的目的。
二、微生物污水处理的工艺流程微生物污水处理通常包括预处理、生物处理和后处理三个阶段。
1. 预处理阶段：主要是对污水进行初步处理，去除大颗粒物质、沉淀物和油脂等。
常用的预处理方法包括格栅、沉砂池、油水分离器等。
2. 生物处理阶段：是微生物污水处理的核心阶段，主要是利用微生物将污水中的有机物质降解为无机物质。
常用的生物处理方法包括活性污泥法、固定化床法、生物膜法等。
- 活性污泥法：将污水与活性污泥混合，通过好氧条件下的氧化反应来降解有机物质。
反应后的污泥通过沉淀和回流的方式循环使用，从而实现对污水的处理。
- 固定化床法：将微生物固定在填料上，通过填料提供的附着面积和氧气传递效果，使微生物在填料上生长和代谢，从而降解污水中的有机物质。
- 生物膜法：利用生物膜将微生物固定在膜表面，通过膜的过滤作用和微生物的附着作用，将污水中的有机物质去除。
3. 后处理阶段：主要是对生物处理后的污水进行进一步处理，去除残留的悬浮物、胶体物质和微生物等。
常用的后处理方法包括沉淀、过滤、消毒等。
废水的厌氧处理PPT课件
厌氧接触法
• 在混合接触池（消化池）后设沉淀池，将沉淀 污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法 （anaerobic contact process)。
厌 氧 接 触 法 工 艺
12 特点
厌氧接触法
特点
通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为 10-15g/L，耐冲击能力强； 消化池的容积负荷较普通消化池高，水力停留时间比 普通消化池大大缩短， 如常温下，普通消化池为 15-30 天，
化床等新型厌氧工艺的有机负荷 在中温下为5-15 kgCOD/(m3· d)， 可高达30 kgCOD/(m3· d)。
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污泥浓度
各种反应器要求的污泥浓度不尽相同，一般介 于10～30gVSS/L之间。 为了保持反应器的生物量不致因流失而减少， 可采用多种措施： 如安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水流 速度和回流污泥量等。
24
厌氧生物转盘示意图
• 特点： 微生物浓度高 勿需处理水回流 生物膜经常保持较高的活性 耐冲击负荷，处理过程稳定性强 可采用多级串连，各级微生物处于最佳生存条件 运行管理方便 盘片成本较高
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厌氧挡板反应器示意图
特点： 反应器启动期短。实验表明接种一个月， 就有颗粒污泥形成，两个月可稳定运行。 避免厌氧滤池等堵塞问题 避免UASB因污泥膨胀而发生污泥流失问 题 不需要搅拌 不需要载体
10
厌氧生物滤池
优点
滤池中的微生物量较高，可承受的有机容积负 荷高，COD容积负荷为2-16 kgCOD/(m3·d)，且 耐冲击负荷能力强； 废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程， 因而有机物去除速度快； 微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污 泥回流和搅拌设备； 启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时 间短。 11
废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件.
废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件好氧生物处理好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。
微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。
过程:有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质(细胞质)，即进行微生物自身生长繁殖。
后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。
在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。
优点:好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。
且处理过程中散发的臭气较少。
所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。
在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。
厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。
在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。
在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。
由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。
废水厌氧生物处理废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。
此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等优点。
其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。
但通过对新型构筑物的研究开发，其容积可缩小。
此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。
对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。
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。
污水处理-厌氧生物处理方法
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，还产生CO2和微量H2S。
1)厌氧生物处理的早期目的和过程
液化阶段： 兼性厌氧菌作用，大量氢产生，也称氢发酵阶段，有机酸大量积累，pH迅速下降，污泥带有粘性，呈灰黄色，并发出恶臭，污泥称为酸性发酵污泥。 气化阶段： 专性厌氧菌作用，需隔绝光和空气，最佳pH值7.2-7.5，有机酸浓度不超过2000mg/L，最佳50－500mg/L， 碱度不应超过5000mg/L，最佳2000－3000mg/L 污泥呈黑色，稳定不易腐化，无甚恶臭，易于脱水，这种污泥成为熟污泥或消化污泥。
早期的厌氧处理研究主要针对污泥消化，即将污泥中的固态有机物降解为液态和气态的物质。 污泥的消化过程明显分为两个阶段：固态有机物先液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；整个过程历时半年以上。
1)厌氧生物处理的早期目的和过程
1、液化阶段 最显著的特征是液态污泥的PH值迅速下降，不到10天，降到最低值(例如在室温下，露在空气中的食物几天内就变馊发酸)，所以又称酸化阶段。 污泥中的固态有机物如淀粉、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C02、H2、NH3、H2S等气体分子。由于转化产物中有机酸是主体，所以导致PH值下降。 又由于产生的NH3溶解于水后产生的NH4OH具有碱性，产生中和反应并经过长时间的过程后使PH值回升，并进入气化阶段。
2、酸碱度、pH值
三、厌氧消化的影响因素与控制要求
厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态下运行。最适pH值为7.0～7.2，pH6.6～7.4较为适宜。 pH值和温度是影响甲烷细菌生长的两个重要环境因素。 影响微生物对营养物的吸收； pH强烈地影响酶的活性，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。
废水厌氧处理原理介绍
废水厌氧处理原理介绍废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH4 和CO2的过程。
一、厌氧生物处理中的基本生物过程1、三阶段理论厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2 等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类。
（1）水解、发酵阶段；（2）产氢产乙酸阶段：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/CO2；（3) 产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2 产生CH4；一般认为，在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4 产自乙酸的分解，其余的则产自H2和CO2。
2、四阶段理论：实际上，是在上述三阶段理论的基础上，增加了一类细菌——同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2 合成为乙酸。
但研究表明，实际上这一部分由H2/CO2 合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。
总体来说，“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。
二、厌氧消化过程中的主要微生物主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
1、发酵细菌（产酸细菌）：发酵产酸细菌的主要功能有两种：①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；②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等；主要的发酵产酸细菌：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、SRT、有机物种类等），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。
第五章 厌氧生物处理
1.水解阶段
产酸细菌胞外水解酶 简单有机物 （糖、肽、氨基酸）
2.产酸发酵阶段
产酸发酵细菌 挥发性脂肪酸和醇，H2、CO2 （乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇）
3.产氢产乙酸阶段 4.产甲烷阶段
产氢产乙酸细菌 乙酸、H2、CO2
产甲烷细菌
CH4、CO2
厌氧生物处理的微生物
产酸发酵菌群
多为兼性厌氧或专性厌氧细菌，其主要功能是：
二、影响产甲烷细菌的主要生态因子
1.pH和碱度
产甲烷菌pH 6.5～7.5
2.氧化还原电位ORP（溶解氧）
-300～-500mV
3.负荷率
厌氧反应的负荷率决定厌氧反应池的容积。
容积负荷 表 达
参数为投配率(%)
每日投加的生污泥（污染物）与池容之比，其 倒数相当于污泥在消化池中的平均停留时间 污泥负荷 参数为有机负荷率 (kgCOD/kgSS·d)
（截止1999年3月共1303个项目）
EGSB 11% FB 2% HYBR 4% LAG 6%
CSTR 10%
UASB 59%
AF 8%
国内厌氧反应器的应用（共219个项目）
AF+UASB 1% AF 1% UBF 1% « ì È » 29%
UASB 58%
ä ü Æ Ë 10%
一、悬浮生长厌氧生物处理法
度废水由于产气量小，搅拌强度小，使得污泥不能很好
悬浮，泥水接触不均，有效处理容积大为减弱。
（4）第四阶段（高效） 改进：保持污水和活性污泥的良好接触，加强传质效果，
大大提高反应器的容积利用率，抗负荷冲击能力强。
代表：厌氧颗粒污泥膨胀床、复合式厌氧反应器
特点：水力停留时间短，容积负荷高，可间歇性运行，
废水厌氧生物处理原理与工艺
厌氧生物处理
水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解, 促进后续处理过程的生物有效性, 故对难降解废水可以预置厌氧反应器. Water Pollution Control Engineering 温度,停留时间对水解速率常数Kh的影响
温度(℃)
15
60
15
60
15
60
15
0
0
0.03
0.018
废水厌氧生物处理反应器
第三节
第一代厌氧反应器：第一代厌氧反应器由于无法对水力停留时间和污泥停留时间分离, 造成处理废水的停留时间至少需要20～30d, 因此处理污水效率低.
A
第二代厌氧反应器： 50 年代-厌氧接触工艺，60 年代-厌氧滤池 (AF), 70年代-UASB 反应器, 标志着厌氧反应器的研究进入了新的时代.以这些反应器为代表的第二代厌氧反应器的共同特点,就是实现了污泥停留时间与水力停留时间相分离,从而提高了反应器内污泥的浓度.
Water Pollution Control Engineering
厌氧生物处理
产甲烷菌：严格厌氧菌。
01
对环境的条件要求比较苛刻, 对pH, 温度, 氧, 有毒物质浓度等较敏感.
02
厌氧生物处理
厌氧生物处理
厌氧微生物与好氧微生物参数的比较
细菌类型
世代时间d
Y(VSS/COD)
Kmax(gCOD/gVSS·d)
S底物浓度, X污泥浓度, Y厌氧产率系数, kd厌氧的内源代谢系数.
5 废水厌氧生物处理动力学简介 好氧的动力学方程仍适用,厌氧生化反应动力学方程:
厌氧生物处理
废水厌氧生物处理工艺流程
第二节
厌氧生物处理
废水厌氧生物处理原理及工艺
废水厌氧生物处理原理及工艺废水厌氧生物处理是指利用厌氧菌在缺氧状态下对有机废水进行处理过程。
废水厌氧生物处理的原理是通过在无氧环境下，厌氧菌利用废水中的有机物质进行生物降解，将有机物质转化为低分子有机物、沼气和微生物生长等产物，从而实现废水的污染物去除。
废水厌氧处理的工艺主要包括以下几个步骤：1.厌氧池：将废水引入厌氧池，厌氧池是一种无氧环境的容器，池内有效维护低氧条件，为厌氧菌的生长提供合适的环境。
2.厌氧菌的附着生长：在厌氧池中，废水中的有机物质作为厌氧菌的营养物质，菌群会附着在填料、颗粒状介质等表面，形成生物膜。
生物膜可以提供良好的微生物附着环境，增加厌氧菌的数量和降解能力。
3.产甲烷反应：在厌氧池中，厌氧菌通过发酵分解有机废水中的有机物质，产生甲烷气体。
甲烷气体可以在池内积聚，然后被收集利用或者排放。
4.污泥处理：污泥是产生在厌氧处理过程中的附着生物膜，污泥中含有大量的厌氧菌。
为了保持厌氧池内菌群的恒定和活性，需要对污泥进行定期处理，如提取部分活性污泥，根据需要增加或减少菌群数量。
1.适应性强：厌氧菌对环境条件的要求较低，适应性强，可以处理含有高浓度有机物质的废水。
2.产甲烷气体：厌氧处理过程中产生的甲烷气体可以作为一种可再生能源，可以被回收利用。
3.污泥产生少：相比于好氧处理过程，厌氧处理过程中产生的污泥量较少。
4.不需供氧：厌氧处理过程中不需要供氧设备，降低了能耗和运行成本。
虽然废水厌氧生物处理有着很多优点，但是也存在着一些问题和挑战。
例如，厌氧处理过程中产生的沼气中可能含有硫化氢等有害物质，需要进行处理和处理；污泥的处理和处置也是一个难题，需要采取适当的方式进行处理。
此外，厌氧处理过程对环境条件的要求相对较高，需要合理的工艺控制和操作管理。
综上所述，废水厌氧生物处理是一种有效的废水处理技术，通过厌氧菌对有机废水进行降解，实现对废水污染物的去除。
深入研究废水厌氧生物处理原理与工艺将有助于改进处理技术，提高废水处理效果，同时也有助于开发可再生能源和实现资源化利用。
厌氧生物处理法工艺流程
厌氧生物处理法工艺流程厌氧生物处理法（Anaerobic Biological Treatment）是一种常用的污水处理方法，适用于有机废水的处理。
该方法在缺氧的环境中利用厌氧微生物对有机物进行降解和转化，产生可利用的能源和无害的废物。
厌氧生物处理工艺流程可以分为四个主要的步骤：1. 预处理：原始废水首先需要经过预处理，去除大颗粒物质和沉淀物，以防止对后续处理设备和微生物的不利影响。
预处理可以通过筛网和沉砂池等物理方法进行。
2. 缺氧反应器：预处理后的废水被引入缺氧反应器，该反应器是厌氧微生物生长和代谢的主要环境。
厌氧微生物分解有机物质产生沼气，其中主要成分为甲烷和二氧化碳。
反应器内的厌氧微生物通过发酵和酸化作用将有机物分解成短链脂肪酸和氨基酸等中间产物。
3. 沼气收集和利用：产生的沼气可以通过收集系统进行收集和处理。
沼气中的甲烷可以用作燃料，发电或供应给其他需要能源的设备，而二氧化碳则可以通过适当的处理回收利用。
4. 沉淀池和沉淀池：厌氧反应器后的废物水和厌氧微生物一起被引入沉淀池和沉淀池。
在这些装置中，微生物会沉淀在底部形成污泥，而水则从顶部流出。
污泥可以作为农业肥料或通过其他方法处理和处置。
厌氧生物处理法具有许多优点。
首先，它能够有效地处理高浓度有机废水，降解有机物质并减少废物对环境的影响。
其次，产生的沼气可用作能源，减少了对传统能源的需求，同时还可以降低温室气体排放。
此外，相对于其他生物处理方法，厌氧生物处理工艺具有更低的能耗和操作成本。
然而，厌氧生物处理法也存在一些挑战。
首先，该方法对温度和pH等环境条件较为敏感，必须在一定范围内才能正常运行。
其次，处理效果可能受到一些抑制剂和毒物的影响，这需要进行适当的控制和监测。
总而言之，厌氧生物处理法是一种具有广泛应用前景的污水处理方法，能够有效降解有机废水，并产生可利用的能源。
在实际应用中，可以根据具体情况对工艺流程进行调整和优化，以提高处理效果和经济效益。
《污水厌氧生物处理》课件
完全混合式厌氧反应器是一种稳定、高效的污水处理工艺，适用于各种有机废水的处理。该工艺通过完全混合的 方式，使废水与厌氧污泥充分接触，提高了有机物的降解效率。同时，该工艺具有较好的抗冲击负荷能力，能够 稳定运行。
两相厌氧消化工艺
总结词
提高产气量、降低酸化风险
VS
详细描述
两相厌氧消化工艺通过将产酸和产甲烷过 程分开进行，提高了产气量和降低了酸化 风险。该工艺通过优化反应条件，促进了 厌氧微生物的生长和代谢，提高了有机物 的去除效率。同时，该工艺还能够有效降 低废水中的有毒物质对微生物的影响。
03
例如，采用高效厌氧反应器、温度控制、pH调节等手段，可以显著提高厌氧生 物处理的效率，降低能耗和运营成本。
开发高效厌氧反应器与新型厌氧工艺
随着科技的不断进步，新型的厌氧反应器和工艺不断涌现，以满足不同 类型和规模的污水处理需求。
新型厌氧反应器如升流式厌氧污泥床（UASB）、膨胀颗粒污泥床（ EGSB）和内循环（IC）反应器等，具有更高的有机负荷率和更好的污水
联合应用还可以实现能源回收和资源化利用， 为可持续性发展提供有力支持。
厌氧生物处理技术的环境影响与可持续性发展
在追求高效率、高稳定性的同时，厌氧生物处理技术 的环境影响和可持续性发展也是研究的重要方向。
研究者们致力于减少厌氧生物处理过程中的温室气体 排放、降低能耗和资源消耗、提高能源回收率等方面
的工作。
处理效果。
新型厌氧工艺如上流式厌氧滤池（AF）、水解酸化-好氧处理工艺等，能 够更好地适应不同水质和环境条件，提高污水处理效果和能源回收率。
厌氧生物处理与其他生物处理技术的联合应用
为了更好地满足污水处理的需求，研究者们将 厌氧生物处理与其他生物处理技术进行联合应 用，形成多种组合工艺。
厌氧好氧工艺流程
厌氧好氧工艺流程厌氧好氧工艺是一种常见的废水处理工艺，它通过结合厌氧与好氧两种环境条件来处理含有有机污染物的废水。
该工艺能够高效地去除废水中的污染物，使其达到国家排放标准。
下面将为大家介绍一下厌氧好氧工艺的流程。
首先，废水要经过预处理，包括调节水质和去除大颗粒物质。
通常采用调节水质的措施有中和调节、曝气调节和气浮调节。
调节水质后，废水进入格栅池，通过格栅的过滤作用，去除废水中粗大的杂质。
然后，废水进入沉砂池，在沉砂池中，由于废水中的颗粒物质比废水重，所以它们会沉积在沉砂池的底部，从而被去除。
经过预处理后的废水进入调节池，进行进一步的处理。
在调节池中，废水首先进入厌氧区。
在厌氧区中，废水与厌氧细菌接触，这些细菌能够消耗有机物质并产生甲烷气体。
厌氧区的作用是将废水中的有机物质转化为可生物降解的有机物质，为后续的好氧处理提供条件。
经过厌氧区处理后，废水进入好氧区。
在好氧区中，废水与好氧细菌接触，这些细菌能够利用废水中的有机物质进行呼吸和代谢，并将有机质分解为无机物质。
好氧区的作用是将废水中的有机物质进一步降解，并提供良好的生物环境，以确保废水处理效果。
经过好氧区处理后，废水进入沉淀池。
在沉淀池中，由于废水的流速减慢，废水中的悬浮物和污泥会沉淀在底部。
经过一段时间的沉淀后，可以将上清液从上部取出，从而实现废水的分离。
分离后的上清液可以作为再生水或进一步处理。
而沉淀池底部的污泥则可以经过专门的处理措施后进行回收利用或垃圾处理。
最后，分离后的废水进入后处理环节，包括消毒和除磷除氮步骤。
消毒是为了杀灭废水中的细菌和病毒，以保证排放水的安全性。
除磷除氮是为了去除废水中的无机污染物，在一些特定的环境中是必要的。
这些后处理步骤能够进一步提高废水的处理效果，确保废水达到国家排放标准。
综上所述，厌氧好氧工艺是一种高效、经济和环保的废水处理工艺，可以去除废水中的有机污染物，并达到国家排放标准。
该工艺的流程包括预处理、厌氧区处理、好氧区处理、沉淀和后处理等环节，每一个步骤都起着重要的作用，确保了废水的处理效果。
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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)。
• 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。
两段说Biblioteka • 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。
(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
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。
• 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。
• 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。
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
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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。
三、厌氧生物处理的影响因素
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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
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。
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(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。
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。
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。
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。
(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。
• 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
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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。
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。
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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”。
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
3．不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质
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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