第六章 厌氧生物处理法
6厌氧生物讲义处理工艺
产氢产乙酸阶段 产甲烷阶段
H2、CO2、乙酸 CH4、CO2
厌氧生物处理的主要特征 主要优点：
能耗低，且还可回收生物能（沼气）； 污泥产量低； 可间歇运行； 负荷高，占地省； 厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的某些有机
物进行降解或部分降解；
厌氧生物处理的主要特征
主要缺点：
设备启动和处理时间长； 对温度、pH等环境因素较敏感； 出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理； 气味较大； 对氨氮的去除效果不好。
200:5:1 CH4、H2O、CO2 较高 较低、回收能源
厌氧生物处理工艺
早期处理工艺：处理城市污水的化粪池、双层沉淀池等；处 理剩余污泥的各种厌氧消化池等。 现代高速厌氧反应器： 70年代后发展起来的用于处理高浓度 有机废水的厌氧接触法、厌氧滤池、上流式厌氧污泥层（床） 反应器、厌氧流化床、 厌氧附着膜膨胀床、厌氧生物转盘、 挡板式厌氧反应器。
1）进水配水系统
脉冲式布水与连续流布水 底部穿孔管与分枝管 上部一管一孔式配水
UASB反应器的布水装置——脉冲式布水
北京市环科院应用于房亭酒厂的实例
UASB反应器的布水装置——一管多孔配水系
统
UASB反应器的布水装置——一管多孔配水系
统
配水系统
三相分离器
进水
UASB反应器的布水装置——分枝式配水系统
10%
AF
UASB
8%
59%
国内厌氧反应器的应用（共219个项目）
AF+UASB 1%
AF
UBF
1%
1%
全混 29%
UASB 58%
其它 10%
上流式厌氧污泥床(UASB)反应器
Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor, 简称 UASB 反应器；
第1516讲厌氧生物处理
⑦ ⑧
2 ( C 3 ) 3 H S 3 H 2 O 3 C 4 H H 3 H C 2 H O 2 S
4 C 3 O H H 2 C 4 H H 2 O
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产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有：①产甲烷杆菌； ②产甲烷球菌；③产甲烷八叠球菌；④产甲烷丝菌；等 等。
产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在150-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用； 产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达46 天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步 骤。
(3)负荷高 通常好氧法的有机容积负荷为2~4kgBOD/m3.d， 而厌氧法为2～10kg COD/m3.d，高的可达50kgCOD／ m3.d。
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(4)剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 好氧法每去除 1kg COD将产生0.4~0.6 kg生物量，而厌氧法去除1kg COD只产生0.02~0.1kg 生物量，其剩余污泥量只有好氧法 的5％~20％。
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四、 营养
厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生 物，其要求COD：N：P = 200：5：1；多数厌氧 菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能，所 以有时需要投加： ①K、Na、Ca等金属盐类； ②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等； ③有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等。
氧生物转盘等。
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（一）、厌氧消化池
厌氧消化池主要应用于处理城市污水厂的污泥，也可 应用于处理固体含量很高的有机废水；它的主要作用 是：① 将污泥中的一部分有机物转化为沼气；② 将 污泥中的一部分有机物转化成为稳定性良好的腐殖质； ③ 提高污泥的脱水性能；④ 使得污泥的体积减少1/2 以上；⑤ 使污泥中的致病微生物得到一定程度的灭活， 有利于污泥的进一步处理和利用。
第六章厌氧生物处理
（2）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时， 容积负荷较普通消化池高
一般为2～5kgCOD/(m3· d)， 水力停留时间 （3）水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下， 大大缩短 普通消化池为15～30天，而接触法小于10天； （4）不仅可以处理溶解性有机污水，也可以用于处理 可以处理溶解性
物的分解作用，池底
部容积主要用于贮存 和浓缩污泥。 特点：消化速率低， 消化时间长，适用于
小型装臵。
单级浮动盖式消化池： 不设搅拌装臵，有分 层，顶部为浮渣层，
中间是清液和起厌氧
分解的活性层，底部 为熟污泥。 功能：挥发性有机物 的消化、熟污泥的浓
缩和贮存。
特点：能提供1/3的 贮存体积。
（2）二级消化工艺
UASB 反应器 EGSB反应器 厌氧塘
完全混合型 厌氧滤池 流化床-复合床
工业上应用的UASB装置
厌氧生物处理的运行管理（UASB）
UASB反应器良好运行的三个重要前提是：
1）反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥； 2）由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作 用； 3）设计合理的三相分离器，这使沉淀性能良好的污泥能 保留在反应器内。
升流式厌氧污泥床反应器的特点是：（1）反应器内污 泥浓度高，一般平均污泥浓度为30～40g/L，高的可达60～ 80g/L ；（2）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化， COD容积负荷一般为10～20kgCOD/(m3· d)；（3）反应器内设 三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一
颗粒污泥来源：①原有的UASB反应器；②购买
厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物处理有机废物的生物处理技术。
它主要通过创造低氧或无氧环境，使厌氧微生物能够在缺氧条件下分解有机废物，并将其转化为沼气和其他有价值的产物。
厌氧生物处理的基本原理包括以下几个方面：
1. 创造缺氧环境：厌氧生物处理系统会采用密封的容器或反应器，以确保内部的氧气供应非常有限甚至完全没有。
这样可以创造出缺氧的环境，为厌氧微生物的生长和活动提供良好的条件。
2. 厌氧微生物的活动：厌氧微生物通常是一些厌氧细菌和古菌，它们能够在缺氧环境下进行代谢活动。
这些微生物会利用有机废物作为其碳源，并通过发酵、产氢、产酒精、产乳酸等代谢途径将有机废物分解为简单的有机化合物。
3. 沼气的产生：厌氧微生物分解有机废物的过程中，会产生大量的沼气，主要成分是甲烷和二氧化碳。
通过控制厌氧环境中的温度、pH值等条件，可以促进沼气的产生和积累。
4. 有价值产物的回收利用：除了沼气之外，厌氧生物处理还能够产生其他有价值的产物，如有机肥料、发酵液等。
这些产物可以进行回收利用，提高废物处理的效益。
总的来说，厌氧生物处理通过利用厌氧微生物的活动，将有机
废物转化为沼气和其他有价值的产物，从而实现对废物的处理和资源化利用。
这种处理技术具有高效、环保、经济等特点，在污水处理、有机废物处理等领域得到广泛应用。
厌氧生物处理的优缺点
厌氧生物处理的优缺点厌氧生物处理法是在断绝氧气的条件下，利用厌氧微生物和兼性厌氧微生物的作用，将废水中的各种复杂有机物转化成比较简单的无机物（如二氧化碳）或有机物（如甲烷）的处理过程，也称为厌氧消化。
那么厌氧生物处理的优缺点是什么呢？生物处理是指什么呢？今天就带大家来了解一下这些固体废弃物安全小知识。
厌氧生物处理法的缺点：1、厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备长；2、出水往往达不到排放标准，需要作进一步处理，故一般厌氧处理后再串联好氧处理；3、厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。
厌氧生物处理法的优点：1、应用范围广：由于供氧限制，好氧法一般只适用于中、低浓度的有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，也适用于中、低浓度有机废水。
有些有机物，如固体有机物、着色剂蒽酮和某些偶氮染料等，用好氧生物处理法难以降解，但用厌氧生物处理可以降解。
2、能耗低：好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随有机物浓度增加而增大，而厌氧法不需要充氧，产生的沼气还可以作为能源。
废水有机物达到一定浓度后，沼气能量可以抵偿所消耗的能量。
3、负荷高：通常，好氧法的有机容积负荷为2~4kg/(m³.d），而厌氧法为2~10kg/(m³.d），高的可达50kg/(m³.d）.4、剩余污泥数量少，浓缩性、脱水性良好：好氧法每去除1公斤BOD将产生0.4~0.6公斤生物量，而厌氧法去除1公斤COD只产生0.02~0.1公斤生物量，其剩余污泥只有好氧法的5%~20%。
5、氮、磷的营养需要量较少：好氧法一般要求BOD:N:P为100:5:1，而厌氧法的BOD:N:P为100:2.5:0.5，处理氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。
6、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。
7、厌氧活化污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。
与好氧生化法相比，在停止运行一段时间后，能较迅速启动。
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：
厌氧生物处理
作者：张欣
一、厌氧生物处理法的定义
厌氧生物处理又称为厌氧消化、厌氧 发酵,是指在没有游离氧的条件下由多种 厌氧或兼性厌氧微生物的共同作用,使有 机物分解并产生CH4和CO2的过程。
二、厌氧生物处理的特点
• ①不需要另加氧元源，运行费用低； • ②剩余污泥少； • ③可回收能源—甲烷； • ④反应速度较慢，反应时间长； • ⑤处理构筑物容积大。一般可用于对有
（2）升流式厌氧污泥床(UASB)
• 该工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污 泥法的双重特点，作为能够将污水中的 污染物转化成再生清洁能源——沼气的 一项技术。对于不同含固量污水的适应 性也强，且其结构、运行操作维护管理 相对简单，造价也相对较低，技术已经 成熟，正日益受到污水处理业界的重视 ，得到广泛的欢迎和应用。
4.3第三代厌氧反应器
厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB） 厌氧内循环（IC） 上流污泥床过滤器( UBF) 厌氧序批反应器（ASBR） 折流式厌氧反应器（ABR） 厌氧迁移式污泥床反应器（AMBR） 上流式分段污泥床（USSB）
• ①厌氧颗粒污泥膨胀床( EGSB)
EGSB 与UASB 反应器的不同之处仅仅在 于运行方式。上流速度高达2. 5～6. 0 m/ h ,远 远大于UASB 反应器中采用的约0. 5～2. 5 m/ h 的上流速度。因此,在EGSB 反应器内颗粒污泥 床处于“膨胀状态”,而且在高的上流速度和产 气的搅拌作用下,废水与颗粒污泥间的接触更充 分,水力停留时间更短,从而可大大提高反应器的 有机负荷和处理效率。
UASB的工作原理 ：
• UASB由污泥反应区、气液固三相分离器 （包括沉淀区）和气室三部分组成。在 底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有 良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下 部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污 泥床底部流入与污泥层中与污泥进行混 合接触，污泥中的微生物分解污水中的 有机物，把它转化为沼气。
第六章 有机固体废物堆肥与厌氧发酵
堆肥内富含微生物，最好用于土壤表面。 新鲜堆肥适用于底肥。粗堆肥最好用于粘质、淤泥和 板结的土壤，细堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。 城市垃圾堆肥一般含氮量低，最好和氮肥联合使用， 以免出现土壤的“氮饥饿”现象。 不宜装在密封袋中搬运和保存。
三、有机物堆肥工艺
6）贮存 堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两季生产的 堆肥只能贮存，所以要建立可贮存6个月生产 量的库房。 贮存方式：可直接堆存在二次发酵仓中，或 装入袋中。 贮存的要求：是干燥而透气的室内环境。
四、好氧堆肥设备
立式堆肥发酵塔
筒仓式堆 肥发酵仓
卧式堆肥发酵滚筒
箱式堆肥发酵池 堆集式
利用旋转刮板重复切断， 无压实块状化； 通气阻力及动力消耗小； 占地面积小；
占地面积小； 除臭设备体积小
除臭设备体积小。
多层结构，装置很高。
物料容易压实，通气性 能差； 床的移动机构复杂； 多层结构,装置很高。
四、好氧堆肥设备
2.筒 仓 式 堆 肥 发 酵 仓
三、有机物堆肥工艺
2）按堆肥中物料运动形式 间歇式堆肥：一批一批地堆制 连续式堆肥：机械连续进料、出料，周期短（ 3~7d），杀灭病原微生物，防异味，成品质 量高等特点。 3）按堆肥堆制方式
露天式堆肥： 装置式堆肥：机械化程度高，堆肥时间短，
占地面积小，环境条件好，堆肥质量可控可调
三、有机物堆肥工艺
四、好氧堆肥设备
1.立 式 堆 肥 发 酵 塔
驱动装置 进料口
池体
观察窗
进气管
犁
（1）立式多层圆筒式 呈多层圆筒形，密闭结 构 强制通风 温度从上到下逐渐升高 一次发酵时间：3~7天
厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物降解有机废水的生物处理技术。
厌氧生物处理的基本原理是在缺氧或无氧条件下，利用厌氧微生物对有机废水中的有机物进行降解，产生甲烷等气体和沼气，从而达到净化水质的目的。
首先，厌氧生物处理的基本原理是利用厌氧微生物。
厌氧微生物是一类能在缺氧或无氧条件下生存和繁殖的微生物，它们能够利用有机废水中的有机物作为碳源进行代谢活动。
这些厌氧微生物主要包括厌氧菌、产甲烷菌等。
其次，厌氧生物处理的基本原理是利用厌氧微生物对有机废水中的有机物进行降解。
在厌氧条件下，有机废水中的有机物经过厌氧微生物的作用，会被降解成简单的有机物、甲烷等气体和沼气。
这些产物对水质没有污染性，从而达到净化水质的目的。
最后，厌氧生物处理的基本原理是产生甲烷等气体和沼气。
在厌氧生物处理过程中，厌氧微生物降解有机废水中的有机物时，会产生大量的甲烷等气体和沼气。
这些气体可以被收集利用，既能减少污染物的排放，又能够转化成可再生能源，具有双重的环保和经
济效益。
总之，厌氧生物处理的基本原理是利用厌氧微生物对有机废水中的有机物进行降解，产生甲烷等气体和沼气，从而达到净化水质的目的。
这种生物处理技术在污水处理和有机废水处理中具有重要的应用价值，对于改善环境质量、减少污染物排放、提高资源利用率具有重要意义。
厌氧的基本原理及影响其效果的因素
厌氧的基本原理及影响其效果的因素厌氧⽣化法的基本原理及影响其效果的因素⼀、厌氧⽣化法的基本原理废⽔厌氧⽣物处理是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。
因⽽粗略地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段，即⽔解酸化阶段、产氢产⼄酸阶段和产甲烷阶段，如下图所⽰：24% 28%复杂有机物 CH452% 72%⼄酸第⼀阶段为⽔解酸化阶段。
复杂的⼤分⼦、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、醛类等。
这个阶段主要产⽣较⾼级脂肪酸。
含氮有机物分解产⽣的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外，在⽔中部分电离，形成NH4HCO3，具有缓冲消化液PH值的作⽤。
第⼆阶段为产氢产⼄酸阶段。
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。
第三阶段为产甲烷阶段。
产甲烷细菌将⼄酸、⼄酸盐、CO2和H2等转化成甲烷。
虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个阶段是同时进⾏的，并保持某种程度的动态平衡。
这种动态平衡⼀旦被PH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则⾸先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚⾄会导致整个厌氧消化过程停滞。
⼆、影响厌氧处理效果的因素⽔解产酸细菌和产氢产⼄酸细菌，可统称为不产甲烷菌，它包括厌氧细菌和兼性细菌，尤以兼性细菌居多。
与产甲烷菌相⽐，不产甲烷菌对PH值、温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性，且其增殖速度快。
⽽产甲烷菌是⼀群⾮常特殊的、严格厌氧的细菌，它们对环境条件的要求⽐不产甲烷菌更严格，⽽且其繁殖的世代期更长。
厌氧生物处理
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厌氧流化床工艺特点：
载体颗粒细，比表面积大，可高达2000～3000m2/m3 左右，使床内具有很高的微生物浓度，因此有机物容 积负荷大，一般为10～40kgCOD/m3·d，水力停留时 间短，具有较强的耐冲击负荷能力，运行稳定
载体处于流化状态，无床层堵塞现象，对高、中、低 浓度废水均表现出较好的效能
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。
缺点：处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发生堵塞， 尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效的 方法。
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4、三相分离器
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设置气、液、固三相分离器是上流式厌氧 污泥床的重要结构特性，它对污泥床的正 常运行和获得良好的出水水质起十分重要 的作用。
上流式厌氧污泥床的三相分离器的构造有 多种型式，到目前为止，大型生产上采用 的三相分离器多为专利。图15-17是几种三 相分离器示意图，图中（c）、（d）分别为 德国专利结构，其特点是使混合液上升和 污泥回流严格分开, 有利于污泥絮凝沉淀和 污泥回流，图中c设有浮泥挡板，使浮渣不 能进入沉淀区。
（4）应防止气室产生大量泡沫；并控制好气室的 高度，防止浮渣堵塞出气管，保证气室出气管畅 通无阻。从实践来看，气室水面上总是有一层浮 渣，其厚度与水质有关。因此，在设计气室高度 时，应考虑浮渣层的高度。此外还需考虑浮渣的 排放。
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5.布水系统
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厌氧生物处理法
厌氧生物处理法废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术改革，过去，它在构筑物型式上主要采用普通消化池，由于存在水力停留时间长、有机负荷低等缺点，较长时期限制了它在废水处理中的应用。
70年代以来，世界能源短缺日益突出，从节约和利用能源上考虑，废水厌氧处理技术受到重视，开发了各种新型处理工艺和设备，大大提高了厌氧反应器内活性污泥的持留量，使处理时间大大缩短，处理效率有了很多提高。
目前，厌氧生化法不仅可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也可用于处理中、低浓度有机废水，包括城市污水。
厌氧生物处理与好氧生物处理相比具有下列优点：（1）应用范围广。
好氧法因供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水的处理。
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。
（2）能耗低。
好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气能量可以抵偿消耗能量。
（3）负荷高。
通常好氧法的有机容积负荷（BOD）为2～4Kg（m3·d），而厌氧法为2～10Kg（m3·d）。
（4）剩余污泥量少，且污泥浓缩、脱水性良好。
好氧法每去除1KgCOD将产生0.4～0.6Kg生物量，而厌氧法去除1KgCOD只产生0.02～0.1Kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％～20％.此外，消化污泥在卫生学上和化学上都是较稳定的，因此剩余污泥的处理和处置简单，运行费用低，甚至可作为肥料利用。
（5）氮、磷营养需要量较少。
好氧一般要求BOD：N：P 为100：5：1，而厌氧法要求的BOD：N：P为100：2.5：0.5，因此厌氧法对氮磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐较少。
（6）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。
（7）厌氧活性污泥可以长期储存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运行，在停止运行一段时间后，能较迅速启动。
厌氧生物处理工艺
第六章厌氧生物处理工艺第一节厌氧生物处理工艺的发展概况及特征一、厌氧生物处理工艺的发展简史实际上，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，随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）。
这些厌氧反应器现在通称为“第一代厌氧生物反应器”，它们的共同特点是：① 水力停留时间（HRT）很长，有时在污泥处理时，污泥消化池的HRT会长达90天，即使是目前在很多现代化城市污水处理厂内所采用的污泥消化池的HRT也还长达20~30天；② 虽然HRT相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好；③ 具有浓臭的气味，因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢，而它们都具有十分特别的臭味。
以上这些特点使得人们对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣大大降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理城市污水已经十分成功。
但是，当进入上世纪50、60年代，特别是70年代的中后期，随着世界范围的能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。
这些被称为现代高速厌氧消化反应器的厌氧生物处理工艺又被统一称为“第二代厌氧生物反应器”，它们的主要特点有：① HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；② 主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等；③ HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。
厌氧生物处理的基本原理是什么
厌氧生物处理的基本原理是什么厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物降解有机废物的处理技术。
与传统的好氧生物处理相比，厌氧生物处理具有一些独特的优势，例如能够高效处理高浓度、高强度的有机废物，产生的副产物可以用作能源或肥料，以及低能耗等。
以下是厌氧生物处理的基本原理。
厌氧生物处理的基本原理是在无氧条件下利用厌氧微生物（包括细菌、古菌、真菌等）降解有机废物。
这些微生物可以在缺氧环境中生存和繁殖，并利用废物中的有机物作为能源进行生长。
在厌氧生物处理过程中，有机废物首先进入处理系统，通常称为厌氧反应器。
厌氧反应器设计成密封的系统，以确保无氧环境维持稳定。
当有机废物进入厌氧反应器后，厌氧微生物将开始降解废物。
这个过程涉及到三个主要的阶段：好氧解聚、酸化乙酸化和甲烷发酵。
在好氧解聚阶段，微生物首先降解废物中的易降解有机物，例如蛋白质、糖类和脂肪。
这些有机物被微生物分解为较小的有机物分子，例如氨基酸、糖醛酸和脂肪酸。
这个过程产生了一些中间产物，例如氨氮和挥发性脂肪酸。
在酸化乙酸化阶段，挥发性脂肪酸被厌氧微生物进一步代谢为乙酸、丙酸和丁酸等短链挥发性脂肪酸。
这些短链挥发性脂肪酸作为微生物的有机碳源进一步降解。
在甲烷发酵阶段，乙酸、丙酸和丁酸等短链挥发性脂肪酸通过厌氧微生物的共同代谢途径被转化为甲烷和二氧化碳。
这个过程称为甲烷发酵，产生的甲烷可用作能源或燃料。
厌氧生物处理过程中，微生物种类和数量的选择对处理效果至关重要。
厌氧微生物种群通常比好氧微生物种群更复杂多样，能够降解更广泛的有机物。
在厌氧反应器中保持适当的微生物种群组成和活性是确保处理系统高效运行的关键。
此外，厌氧生物处理过程还涉及到温度、Ph值、有机负载和水力负荷等操作参数的控制。
这些操作参数的优化可以提高有机废物降解效率和甲烷产量。
综上所述，厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物降解有机废物的处理技术。
其基本原理包括好氧解聚、酸化乙酸化和甲烷发酵阶段。
通过控制微生物组成和活性，以及调节操作参数，可以实现高效的有机废物降解和甲烷产生。
厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物进行废水或废气处理的技术。
厌氧生物处理的基本原理是通过厌氧微生物在无氧环境中进行代谢反应，将有机物质转化为二氧化碳、甲烷以及其他产物，从而去除污染物。
厌氧微生物是一类在缺氧条件下生长和代谢的微生物，与厌氧环境中的其他微生物相比，厌氧微生物一般具有更强的反应能力和更广泛的适应性。
在厌氧生物处理中，这些厌氧微生物起到了至关重要的作用。
在厌氧生物处理过程中，厌氧微生物通过一系列代谢反应将有机污染物分解为简单的无机物质。
这个过程可以分为四个阶段：亚甲基四碳体酮阶段、丙酸阶段、乙酸阶段和甲酸阶段。
在亚甲基四碳体酮阶段，厌氧微生物将有机物质进行氧解反应，得到乙酸、氢气和二氧化碳。
乙酸进一步被厌氧微生物代谢为丙酸。
在丙酸阶段，丙酸进一步分解为乙酸、氢气和二氧化碳。
最后，在乙酸阶段和甲酸阶段，乙酸被厌氧微生物进一步转化为甲酸和甲烷。
这些代谢反应是在厌氧微生物的作用下进行的，这些微生物能够利用有机污染物作为它们的能量来源，通过对有机物质分解的过程中释放出的能量进行生长和代谢。
同时，厌氧微生物还能通过这些代谢反应将有机物质转化为二氧化碳和甲烷等无害的产物，从而达到废水或废气处理的目的。
厌氧生物处理的关键是提供适宜的环境条件以促进厌氧微生物的生长和代谢。
这些条件包括温度、pH值、营养物质、厌氧微生物的种类和数量等。
同时，厌氧反应器的设计和操作也对厌氧生物处理的效果有重要影响，例如反应器的容积、进料方式、厌氧微生物的悬浮方式等。
厌氧生物处理相对于其他处理方法具有许多优点。
首先，厌氧生物处理可以在较低的温度和无氧环境下进行，这降低了处理成本。
其次，厌氧生物处理不需要外部供氧，减少了能源的消耗。
此外，厌氧微生物还可以将废物转化为有价值的产物，如甲烷可以作为能源利用。
在实际应用中，厌氧生物处理常用于处理有机废水和浓度较高的有机废气。
厌氧生物处理可以与其他处理技术结合使用，以提高处理效果。
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生物水处理技术
第六章 厌氧生物处理法
（4）影响因素活性－氧化还原电势（ORP）
• • • 产甲烷细菌对环境因素最敏感，产甲烷阶段是厌氧消化的控制阶段。 氧浓度（mg/L）：< 0.2 氧化还原电势（ORP）：厌氧环境是厌氧消化和厌氧细菌赖生存的环境，以 体系中的ORP来反映。可引起系统ORP升高的原因：DO、Fe3+、Cr2O72-、 NO3- 、SO42-、H+（pH<6）。 不同厌氧系统对ORP的要求：
第六章 厌氧生物处理法
（3）厌氧消化微生物
• 发酵细菌（产酸细菌）：梭菌属（Clostridium）、拟杆菌属
（Bacteroides）、丁酸弧菌属（Butyrivibrio）、真细菌（Eubacterium）、 双歧杆菌（Bifidobacterium）等严格厌氧或兼气细菌，可分泌胞外酶首先
将不溶性的污染物转化为有机酸、醇类等溶解物。
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第六章 厌氧生物处理法
附：一些化学物质对厌氧消化物抑制浓度
有毒物 S2抑制浓度 mg/L 100 有毒物 Al 抑制浓度 mg/L 50
Cl Cr6+ Cu 2+ Cr 3+ CN -
200
3 100 ~ 250 25 2 ~ 10
TNT
Na2S2O3
去垢剂（阳离子型） 去垢剂（阴离子型）
• 产乙酸产氢细菌：互营单细胞菌属（Syntrophomonas）、互营杆菌属
（Syntrophobacter）、梭菌属（Clostridium）、暗杆菌属（Pelobacter），
在低乙酸浓度和低氢分压时，可将各种挥发性的脂肪酸降解为乙酸和H2。
• 产甲烷细菌：甲烷细菌，一类主要利用乙酸产生甲烷；另一类数量较少， 可利用H2和CO2合成甲烷。
厌氧过滤床：淹没式的固
定滤床，废水由床底流入， 上升通过滤床过程中，有 机物被厌氧分解，产生的 沼气由反应器顶部排出， 处理后的出水从床上部排 出。
V t ；废水转换时间，； d Q 1 1 R RX / X 回流比 ： R tc t
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第六章 厌氧生物处理法
3、厌氧污泥床
• 生化原理和特点 • 厌氧污泥床的结构 • 污泥特性
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第六章 厌氧生物处理法
（1）生化原理和特点－UASB
上流式厌氧污泥床（UASB）生化原理：废水由床底进入， 向上流经污泥床，有机物与微生物接触，厌氧发酵降解 产生沼气 UASB 特点： 床内生物量和有机负荷高：污泥浓度 20~30gVSS/L， 10kgCOD/m3.d； 污泥床内设有气、固、液三相分离器：污泥自然回流， 不需外回流，运行能耗小，出水水质好。 不足：缺乏充分搅拌，床内易短流；为防止流出污泥， 产气强度不能过高（<5m3/m2.d）；对入流水质敏感，缓 冲能力小，要求进水稳定，悬浮固体SS＜1000mg/L。
沼 气废水Βιβλιοθήκη 厌氧消化池 真空脱气器 沉淀池 排放
回流污泥
剩余污泥
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第六章 厌氧生物处理法
（5）厌氧接触法反应动力学（自学）
1 Yq max S e K d ; t C－表泥龄， ; Rc 表水力停留时间， ; d d tC K S Se (1 K d Rc ) K s Se ; S e－表流出底物浓度， mgCOD / L; t (Yq max K d ) 1 X t ( So Se ) ; X－表厌氧池中微生物浓 mgVSS / L; 度， t (1 K d c )
Al、Co、Mo等微量元素可提高产气量； • 食料微生物比（有机负荷）：有机负荷、处理程度和产气量之间存在平衡关 系。由于厌氧消化过程中产酸阶段的反应速率比产甲烷阶段的反应速率高得 多，故要十分慎重地选择有机负荷，使挥发酸的生成及其消耗协调。一般远 高于好氧法，可高达 50kg/m3.d； • 有毒物质：硫化物、氨氮、重金属、氰化物和异型化合物；
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第六章 厌氧生物处理法
（3）消化池的加热和搅拌
• 加热装置：
方便。 池内热水循环加热法：通过池内的热交换器，采用热水循环与器外的污泥进 行热交换并加热污泥，温度不能高于65℃； 池外热水循环加热法：污泥在管内（1m/s）。 • 搅拌装置： 蒸汽加热法：高压或低压蒸汽直接用喷射器喷入池内，方式简单，运行管理
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第六章 厌氧生物处理法
（4）厌氧消化工艺流程
见：仿真－污泥消化－厌氧接触工艺流程
沼 气 废水 厌氧消化池 真空脱气器 沉淀池 排放
回流污泥
剩余污泥
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第六章 厌氧生物处理法
（4）厌氧消化工艺流程
• 厌氧接触法与普通厌氧消化（CSTB）比较的特点： 消化池内污泥浓度高，耐冲击：5 ~ 10gVSS/L。 有机容积负荷和去除率高：COD’s Lv=1~5kg/m3.d，去除率达80%； BOD’s Lv=0.5~2.5kg/m3.d，去除率达90% 增设沉淀池、污泥回流系统和真空脱气系统：出水水质好，适于处理高悬浮 物或有机物废水。
（2）消化池的构造
• 腐化池：最简单的污泥消化构筑物，常用于处理污水和污泥消化。不需要
加热和搅拌，负荷低，HRT＝12 ~ 24h，SRT＝3 ~ 6月。如：沼气池。 • 隐化池：又称双层沉淀池，即污水沉淀区和污泥消化区分隔开，避免了腐
化池的缺点，提高了出水水质；
• 消化池：独立进行污泥厌氧消化的构筑物（污泥消化和废水沉淀分成两个 独立的构筑物进行，可消除污泥消化过程中对池子上部沉淀区的不良影 响）。 单级消化池：加热、搅拌，负荷高，消化期短（15d）； 两级消化池：第一级加热、搅拌、污泥消化和产气；第二级污泥静置沉降、 液固分层、排水。
出来的有机污泥、含有固体较多的
污水和高浓度污水； • CSTB原理：传统的完全混合反应器 （普通消化池），污泥和同废水混 合进入池内，间歇搅拌，通过厌氧 微生物的吸附、吸收和生物降解， 使之转化为以CH4和CO2为主的沼气； 同时在池内实现污泥与液体分离。
沼气 废水
污泥
出水
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第六章 厌氧生物处理法
甲烷。
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第六章 厌氧生物处理法
（2）厌氧消化的三阶段理论
根据原料的物理化学性质变化，三阶段理论：
第一阶段：“液化” 大分子 第二阶段：“酸化” 发酵细菌和产氢产乙酸细菌 第三阶段：“气化” 甲烷细菌 COOH COOH 水解
可溶性小分子
COOH COOH
CH4 + CO2
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酸；
蛋白质先水解成氨基酸，再经脱氨作用产生脂肪酸和氨。 • 第二阶段－－产氢、产乙酸的酸化阶段：主要依赖产氢和产乙酸
菌等，将乙醇和脂肪酸等水溶性小分子转化为乙酸、H2和CO2。
• 第三阶段－－产甲烷阶段：主要依赖甲烷细菌，将甲酸、甲胺、 甲醇、乙酸+（H2+CO2）等小分子基质通过不同代谢途径转化为
动植物残体及粪便等。
• 设备和技术类型：普通消化池和高速消化池、厌氧接触工艺、 厌氧生物滤池、厌氧污泥床等
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第六章 厌氧生物处理法
（2）厌氧消化的三阶段理论
• 第一阶段－－水解和发酵阶段：主要依赖发酵细菌等，将复杂的
有机污染物进行水解和发酵。 其中多糖先变成单糖，再通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪
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200 100 500 <100
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HCHO-
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第六章 厌氧生物处理法
2、普通消化池和厌氧接触法
• 消化池的原理 • 消化池的结构 • 消化池的加热和搅拌 • 厌氧接触法反应动力 学（自学）
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第六章 厌氧生物处理法
（1）消化池的原理
• 用途：用主要用于处理污水中分离
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第六章 厌氧生物处理法
家 用 沼 气 池
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第六章 厌氧生物处理法
附1：消化池俯视图
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第六章 厌氧生物处理法
（3）消化池的加热和搅拌
原因：
• 加快和稳定污泥消化过程，消化池内必须保持 适宜的温度； • 生、熟污泥之间充分接触与混合均匀，有利于 微生物生长繁殖。
在水和污泥混合物进入沉淀区之前，必须使其中的气泡予以脱除， 所以在沉淀区外设集气区；
沉淀区的设计负荷不能太大，一般取Q < 0.7m3/m2.h 。水流进入沉
淀区前 ，通过孔道的流速应 < 2m/h； 为防止污泥在沉淀池内继续产气，应让污泥尽快落入污泥床内，故 池壁倾角不宜太大，一般取 < 50°。 因为流出污泥中可能夹带部分悬浮物，故在污泥床后部还应设置沉 淀池，可加速污泥积累，改善出水水质。
机械搅拌法：通用，螺旋浆式或射流式搅拌器。
泵循环污泥搅拌法：通过池内污泥泵使污泥自上而下作循环运动，能耗小； 气体搅拌法：利用气体压缩机将沼气压入消化池，进行污泥搅拌。可分为气
体提升器搅拌式和气体扩散搅拌式。
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第六章 厌氧生物处理法
附：气体搅拌法－－提升式
见：仿真－污泥消化－沼气搅拌消化池
消化池必须加热与搅拌
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第六章 厌氧生物处理法
（3）消化池的加热和搅拌
• 加热目的： 为了提供生污泥从原有温度升高到池温所 需的热量，补偿消化池自身的散热，以达到保 持恒定温度的目的。 • 搅拌目的： 使池内物料（微生物和底物）分布均匀， 生、熟污泥充分接触，提高有机物的分解速率 和分解程度，有利于提高产气量和消化池利用 率。