第18章 厌氧生物处理
厌氧
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河北省污染治理设施运营培训中心 分析：
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河北省污染治理设施运营培训中心 二、厌氧生物处理法的基本原理
（2）第二个阶段（产氢产乙酸阶段)
①第一阶段产生的各种有机酸（除乙酸）和 醇被分解转化成乙酸和H2。在降解奇数碳数 有机酸时除了产氢产乙酸外还产生CO2。 ② 微生物:
产氢产乙酸细菌
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河北省污染治理设施运营培训中心 二、厌氧生物处理法的基本原理
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河北省污染治理设施运营培训中心 三、厌氧生物处理的优点：
6.杀菌效果好。
可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等 。
7、厌氧活性污泥可以长期贮存。 8、厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。与好 氧反应器相比，在停止运行一段时间后，能 较迅速启动。
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河北省污染治理设施运营培训中心 三、厌氧生物处理的缺点：
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河北省污染治理设施运营培训中心 二、厌氧生物处理法的基本原理
（2）第二个阶段（产氢产乙酸阶段) ①第一阶段产生的各种有机酸（除乙酸）和 醇被分解转化成乙酸和H2。在降解奇数碳数 有机酸时除了产氢产乙酸外还产生CO2。 ② 微生物: 产氢产乙酸细菌
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河北省污染治理设施运营培训中心 （一）厌氧生物处理法的基本原理
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河北省污染治理设施运营培训中心 三、厌氧生物处理的优点：
3.负荷高 通常好氧法的有机容积负荷为2～ 4kgBOD5/m3.d， 而厌氧法为2～10kgBOD5/m3.d，高的可达 50kgBOD5/m3.d
厌氧生物处理
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厌氧生物处理 3）负荷高 通常好氧法的有机容积负荷最高为 2 kgBOD/(m3·d)， kgBOD/(m3·d)， 而 厌 氧 法 为 2-l0 kgCOD/(m3·d) ， 高 的 可 达 50 kgCOD/(m3 kgCOD/(m3·d)。 kgCOD/(m3·d)。 4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 剩余污泥量少，且其浓缩性、 好氧法每去除l kgCOD将产生0 好氧法每去除l kgCOD将产生0.4-O.6 kg生物量，而 kg生物量， 厌氧法去除l kgCOD只产生0 02- kg生物量， 厌氧法去除l kgCOD只产生0.02-0.l kg生物量，其剩 余污泥量只有好氧法的5 20％ 余污泥量只有好氧法的5％-20％。 消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此， 消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此， 剩余污泥处理和处置简单、运行费用低， 剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作 为肥料、饲料或饵料利用。 为肥料、饲料或饵料利用。
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厌 氧 生 物 处 理Fra bibliotek厌氧生物处理 (二)工艺操作条件
确定厌氧消化装置的负荷率
厌 氧 生 物 处 理 重要的原则是： 在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡的条件下， 求得最大的处理目标（最大处理量或最大产气量） 三种状态的发酵: 三种状态的发酵: 酸性发酵状态 不稳定 弱碱性发酵状态 稳定高效 碱性发酵状态 稳定低效 （3）温度和pH ）温度和pH
厌 氧 生 物 处 理
二、甲烷发酵的控制条件 （一）营养与环境条件 COD大于1000mg/L。 COD大于1000mg/L。 COD∶ COD∶N∶P=200∶5∶1 P=200∶ (1)氧化还原电位（ORP或Eh） (1)氧化还原电位（ORP或Eh）(-350mV)
生物处理法-厌氧生物处理1教程
污泥层一般占整个USAB反应器容积的30%左右，但它对 USAB的整体处理效率起着极为重要的作用，它对有机 物的降解占整个反应器全部降解量的70－90％。污泥 床对有机物的如此有效降解作用，使得在污泥床内产 生大量的沼气，微小沼气气泡经过不断的积累、合并 而逐渐形成较大的气泡，并通过其上升的作用而将整 个污泥床层得到良好的混合。 要使USAB反应器内维持较高的生物量，使反应器有较 高的容积负荷，关键是厌氧污泥的颗粒化，污泥的颗 粒化也是USAB 的基本特征。
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，在构筑物形式上 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。
上世纪70年代以来，世界能源的短缺日益突出，能 产生能源的厌氧技术受到重视，研究和实践不断深 入，开发了各种新型的工艺和设备，大幅度提高了 厌氧生化法的效率。目前厌氧生化法不仅可以处理 有机污泥和高浓度有机废水，也能处理中、低浓度 的有机废水，包括城市生活污水 ( 除磷）。它是环 境工程与能源工程中的一项重要技术。
解，对于含这类有机物的废水，第三步产甲烷
反应为控制步骤。虽然厌氧消化过程可分为以
上三个阶段，但在厌氧反应器中，三个阶段是
同时进行的，并保持某种程度上的动态平衡。
6.4.3 厌氧消化工艺 70年代以来，厌氧生物处理法的研究进展很快， 开发出了许多新的废水厌氧处理工艺，如： 上流式厌氧污泥床反应器 厌氧流化床反应器 厌氧生物转盘 厌氧活性碳过滤法等 本课程主要介绍三种基本的工艺 传统消化池 厌氧接触法 上流式厌氧污泥床反应器
6.4.3.1传统消化池 (化粪池 conventional digester) 1）构造
厌氧生物处理ppt
微生物种群的影响
厌氧生物处理中的微生物种群是影响 处理效果的重要因素之一。厌氧生物 处理中的微生物种群包括产酸菌、产 甲烷菌等，这些微生物在适宜的环境 条件下协同作用，完成有机物的分解 和沼气的生成。
VS
微生物种群的影响因素包括温度、 pH值、有机负荷率、营养物质等。 在实际操作中，需要控制这些因素， 以保证微生物种群的适宜生长和代谢， 从而提高厌氧生物处理的效果。同时， 还需要注意防止有毒物质的进入，以 避免对微生物种群产生不利影响。
厌氧消化阶段
酸化反应
在厌氧条件下，废水中的复杂有机物被厌氧微生物转化为挥发性 脂肪酸等易降解物质。
产氢产乙酸反应
部分有机物被转化为氢气和乙酸，为甲烷菌提供营养物质。
甲烷化反应
甲烷菌将氢气和乙酸转化为甲烷气体，释放能量并合成细胞物质。
后处理阶段
沉淀
去除经过厌氧处理后废水中的悬浮物和生物污泥。
过滤
通过砂滤池、活性炭过滤等手段进一步去除废水 中的微量有机物、重金属等有害物质。
它通过厌氧微生物的代谢作用，将有 机物转化为甲烷、二氧化碳等无机物。
厌氧生物处理和醇类物质。
产氢产乙酸阶段
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小分子有机物进一步转化为乙酸和氢气。
甲烷化阶段
03
乙酸和氢气被转化为甲烷。
厌氧生物处理的应用领域
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废水处理
厌氧生物处理广泛应用于城市污 水、工业废水、高浓度有机废水 等处理领域。
厌氧活性污泥法
厌氧活性污泥法是一种利用活性污泥去除废水中的有机物 和氮、磷等营养物质的技术。
厌氧活性污泥法的原理是利用活性污泥中的微生物将废水 中的有机物转化为沼气和二氧化碳，同时将氮、磷等营养 物质转化为细胞物质或沉淀物。
厌氧生物处理
3、厌氧反应概述：利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单无机物，从而去除水中有机物污染的过程，称为废水的生物处理。
根据代谢过程对氧的需求，微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。
厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧的情况下，把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物包括大量的生物气（即沼气）和水。
厌氧是一种低成本废水处理技术，把废水治理和能源相结合，特别适合发展中国家使用。
4、厌气处理技术的优势和不足：优势：4.1可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术，具有良好的社会、经济、环境效益。
4.2耗能少,运行费低,对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺1/3.4.3回收能源,理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然气(3.93×10-1J/m3)。
以日排10t COD工厂为例,按COD去除80%,甲烷为理论值80%计算，日产沼气2240m3,相当于2500m3天然气或3.85t煤,可发电5400Kwh.4.4设备负荷高、占地少。
4.5剩余污泥少,仅相当于好氧工艺1/6～1/10.4.6对N、P等营养物需求低，好氧工艺要求C：N=100:5:1,厌氧工艺为C:N=(350-500):5:1。
4.7可直接处理高浓有机废水,不需稀释。
4.8厌氧菌可在中止供水和营养条件下，保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。
4.9系统灵活,设备简单,易于制作管理，规模可大可小。
厌氧不足:1、出水污染浓度高于好氧，一般不能达标；2、对有毒性物质敏感；3、初次启动缓慢，最少需8-12周以上方能转入正常水平。
5、反应机理：厌氧反应过程是对复杂物质（指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中）生物降解的复杂的生态系统。
其反应过程可分为四个阶段：5.1水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。
污水的厌氧生物处理课件
根据进水的方向将厌氧固定膜反应器 分 为 升 流 式 ( USFF) 、 降 流 式 ( DSFF) 和平流式(LSFF)三种；根据填料填充
的程度分为全充填型和部分充填型。
填料可采用拳状石质滤料，如碎石、 卵石等，也可使用陶粒、塑料等填料。
烷化严重受阻。
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
(2) pH及碱度
按降解机理分段：
产甲烷菌适宜的pH值为7.0左右，大体在 6.5-7.5 之间。
在消化系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率超过 产甲烷阶段，则pH会降低，影响甲烷菌的生活环境。
反应器的pH值过低，常表现为挥发酸浓度过高； pH值过高， 常见于NH4+浓度过高。
(5)有机负荷
按降解机理分段：
在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机负荷，简称容积负荷， 即消化器单位有效容积每天接受的有机物量[kgCOD/m3 ∙d]。此外也 有用污泥负荷表达的，即[kgCOD/kgVSS . d]。
厌氧消化过程中，产酸阶段反应速率比产甲烷阶段反应速率快 得多， 必须十分谨慎的选择有机负荷，使挥发性脂肪酸的生成和消 耗不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的平衡，有机负荷不 能过高。
甲烷产量的70%
产氢产乙酸阶段
在产氢产乙酸菌的作 用下
产甲烷阶段
两组生理上不同 的产甲烷菌
③ 厌氧消化的4阶段理论
1 厌氧生物处理的基本原理
2. 厌氧消化的影响因素
参考教材第357页
由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对环境的影响最敏感机，理分段： 世代时间相对较长，甲烷化反应速度较慢，常作为厌氧消化过程的 控制阶段， 反应条件应重点满足甲烷菌的环境要求。
厌氧生物处理的限速步骤
厌氧生物处理的限速步骤厌氧生物处理是一种将有机废物转化为有用产物的处理方法，它利用厌氧微生物在无氧条件下降解有机废物，并产生沼气和有机肥料。
这种处理方法具有处理能力高、能源回收效益好等优点，在很多领域得到了广泛应用。
厌氧生物处理的限速步骤主要包括有机废物的预处理、微生物的附着与适应，以及废物碳源的降解过程。
首先，有机废物的预处理是厌氧生物处理的首要步骤之一、有机废物包括人类和动物的粪便、农业废弃物等，其中包含了不同的有机物质和杂质。
这些杂质可能会影响到微生物的附着和适应，同时也会使废物碳源的降解受到限制。
因此，对有机废物进行预处理是必不可少的。
预处理的方法包括物理方法（如粉碎、过滤等）、化学方法（如调节pH值、添加化学试剂等）和生物方法（如优化微生物的生长条件等）。
通过预处理可以将有机废物中的难降解物质分解为易降解物质，从而提高废物的降解效率。
其次，微生物的附着与适应是厌氧生物处理的关键步骤。
厌氧微生物是通过与有机废物中的可降解物质发生附着和代谢来完成废物的降解过程的。
在厌氧条件下，微生物通常以生物膜的方式附着在固体表面上，形成稳定的微生物团聚体。
这些微生物群体之间的合作降解有机废物，是厌氧生物处理的基础。
然而，微生物在附着和适应过程中，存在一定的适应周期，也就是所谓的“限速步骤”。
在这个步骤中，微生物需要适应新环境，建立起生物群体，并通过调节代谢来适应废物降解的需要。
这个过程需要一定的时间，也并非所有的微生物都能够成功附着和适应，从而影响到废物的降解速率。
综上所述，厌氧生物处理的限速步骤主要包括有机废物的预处理、微生物的附着与适应，以及废物碳源的降解过程。
通过优化这些步骤，可以提高厌氧生物处理的处理效率和能源回收效益。
《厌氧生物处理技术》PPT课件
较强的缓冲适应能力，具有良好的处理效果和稳定运 行能力 不利的是第一个反应室承受的局部负荷较大
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ABR的特点
反应器启动期短。试验表明，接种一个月后， 就有颗粒污泥形成，两个月就可以投入稳定运 行
厌氧生物处理工艺的发展及其应用
厌氧消化技术的早期发展过程
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1955年，Schroepter参考活性污泥法流 程开发了厌氧接触法。它采用了二次沉淀 池和污泥回流系统，使厌氧消化池中生物 量浓度得以提高，污泥龄得以延长，因此 停留时间大大缩短，处理能力大大提高。
70年代以来，厌氧滤池、上流式厌氧污 泥床反应器、厌氧附着膜膨胀床、下行式 固定膜反应器、厌氧流化床等“第二代废 水厌氧处理反应器”迅速发展。
借助水流和气体上升的作用，污泥上下运动，而水平 方向流速缓慢，使大量污泥截留在反应室中
具有完全混合和推流的复合型流态
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ABR的特点
良好的水利条件强化了容积利用率、运行稳定性和处 理效果
具有强大的生物固体截留能力（SS），不会造成堵塞 不同隔室形成良好的微生态系统，前段以水解和产酸
3．三相分离器
三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成，其功 能是把沼气、污泥和液体分开。污泥经沉淀区沉淀后 由回流缝回流到反应区，沼气分离后进入气室。三相 分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。
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4．出水系统 其作用是把沉淀区水面处理过的水均匀地加以收
集，排出反应器。 5．气室
气室也称集气罩，其作用是收集沼气。 6．浮渣清除系统
22编辑pptuasbuasb具有高浓度的颗粒污泥具有高浓度的颗粒污泥具有集泥水气分离与一体的三相分离器具有集泥水气分离与一体的三相分离器无需安装搅拌装置无需安装搅拌装置颗粒污泥的形成是颗粒污泥的形成是uasbuasb工艺的关键工艺的关键三相分离器的好坏是影响三相分离器的好坏是影响uasbuasb工艺的重点工艺的重点23编辑ppt第一阶段第一阶段启动与污泥活性提高阶段启动与污泥活性提高阶段有机负荷有机负荷20kgcod20kgcodmm33dd以下运行时间以下运行时间111515月月污泥逐渐适应活性不断提高污泥逐渐适应活性不断提高第二阶段第二阶段颗粒污泥形成阶段颗粒污泥形成阶段有机负荷有机负荷202050kgcod50kgcodmm33dd以下重质污泥留在器以下重质污泥留在器内在其上富集絮凝最终形成内在其上富集絮凝最终形成050550mm50mm颗粒污泥运行时颗粒污泥运行时间间111515月月第三阶段第三阶段污泥床形成阶段污泥床形成阶段有机负荷有机负荷50kgcod50kgcodmm33dd以上污泥浓度提高污泥以上污泥浓度提高污泥床高度提高需要时间床高度提高需要时间3344月月24编辑ppt在反应器内设置竖向导流板将反应器分隔成串联的在反应器内设置竖向导流板将反应器分隔成串联的几个反应室几个反应室每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统其中的污泥以颗粒化形式或以絮状形式存在其中的污泥以颗粒化形式或以絮状形式存在水流由导流板引导上下折流前进逐个通过反应室内水流由导流板引导上下折流前进逐个通过反应室内的污泥床层进水中的底物与微生物充分接触而得以的污泥床层进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除降解去除借助水流和气体上升的作用污泥上下运动而水平借助水流和气体上升的作用污泥上下运动而水平方向流速缓慢使大量污泥截留在反应室中方向流速缓慢使大量污泥截留在反应室中abrabr具有完全混合和推流的复合型流态具有完全混合和推流的复合型流态25编辑ppt良好的水利条件强化了容积利用率运行稳定性和处良好的水利条件强化了容积利用率运行稳定性和处理效果理效果具有强大的生物固体截留能力具有强大的生物固体截留能力ssss不会造成堵塞不会造成堵塞不同隔室形成良好的微生态系统前段以水解和产酸不同隔室形成良好的微生态系统前段以水解和产酸菌为主后端以产甲烷菌为主行使不同功能菌为主后端以产甲烷菌为主行使
厌氧生物处理
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床内生物膜停留时间较长，剩余污泥量少 结构紧凑、占地少以及基建投资省等。但载体流化耗
能较大，且对系统的管理技术要求较高 为了降低动力消耗和防止床层堵塞，可采取： （1）间歇性流化床工艺，即以固定床与流化床间歇性交
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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工艺1：厌氧接触法
工艺流程见图6~4：
脱 气气
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工艺特点： 允许废水中含有较多的悬浮固体， 泥水接触充分 消化池内污泥浓度高，运行稳定操作简单 气泡粘附在污泥上，影响污泥沉降 中温时，有机负荷 2~5kgCOD/(m3·d), 属于中低负荷
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① 水解酸化阶段 ----大分子变小分子，不溶解有机物变溶解性有 机物。
② 产氢产乙酸阶段 ----对第一阶段的产物转化为乙酸和氢，不溶解 有机物变溶解性有机物。
③ 产甲烷阶段 ----将乙酸、乙酸盐、二氧化碳和氢，转化为甲烷 。
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3、厌氧微生物处理影响因素
厌氧生物处理
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主要内容
一、概述/厌氧生物处理法的基本原理
厌氧生物处理
1、进水分配系统
位置：反应器底部
功能：均匀配水、搅拌 需要满足如下原则： (1)进水装置的设计使分配到各点的流量相同，确 保单位面积的进水量基本相同，防止发生短路等现象。 (2)很容易观察进水管的堵塞，当堵塞发现后，必 须很容易被清除。 (3)应尽可能地满足污泥床水力搅拌的需要，保证
进水有机物与污泥迅速混合，防止局部产生酸化现象。
(1)树枝管状 (2)穿孔管式 (3)多管多点式 用高于反应器的水箱式(或渠道式)进 水分配系统。
树技管式：
为了配水均匀一般采用对称
布置，各支管出水口向着池 底，出水口距池底约20cm，
位于所服务面积的中心点。 管口对准的池底设反射锥， 使射流向四周均匀散布于池 底，出水口支管直径约 20mm。
UASB反应器
effluent
influent
UASB反应器基本结构示意图
UASB反应器的结构组成
1）进水配水系统。即将废水尽可能均匀地分配到整个反应器， 并具有一定的水力搅拌功能。 2）反应区。包括污泥床区和污泥悬浮层区，有机物主要在这里被厌氧菌 所分解，是反应器的主要部位。污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组 成，SS质量浓度可达50~100 g/L或更高。污泥悬浮层主要靠反应过程中产 生的气体的上升搅拌作用形成，污泥质量浓度较低，SS一般在5~40 g/L。 3）三相分离器。由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是把沼气、污泥 和液体分开。污泥经沉淀区沉淀后由回流缝回流到反应区，沼气分离后进 人气室。三相分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。 4）出水系统。是把沉淀区表层处理过的水均匀地加以收集，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。是清除沉淀区液面和气室表面的浮渣，如浮渣不多可 省略。 7）排泥系统。是均匀地排除反应区的剩余污泥。
第18章 厌氧性细菌
微生物学检查与防治 微生物学检查 深部创伤直接涂片镜检:有荚膜的 大杆菌, 有荚膜的G 深部创伤直接涂片镜检 有荚膜的 +大杆菌,白细 胞少且形态不典型(毒素使白细胞无趋化反应 毒素使白细胞无趋化反应), 胞少且形态不典型 毒素使白细胞无趋化反应 , 伴其它杂菌. 伴其它杂菌. 分离培养鉴定 动物试验 防治原则 及时清创, 及时清创,扩创 切除坏死组织, 切除坏死组织,必要时截肢 Clostridium perfringens in 大剂量青霉素 Tissue 气性坏疽多价抗毒素 高压氧舱法( 高压氧舱法 Hyperbaric oxygen)
所致疾病: 所致疾病 气性坏疽Gas gangrene 产气荚膜梭菌为主) (产气荚膜梭菌为主) 致病条件与破伤风相似 潜伏期短8-48h 潜伏期短 局部组织坏死, 局部组织坏死,产生大量气 体,组织气肿(捻发音) ,血管通透性增 组织气肿(捻发音) 水肿, 压迫组织血管,影响血供, 加, 水肿 压迫组织血管,影响血供 最后大 块组织坏死,并伴有恶臭.毒素入血, 块组织坏死,并伴有恶臭.毒素入血,全 身中毒症状,休克,死亡( 身中毒症状,休克,死亡(30%) ) 食物中毒food poisoning(A型) 较轻,1-2天自 型 较轻, 天自 愈. Gas gangrene of leg 坏死性肠炎(C型 坏死性肠炎 型):
正常手臂伸直
破伤风毒素导致痉挛性麻痹 破伤风毒素导致痉挛性麻痹
Disease:破伤风(tetanus) :破伤风
Incubation period :几天 几周,长短取决于伤 几天-几周 几周, 口与CNS距离 口与 距离 Symptom :牙关紧闭,苦笑面容,角弓反张等, 牙关紧闭,苦笑面容,角弓反张等, 阵发性抽搐, 阵发性抽搐,严重者因呼吸肌痉挛窒息死亡
厌氧生物处理流程
厌氧生物处理流程厌氧生物处理呢，就是在没有氧气的环境下，让那些微生物大展身手。
这微生物就像一群小小的魔法师，在厌氧的世界里搞出大动静。
一、厌氧生物处理的微生物“小伙伴”这里面有好多不同种类的微生物呢。
有产酸菌，它们就像是先头部队，把那些有机物先分解成一些比较简单的酸类物质。
这些产酸菌可活跃啦，就像一群调皮的孩子，看到有机物就扑上去，把它们拆得七零八落。
还有产甲烷菌，这可是非常重要的微生物哦。
产甲烷菌就像大工匠，把产酸菌分解出来的那些东西再进一步转化，最后产生甲烷。
不过产甲烷菌有点“娇贵”，它们对环境的要求比较严格呢。
比如说，pH 值要是不合适，它们就会变得懒洋洋的，不太想工作。
二、厌氧生物处理的场所——反应器。
那这些微生物在哪里工作呢？这就需要一个特殊的场所，也就是反应器啦。
反应器就像是微生物的小城堡。
有那种完全混合式的反应器，在这种反应器里呀，微生物和有机物就像在一个大派对里，大家混在一起，不停地相互作用。
还有上流式厌氧污泥床反应器，这就像是一个小高楼。
污水从下面往上流，微生物就在这个过程中对污水里的有机物进行处理。
在这个小高楼里，污泥就像是住在里面的居民，它们分层分布，各有各的作用。
底部的污泥比较密集，那里的微生物更多地进行初步的分解工作，而往上走，微生物的工作也在一步步深入，最后把有机物处理得差不多了。
三、厌氧生物处理的流程阶段。
厌氧生物处理大致有这么几个阶段。
水解阶段是第一步哦。
在这个阶段，那些大分子的有机物，像什么蛋白质、碳水化合物之类的，就被微生物分解成小分子的物质。
这就好比把一个大蛋糕切成小块块，这样后面的微生物就更容易处理啦。
然后就是酸化阶段，这个时候，那些小分子的物质就被转化成脂肪酸、醇类等物质。
这就像把切好的小蛋糕再加工一下，变成不同口味的小点心。
最后就是产甲烷阶段啦，前面那些小点心就被产甲烷菌变成甲烷气体。
这个甲烷气体可有用处呢，可以用来发电，就像是微生物给我们的一个小礼物。
厌氧生物处理技术、
共享知识分享快乐废水的厌氧生物处理技术厌氧生物处理技术是利用厌氧微生物的代谢特性分解有机污染物，在不需要提供外界能源的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体的水处理技术。
1厌氧生物处理的基本原理1.1两阶段理论在20世纪30-60年代，人们普遍认为厌氧消化过程可以简单地分为两个阶段，即两阶段理论。
第一阶段称为发酵阶段或产酸阶段或酸性发酵阶段，废水中的有机物在发酵细菌的作用下，发生水解和酸化反应，而被降解为以脂肪酸、醇类、CO2和H2等为主的产物。
第二阶段则被称为产甲烷阶段或碱性发酵阶段，所发生的反应时是产甲烷菌利用前一阶段的产物脂肪酸、醇类、CO2和H2等为基质，并最终将其转为CH4和CO2。
1.2三阶段理论三阶段理论认为，整个厌氧消化过程可以分为三个阶段，即水解、发酵阶段，产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
有机物首先通过发酵细菌的作用生成乙醇、丙酸、丁酸和乳酸等，接着通过产氢产乙酸菌的降解作用而被转化为CH4和CO2。
产氢产乙酸菌和产甲烷菌之间存在着互营共生的关系。
该理论将厌氧发酵微生物分为发酵细菌群、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群。
1.3四阶段理论几乎与三阶段理论的提出同时，Zeikus提出了四菌群学说即四类群理论。
与三阶段理论相比，该理论增加了同型(耗氢)产乙酸菌群(Homoacetogenic Bacteria), 该菌群的代谢特点是能将H2/CO2合成为乙酸。
但是研究结果表明，这一部分乙酸的量较少，一般可以忽略不计。
目前为止，三阶段理论和四类群理论是对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。
2厌氧生物处理的优缺点卑微如蝼蚁、坚强似大象共享知识分享快乐厌氧生物处理技术与好氧生物处理技术比较，有如下优缺点。
(1)厌氧法的主要优点：①应用范围较广：适用于处理污泥及有机废水；可处理好氧法难降解的有机物，也可处理含有毒有害物质较高的有机废水。
②运行成本与能耗较低：厌氧处理的污泥产率低；厌氧法所需营养成分较少，一般可不必投加营养分；厌氧法不需要供氧设备，因而能耗较少。
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第18章厌氧生物处理18.1厌氧生物处理的发展18.1.1 第一代厌氧生物反应器化粪池、双层沉淀池，厌氧消化池等，特点：① 水力停留时间（HRT）很长，② 虽然HRT相当长，但处理效率仍十分低，处理效果不理想；③ 具有浓臭的气味，18.1.2第二代厌氧生物反应器主要包括：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。
主要特点：① HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；②HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。
18.1.3第三代厌氧生物反应器进UASB反应器的广泛应用，在其基础上以颗粒污泥为主要特征的颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。
18.2厌氧生物处理的主要特征18.2.1主要优点1）能耗大大降低，而且还可以回收生物能（沼气）。
2）污泥产量很低。
3）厌氧微生物可以对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解。
18.2.2主要缺点1）厌氧生物处理过程中所涉及的生化反应过程较为复杂，因此在厌氧反应器运行过程中对技术要求很高；2）厌氧微生物特别是其中的产甲烷细菌对温度、pH等环境因素非常敏感，也使得厌氧反应器的运行和应用受到很多限制和困难；3）虽然厌氧生物处理工艺在处理高浓度的工业废水时常常可以达到很高的处理效率，但其出水水质通常较差，一般需要利用好氧工艺进一步处理；4）厌氧生物处理的气味较大；5）对氨氮的去除效果不好，一般认为在厌氧条件下氨氮不会降低，而且还可能由于原废水中含有的有机氮在厌氧条件下的转化作用导致氨氮浓度的上升。
18.3 厌氧生物处理基本原理Bryant认为消化经历四个阶段：1.水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶水解；2.酸化；3.乙酸化阶段,指进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化4.第四阶段是甲烷化阶段。
根据厌氧消化的两大类菌群，厌氧消化过程又可分为两个阶段，即：酸性发酵阶段和碱性发酵阶段，如(图 19-1)所示。
1.酸性发酵阶段两阶段理论将液化阶段和产酸阶段合称为酸性发酵阶段。
在酸性发酵阶段，高分子有机物首先在兼性厌氧菌胞外酶的作用下水解和液化，然后渗入细胞体内，在胞内酶的作用下转化为醋酸等挥发性有机酸和硫化物。
pH 值下降。
氢的产生，是消化第一阶段的特征，所以第一阶段也称作“氢发酵”。
兼性厌氧菌在分解有机物的过程中产生的能量几乎全部消耗作为有机物发酵所需的能源，只有少部分合成新细胞。
因此酸性消化时，细胞的增殖很少。
产酸菌在低 pH 值时也能生存，具有适应温度、 pH 值迅速变化的能力。
2.碱性消化阶段专性厌氧菌将消化过程第一阶段产生的中间产物和代谢产物均被甲烷菌利用分解成二氧化碳、甲烷和氨，pH 值上升。
由于消化过程第二阶段的特征是产生大量的甲烷气体，所以第二阶段称为“甲烷发酵”。
由于甲烷菌的生长条件特别严格，即使在合适的条件下其增殖速度也非常小，因此甲烷化过程控制污水或者污泥的厌氧消化进程。
厌氧消化两阶段示意图废水处理工艺中的厌氧微生物在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌（ non-menthanogens ）和产甲烷细菌（ menthanogens ）。
厌氧消化过程的非产甲烷菌和产甲烷菌的生理特性有较大的差异，对环境条件的要求迥异。
产酸菌和产甲烷菌的特性参数非产甲烷菌又称为产酸菌（ acidogens ），它们能将有机底物通过发酵作用产生挥发性有机酸（ VFA ）和醇类物质，使处理系统中液体的 pH 值降低。
非产甲烷菌包括：1 ．水解发酵细菌群水解发酵细菌（ hydrolytic-fermentative bacteria ）主要参与复杂有机物的水解，并通过乳酸发酵、乙醇发酵、丙酸发酵、丁酸发酵和混合酸发酵等将水解产物转化为乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等有机酸及乙醇。
水解发酵细菌群具体包括：纤维素分解菌、碳水化合物分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌。
2 ．产氢产乙酸菌群产氢产乙酸菌群（ H2 -producing acetogens ）有专性厌氧菌和兼性厌氧菌，它们将水解发酵菌群产生的挥发性有机酸和醇转化为乙酸、 CO2和 H2。
3 ．同型产乙酸菌群同型产乙酸菌群（ homo-acetogens ）可将 CO2（或 CO32-）和 H2转化为乙酸。
正是由于同型产乙酸菌可利用H2，因而可以保持系统中较低的氢分压，有利于厌氧发酵过程的正常进行。
产甲烷菌属于绝对厌氧菌，必须在氧浓度低于 1.48³10-56 mol/L 时才能生存。
一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷或一氧化碳和氢气合成甲烷；另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳。
迄今为止，已经分离鉴定的产甲烷菌有 70 多种，分属于 3 个目， 7 个科， 19 个属。
常见的有，产甲烷丝菌属（Methanothrix ）、产甲烷球菌属（Methanococcus ）、产甲烷杆菌属（Methanobacterium ）、产甲烷螺菌属（Methanospirillum ）和产甲烷八叠球菌属（Methanosarcina ）等。
厌氧消化机理和厌氧处理技术厌氧消化机理如下图所示。
产甲烷的串联代谢（McCarty和Smith,1986）18.4 厌氧消化的影响因素与控制要求甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。
18.4.1 影响因素1. 温度因素温度与有机物负荷、产气量关系见图：温度与有机物负荷、产气量关系图消化温度与消化时间的关系见图：温度与消化时间关系曲线厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感，温度的突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。
因此要严格控制料液的消化温度，允许温度变动范围为 1.5～2.0 ℃，当有 3 ℃的变化时，就会抑制消化速率，有 5 ℃的急剧变化时，就会突然停止产气，使有机酸大量积累而破坏厌氧消化。
根据采用消化温度的高低，可以分为常温消化、中温消化（ 35 ℃左右）和高温消化（ 54 ℃左右）。
1）常温消化的温度为 10～30℃，其优点是消化池不需升温设备和外加能源，建设费用低，原料用量少。
但分解缓慢，产气少。
2）中温消化的产气量比常温消化高出许多倍。
3）高温消化温度的特点是原料分解快，产气量高，固体停留时间短和反应器容积小，但甲烷含量略低于中温和常温消化，并需消耗大量热能。
目前，利用太阳能来提高沼气池温度，增加产气率是新能源综合利用的方向之一。
目前，废物的厌氧消化大多是在中温下进行的 , 但随着废物处理排放卫生指标的提高，高温厌氧消化越来越引起关注。
高温条件对于有机废物的降解和病原菌的杀灭是更有效的，尤其对于厌氧消化残余物须用于土地处理的情况 , 高温处理更是必要的。
几种常见病菌与寄生虫的死亡温度2. 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷消化池的容积负荷和水力停留时间的关系见图：容积负荷和水力停留时间关系曲线3 .搅拌和混合有机物的厌氧消化过程是微生物的代谢活动，因此需要微生物与物料之间始终保持良好的接触，使微生物不断接触到新的食料和进行高效的消化，搅拌是实现此目的的一种简单的有效方法。
搅拌可使消化物料分布均匀，增加微生物与物料的接触机会，并使消化产物及时分离，从而提高消化效率、增加产气量。
同时，对消化池进行搅拌，可使池内温度均匀，加快消化速度，提高产气量。
消化池在不搅拌的情况下，消化料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层，严重影响消化效果。
污水处理厂污泥厌氧消化池的厌氧消化搅拌方法包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。
机械搅拌时机械搅拌器安装在消化池液面以下，定位于上、中、下层皆可，如果料液浓度高，安装要偏下一些；泵循环指用泵使沼气池内的料液循环流动，以达到搅拌的目的；气体搅拌，将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。
机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合于大、中型的沼气工程。
4 .营养与C/N比除了矿物油和木质素外，自然界中的有机物质一般都能被微生物利用产生沼气，但不同的有机物产气量和产气速度不同，一般气体发生量是由消化物的组成所决定的。
垃圾中几种物质厌氧消化产气量厌氧消化原料在厌氧消化过程中既是产生沼气的基质，又是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质。
这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的氮素和碳素。
实验表明，碳氮比（ C/N ）在（ 12～16 ） :1 时厌氧菌最活跃，单位质量的有机物产气量也最多。
原料 C/N 比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。
若 C/N 比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。
各种废物的碳氮比（C/N）5. 氨氮厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要的因素。
消化系统中的由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的氮都转化为消化液中的氨氮，因此消化液中氨氮的浓度都高于进料中氨氮的浓度。
实验研究表明，氨氮对厌氧消化过程有较强的毒性或抑制性，氨氮以 NH4+及 NH3等形式存在于消化液中， NH3对产甲烷菌的活性有比NH4+更强的抑制能力。
6 .有毒物质有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。
抑制剂的种类也很多，包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。
例如，消化系统中的微量的氧存在就会对产甲烷菌形成抑制。
另外，厌氧消化过程中由于甲烷菌的生长受到了抑制，挥发性脂肪酸和氢气的积累，往往也会导致消化系统崩溃。
此外，还有一些抑制物质。
当其浓度超过限制值时，也会对厌氧微生物产生不同程度的抑制作用。
对厌氧消化具有抑制作用的物质7. 酸碱度、pH 值和消化液的缓冲作用厌氧微生物的生命活动、物质代谢与 pH 有密切的关系， pH 值的变化直接影响着消化过程和消化产物，不同的微生物要求不同的 pH 值，过高或过低的 pH 对微生物是不利的，表现在：1）由于 pH 的变化引起微生物体表面的电荷变化，进而影响微生物对营养物的吸收； 2） pH 除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而对微生物产生间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞； 3 ） pH 强烈地影响酶的活性，酶只有在最适宜的 pH 值时才能发挥最大活性，不适宜的 pH 值使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。
厌氧消化体系中的产甲烷菌对 pH 的变化非常敏感，大多数产甲烷菌适合的 pH 范围在 6.17～7.14 之间， pH 在 6.8～7.2 时产甲烷菌的活性最高。