废水生物处理技术精品PPT课件
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污水间歇地或连续地从池顶进入，通过搅拌与池内污泥混合，进行厌
氧消化。分解后的污泥从池底排出。产生的生物气从池顶收集。普
通消化池需要加热，以维持高的生化速率。活性污泥浓度不高， 一般5％。
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主要应用： A）城市污水处理厂污泥的稳定化处理； B）高浓度、难生物降解有机工业废水的处理； C）高悬浮物浓度有机废水的处理。
COD∶N∶P=200∶5∶1
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（4）毒物 凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用 的物质，都可称为毒物。
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四、污水的厌氧生物处理方法
有代表性的厌氧生物处理工艺和设备有：普通厌 氧消化池、厌氧滤池、厌氧膨胀床和流化床、上 流式厌氧污床(UASB）等。
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（1）常规消化池或普通消化池（conventional digester）主要用于处理城市污水的沉淀污 泥。普通消化池多建成加顶盖的筒状。
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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：
LOGO
厌氧消化两阶段
消化 过程
厌氧消化两阶段
液化(酸化) 气化(甲烷化)
液态污泥的pH迅速下降， 转化产物中有机酸是主体
产生消化气，主体是CH4
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（1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供 易生物降解的基质； （2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产 气体燃料。
厌氧消化三阶段
LOGO
厌氧消化四阶段
大分子有机物
水解
(碳水化合物，
Fra Baidu bibliotek
蛋白质，脂肪等) 细菌的胞外
水解的和溶 解的有机物
酶
有机酸 醇类 醛类等
乙酸化 乙酸细菌
乙酸
甲烷化 甲烷细菌
H2，CO2
甲烷细菌
酸化 产酸细菌
CH4
CH4
LOGO
LOGO 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：
水解发酵阶段是将大分子不溶性复杂有机物在细胞外 酶的作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸(醇类； 醛类、酮类等)，然后渗入细胞内， 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； 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。
LOGO 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
兼性厌氧的有:是消耗掉污水带来的溶解氧，为专性厌氧细 菌的生长创造有利条件。
第三章 废水生物处理技术
LOGO
第五节 厌氧生物处理
一、厌氧处理的基本原理
指在无氧条件下，通过厌氧微生物（或兼氧微生 物）的作用，将废水中的有机物分转化为甲烷和 二氧化碳的过程，又称厌氧发酵或厌氧消化。
厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污 泥、动植物残体及粪便等。
主要依靠三大类群的细菌，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。
➢链球菌 ➢肠道菌
此外还有真菌以及原生动物等。可统称为水解发酵菌。
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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。
LOGO 第二阶段：产酸脱氢阶段
产酸脱氢阶段是将第一阶段的产物降解为简单脂肪酸(乙 酸、丙酸、丁酸等)并脱氢。奇数碳有机物还产生C02，主 要产物是简单脂肪酸，C02，碳酸根HCO3-，铵盐NH4+和 HS-，H+等。此阶段速率较快。
pH值对产甲烷菌活性的影响
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甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过 高的SO42-，SO32-。
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（3）营养与环境条件 废水、污泥及废料中的有机物种类繁多，只要
未达到抑制浓度，都可连续进行厌氧生物处理。 对生物可降解性有机物的浓度并无严格限制，但 若浓度太低，比耗热量高，经济上不合算；水力 停留时间短，生物污泥易流失，难以实现稳定的 运行。一般要求COD大于1000mg/L。
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。
▪硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的细菌；
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第三阶段：甲烷的产生
产甲烷阶段是将第二阶段的产物还原成CH4,参与作 用的微生物是绝对厌氧菌(甲烷菌)。
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。
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上述3个阶段，以产甲烷阶段的反应速度最慢，为 厌氧消化的限制阶段。与好氧氧化相比，厌氧生 物处理产生的污泥量远少于好氧氧化。
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参与厌氧反应的细菌，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，已经证实的已有80多种
产甲烷菌和产酸菌的特性
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二、厌氧生物处理的主要影响因素
一类是基础因素，包括微生物量（污泥浓度）、 营养比、混合接触状况、有机负荷等； 另一类是周围环境，如温度，pH、氧化还原电位、 有毒物质的含量等。 产甲烷菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生 物，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤
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（1）温度 产甲烷菌适宜温度是35℃～38℃（中温）和 52℃～55℃（高温），各有一个最适温度。 厌氧消化对温度的突变也十分敏感，要求日变化 小于±2℃。温度突变幅度太大，会招致系统的停 止产气。
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优点：可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较 大的料液，消化反应和固液分离在同一个池时行， 结构简单。 缺点：无法保持或补充厌氧活性污泥，消化池内 难以保持大量的微生物；无搅拌的消化池会出现 料液分离现象，微生物不能与料液均匀接触，消 化效果极差。
LOGO 温度与有机物负荷和产气量关系
LOGO 温度与消化时间关系
（2）pH 产甲烷菌pH值：应在6.8～7.2之间。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。 •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，产乙酸细菌和产甲烷 细菌之间严格的共生关系：
氧消化。分解后的污泥从池底排出。产生的生物气从池顶收集。普
通消化池需要加热，以维持高的生化速率。活性污泥浓度不高， 一般5％。
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主要应用： A）城市污水处理厂污泥的稳定化处理； B）高浓度、难生物降解有机工业废水的处理； C）高悬浮物浓度有机废水的处理。
COD∶N∶P=200∶5∶1
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（4）毒物 凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用 的物质，都可称为毒物。
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四、污水的厌氧生物处理方法
有代表性的厌氧生物处理工艺和设备有：普通厌 氧消化池、厌氧滤池、厌氧膨胀床和流化床、上 流式厌氧污床(UASB）等。
LOGO
（1）常规消化池或普通消化池（conventional digester）主要用于处理城市污水的沉淀污 泥。普通消化池多建成加顶盖的筒状。
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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：
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厌氧消化两阶段
消化 过程
厌氧消化两阶段
液化(酸化) 气化(甲烷化)
液态污泥的pH迅速下降， 转化产物中有机酸是主体
产生消化气，主体是CH4
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（1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供 易生物降解的基质； （2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产 气体燃料。
厌氧消化三阶段
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厌氧消化四阶段
大分子有机物
水解
(碳水化合物，
Fra Baidu bibliotek
蛋白质，脂肪等) 细菌的胞外
水解的和溶 解的有机物
酶
有机酸 醇类 醛类等
乙酸化 乙酸细菌
乙酸
甲烷化 甲烷细菌
H2，CO2
甲烷细菌
酸化 产酸细菌
CH4
CH4
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LOGO 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：
水解发酵阶段是将大分子不溶性复杂有机物在细胞外 酶的作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸(醇类； 醛类、酮类等)，然后渗入细胞内， 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； 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。
LOGO 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
兼性厌氧的有:是消耗掉污水带来的溶解氧，为专性厌氧细 菌的生长创造有利条件。
第三章 废水生物处理技术
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第五节 厌氧生物处理
一、厌氧处理的基本原理
指在无氧条件下，通过厌氧微生物（或兼氧微生 物）的作用，将废水中的有机物分转化为甲烷和 二氧化碳的过程，又称厌氧发酵或厌氧消化。
厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污 泥、动植物残体及粪便等。
主要依靠三大类群的细菌，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。
➢链球菌 ➢肠道菌
此外还有真菌以及原生动物等。可统称为水解发酵菌。
LOGO
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。
LOGO 第二阶段：产酸脱氢阶段
产酸脱氢阶段是将第一阶段的产物降解为简单脂肪酸(乙 酸、丙酸、丁酸等)并脱氢。奇数碳有机物还产生C02，主 要产物是简单脂肪酸，C02，碳酸根HCO3-，铵盐NH4+和 HS-，H+等。此阶段速率较快。
pH值对产甲烷菌活性的影响
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甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过 高的SO42-，SO32-。
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（3）营养与环境条件 废水、污泥及废料中的有机物种类繁多，只要
未达到抑制浓度，都可连续进行厌氧生物处理。 对生物可降解性有机物的浓度并无严格限制，但 若浓度太低，比耗热量高，经济上不合算；水力 停留时间短，生物污泥易流失，难以实现稳定的 运行。一般要求COD大于1000mg/L。
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。
▪硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的细菌；
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第三阶段：甲烷的产生
产甲烷阶段是将第二阶段的产物还原成CH4,参与作 用的微生物是绝对厌氧菌(甲烷菌)。
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。
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上述3个阶段，以产甲烷阶段的反应速度最慢，为 厌氧消化的限制阶段。与好氧氧化相比，厌氧生 物处理产生的污泥量远少于好氧氧化。
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参与厌氧反应的细菌，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，已经证实的已有80多种
产甲烷菌和产酸菌的特性
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二、厌氧生物处理的主要影响因素
一类是基础因素，包括微生物量（污泥浓度）、 营养比、混合接触状况、有机负荷等； 另一类是周围环境，如温度，pH、氧化还原电位、 有毒物质的含量等。 产甲烷菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生 物，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤
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（1）温度 产甲烷菌适宜温度是35℃～38℃（中温）和 52℃～55℃（高温），各有一个最适温度。 厌氧消化对温度的突变也十分敏感，要求日变化 小于±2℃。温度突变幅度太大，会招致系统的停 止产气。
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优点：可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较 大的料液，消化反应和固液分离在同一个池时行， 结构简单。 缺点：无法保持或补充厌氧活性污泥，消化池内 难以保持大量的微生物；无搅拌的消化池会出现 料液分离现象，微生物不能与料液均匀接触，消 化效果极差。
LOGO 温度与有机物负荷和产气量关系
LOGO 温度与消化时间关系
（2）pH 产甲烷菌pH值：应在6.8～7.2之间。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。 •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，产乙酸细菌和产甲烷 细菌之间严格的共生关系：