污水的厌氧生物处理方法

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第一节 概述
2. 发展历程
（3）第三代厌氧反应器
1980年Switzenbaum等推出了厌氧附着膜膨胀 床反
应器（AAFEB）,还有厌氧流化床（AFB）
上世纪90年代后，出现了厌氧膨胀颗粒污泥床
（EGSB）、内循环反应器（IC）、升流式厌氧污泥床 过滤器（UBF）
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为CH4和CO2。
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第二节 厌氧生物处理的基本原理
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第二节 厌氧生物处理的基本原理
与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为 受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢 体。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 (fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌 (acetogenic bacteria)和产甲烷细菌(methanogenic bacteria)的联合作用完成。参与消化的细菌，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。
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第二节 厌氧生物处理的基本原理
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第二节 厌氧生物处理的基本原理
1.两阶段理论：
自上世纪30年代，厌氧消化过程被认为由不产甲烷的发 酵性细菌和产甲烷的细菌共同进行的两阶段过程。
酸性发酵阶段：发酵性细菌把复杂有机物进行水解发酵，
形成脂肪酸、醇类、CO2和H2；
甲烷发酵阶段：由产甲烷菌将第一阶段的发酵产物转化
（3）产乙酸阶段
上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及 新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有 硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。
（4）产甲烷阶段
乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为 甲烷和以及甲烷菌细胞物质。
经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳 、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。
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第二节 厌氧生物处理的基本原理 2.三阶段理论
4%
76%
复杂有机物
较高级有机酸
H2 28%
CH4
生成乙酸与脱氢
乙酸
72% 生成甲烷
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第二节 厌氧生物处理的基本原理
3. 四类群理论
Zeikus等因发现同型产乙酸菌将H2/CO2转化为乙酸提出了四 菌群理论。
（1）水解阶段
在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物
（2）发酵阶段
梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合 物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧 化碳、氢气、氨等
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第二节 厌氧生物处理的基本原理
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第二节 厌氧生物处理的基本原理
第一节 概述
1. 定义
厌氧生物法也称厌氧消化法或厌氧发酵发。是在无 氧条件下，通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用降解污 泥和废水中的有机污染物，分解的终产物主要是沼 气(CH4 和CO2)。
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第一节 概述
2. 发展历程
（1）早期发展 1881~1950年 厌氧生物处理法始于19世纪末。
第二节 厌氧生物处理的基本原理
5.厌氧生化法的优点
（1）应用范围广 因供氧限制，好氧法一般适用于中、低浓度有机
废水的处理，而厌氧法适用于中、高浓度有机废水。 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，如固体有机物、着 色剂蒽醌和某些偶氮染料等。
第二节 厌氧生物处理的基本原理
2. 发展历程：
（2） 现代厌氧反应器的形成和发展
第二代厌氧反应器
1955年开发了厌氧接触法新工艺，标志着现代厌氧
反应器的开端。进一步推动了厌氧技术的应用和发展。
上世纪60年代末，McCarty等开发了厌氧生物滤池
(AF)
1974年荷兰的Lettinga开发了上流式厌氧污泥床反应
Байду номын сангаас
器（UASB）
厌氧生物转盘、 UASB+ AF 。
4.厌氧生化法的优点
（2）产生的沼气可用于发电或作为能源
沼气中的主要成分是甲烷，含量 50~75%之间，是一种很好的燃料。 以日排COD10t的工厂为例，若COD 去除率为80%，甲烷产量为理论的 80%时，则可日产甲烷2240m3,其热值 相当于3.85t原煤，可发电5400度电。
1881年法国人Louis Mouras 将简易的沉淀池改进为污水
处理构筑物，降解生活污水中的 悬浮物
1895年出现的化粪池处理粪便污泥 1904年出现的双层沉淀池 1950年出现高效的、可加温和搅拌的厌氧消化 反应池，
加快了厌氧技术的发展。
以上，属于传统的厌氧反应器。
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第一节 概述
第二节 厌氧生物处理的基本原理
注意点 ❖ 此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把
氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐 脱羧产生甲烷，前者约占总量的l/3后者约占2/3。 ❖ 上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在含纤 维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水 中，水解易成为速度限制步骤； ❖ 简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被 微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，产 甲烷易成为限速阶段。
第二节 厌氧生物处理的基本原理
4.厌氧生物处理过程中微生物优势种群的演替及相互 关系
由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲 烷菌 、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物，其中产甲烷 丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架
产酸细菌为产甲烷细菌提供生长繁殖的底物 产酸细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位 产酸细菌为产甲烷细菌清除了有毒物质 产甲烷细菌为产酸细菌的生化反应解除了反馈抑制 产酸细菌和产甲烷细菌共同维持环境中的适宜pH值
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第二节 厌氧生物处理的基本原理
2.三阶段理论
三阶段理论1979年由Bryant提出
水解阶段：碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解发酵菌作用 下转化为糖类、脂肪酸、氨基酸、水和二氧化碳；
产酸产乙酸阶段：脂肪酸在产氢产乙酸菌作用下转化成H2、 CO2、乙酸 CH3CH2COOH→CO2+CH3COOH+H2 产甲烷阶段：最后两组生理不同的产甲烷菌，有共同的产物 4H2+CO2→CH4+2H2O （1/3）CO2还原 2CH3COOH→2CH4+2CO2 （2/3）乙酸脱羧