(完整版)第三节污泥的厌氧消化
污泥厌氧消化的方法和特点
污泥厌氧消化的方法是什么？污泥厌氧消化的阶段有哪些？污泥厌氧消化的特点是什么？污泥厌氧消化在无氧条件下，污泥中的有机物由厌氧微生物进行降解和稳定的过程称为厌氧消化。
污泥中的有机物含量很高，采用好氧法能耗太大，一般采用厌氧消化法：即在无氧的条件下，由兼性菌及专性厌氧细菌降解有机物，最终产物是二氧化碳和甲烷气（或称污泥气、消化气），使污泥得到稳定。
所以污泥厌氧消化过程也称为污泥生物稳定过程。
污泥厌氧消化是一个极其复杂的过程，多年来厌氧消化被概括为两阶段过程，第一阶段是酸性发酵阶段，有机物在产酸细菌的作用下，分解成脂肪酸及其他产物，并合成新细胞；第二阶段是甲烷发酵阶段，脂肪酸在专性厌氧菌——产甲烷菌的作用下转化成CH4和CO2。
1979年，伯力特（Bryant）等人根据微生物的生理种群，提出了厌氧消化三阶段理论，是当前较为公认的理论模式。
三阶段消化突出了产氢产乙酸细菌的作用，并把其独立地划分为一个阶段。
三阶段消化的第一阶段，是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物，蛋白质与脂肪水解与发酵转化成由糖、氨基酸、脂肪酸，甘油及二氧化碳、氢等；第二阶段，是在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸。
第三阶段，是通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组是对乙酸脱羟产生甲烷。
影响污泥消化的主要有以下因素：l）温度：温度影响消化速度，也影响消化深度。
温度为5－15℃称低温消化，30－35℃称中温消化，50－55℃称高温消化。
高温消化几乎可以杀灭一切病原微生物，但操作管理复杂，加热费用高；中温消化只能杀灭部分病原微生物，低温消化效率很低，所以一般采取中温消化。
2）投配率：即每天投入消化池内的生污泥量与池内熟污泥量的百分率。
投配率的大小影响池内污泥的PH值和消化速率。
投配率小污泥消化速度快而充分，产气量高，但要加大池体积；投配率大，消化速度慢，PH值降低，抑制甲烷细菌的生长，破坏正常的消化过程。
污泥计算、厌氧消化处理污泥
污泥计算、厌氧消化处理污泥⼀，污泥的介绍污泥是⽔处理过程的副产物，包括筛余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。
污泥体积约占处理⽔量的0.3%~0.5%左右，如⽔进⾏深度处理，污泥量还可能增加0.5~1倍。
使污泥减量、稳定、⽆害化及综合利⽤。
（1）确保⽔处理的效果，防⽌⼆次污染；（2）使容易腐化发臭的有机物稳定化；（3）使有毒有害物质得到妥善处理或利⽤；（4）使有⽤物质得到综合利⽤，变害为利。
由于污泥处理技术难度⾼、投资⼤、回报不确定等因素，国内涉⾜此领域的企业少且规模⼩，与外国先进国家相⽐差距较⼤。
在我国现有的污⽔处理设施中，有污泥稳定处理设施的不到25％，处理⼯艺和配套设备完善的不到10％。
国外的城市污泥处理与处置已经有近百年的历史，⽆论是进⾏有效利⽤还是填埋处置，污泥处理与其他废物的处理⼀样，皆是以污泥减量化、稳定化、⽆害化、资源化为⽬的。
1）按成分不同分：污泥：以有机物为主要成分。
其主要性质是易于腐化发臭，颗粒较细，⽐重较⼩（约为1.02~1.006），含⽔率⾼且不易脱⽔，属于胶状结构的亲⽔性物质。
初次沉淀池与⼆次沉淀池的沉淀物均属污泥。
沉渣：以⽆机物为主要成分。
其主要是颗粒较粗，⽐重较⼤（约为2左右），含⽔率较低且易于脱⽔，流动性差。
沉砂池与某些⼯业废⽔处理沉淀池的沉淀物属沉渣。
（2）按来源不同分：初次沉淀污泥（也称⽣污泥或新鲜污泥）：来⾃初次沉淀池。
剩余活性污泥（也称⽣污泥或新鲜污泥）：来⾃活性污泥法后的⼆次沉淀池。
腐殖污泥（也称⽣污泥或新鲜污泥）：来⾃⽣物膜法后的⼆次沉淀池。
消化污泥（也称熟污泥）：⽣污泥经厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。
化学污泥（也称化学沉渣）：⽤化学沉淀法处理污⽔后产⽣的沉淀物。
例如，⽤混凝沉淀法去除污⽔中的磷；投加硫化物去除污⽔中的重⾦属离⼦；投加⽯灰中和酸性污⽔产⽣的沉渣以及酸、碱污⽔中和处理产⽣的沉渣等均称为化学污泥。
（3）城市污⽔⼚污泥的特性见表城市废⽔⼚污泥的性质和数量表1（1）污泥量计算1初次沉淀污泥量和⼆次沉淀污泥量的计算公式：V=100C0ηQ/1000（100-p）ρ式中：V——初次沉淀污泥量，m3/d；Q——污⽔流量，m3/d；η——去除率，%；（⼆次沉淀池η以80%计）C0——进⽔悬浮物浓度，mg/L；P——污泥含⽔率，%；ρ——沉淀污泥密度，以1000kg/m3计。
污泥的处理与处置污泥厌氧消化(Anaerobic Digestion)PPT课件
Anaerobic microorganisms especially methanogens are prone to changes in conditions such as temperature, pH, redox potential, etc.
P354
淀粉酶 葡萄糖
乙酸
丁酸
乳酸
甲酸
丙酸
戊酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Protein
P354
蛋白酶
寡肽 肽酶
氨基酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Fat
P354
脂肪酶，磷脂酶
甘油
纤维糖 半乳糖
磷脂 糖脂 胆碱
四、厌氧消化的特点
Comparison between Anaerobic and Aerobic Processes
Anaerobic
Aerobic
Organic loading rate
High loading rates:10-40 kg COD/m3-day Low loading rates:0.5-1.5 kg COD/m3-day (for high rate reactors, e.g. AF,UASB, E/FBR) (for activated sludge process)
The process is more robust to changing environmental conditions
五、厌氧消化的机理和过程
污水处理中的污泥厌氧消化技术
CHAPTER
02
污泥厌氧消化原理
厌氧消化过程
酸化阶段
在厌氧消化过程中，复杂有机物在微生物的作用下被分解 为简单的有机物，如挥发性脂肪酸等，同时产生H2和 CO2。
产酸阶段
在产酸阶段，有机物继续被分解为更简单的化合物，如醇 类、醛类、酮类等，同时产生H2和CO2。
工艺流程
厌氧消化
污泥的预处理
为了提高厌氧消化效率，需要对 污泥进行预处理，如降低含水率 、调节pH值、添加有机酸等。
污泥在厌氧环境中，通过微生物 的作用，将有机物转化为沼气。
沼气的收集与利用
产生的沼气经过收集后，可用于 发电、供热或进行其他用途。
污泥的收集与输送
将污水处理过程中产生的污泥进 行收集，并通过管道或泵送至厌 氧消化设施。
厌氧消化反应机理
发酵反应
发酵反应是指有机物在微生物的作用下被分解为更简单的化合物 ，如醇类、醛类、酮类等。
酸化反应
酸化反应是指有机物在微生物的作用下被分解为更简单的化合物， 如挥发性脂肪酸等。
产甲烷反应
产甲烷反应是指简单有机物在产甲烷菌的作用下被转化为CH4和 CO2。
CHAPTER
03
污泥厌氧消化工艺
厌氧消化技术是一种有效的污泥 处理方式，能够将有机物转化为 沼气，实现能源回收。
技术重要性
减少污泥体积，降低 处置成本。
降低污泥中的有害物 质含量，减少对环境 的影响。
实现有机废弃物的资 源化利用，产生能源 。
技术发展概况
早期的厌氧消化技术发展较慢，近年 来随着环保要求的提高和技术的进步 ，该技术得到了快速发展。
污泥处理技术二：厌氧消化
污泥处理技术二：厌氧消化1. 原理与作用厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质，实现污泥稳定化非常有效的一种污泥处理工艺。
污泥厌氧消化的作用主要体现在：（1）污泥稳定化。
对有机物进行降解，使污泥稳定化，不会腐臭，避免在运输及最终处置过程中对环境造成不利影响；（2）污泥减量化。
通过厌氧过程对有机物进行降解，减少污泥量，同时可以改善污泥的脱水性能，减少污泥脱水的药剂消耗，降低污泥含水率；（3）消化过程中产生沼气。
它可以回收生物质能源，降低污水处理厂能耗及减少温室气体排放。
厌氧消化处理后的污泥可满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918中污泥稳定化相关指标的要求。
2. 应用原则污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化，减少温室气体排放。
该工艺可以用于污水厂污泥的就地或集中处理。
它通常处理规模越大，厌氧消化工艺综合效益越明显。
3. 厌氧消化工艺3.1. 厌氧消化的分类1）中温厌氧消化中温厌氧消化温度维持在35℃±2℃，固体停留时间应大于20d，有机物容积负荷一般为2.0~4.0kg/m3⋅d，有机物分解率可达到35％~45％，产气率一般为0.75~1.10Nm3/kgVSS（去除）。
2）高温厌氧消化高温厌氧消化温度控制在55℃±2℃，适合嗜热产甲烷菌生长。
高温厌氧消化有机物分解速度快，可以有效杀灭各种致病菌和寄生虫卵。
一般情况下，有机物分解率可达到35%~45%，停留时间可缩短至10~15d。
缺点是能量消耗较大，运行费用较高，系统操作要求高。
3.2. 传统厌氧消化工艺流程与系统组成传统厌氧消化系统的组成及工艺流程，如图4-1所示。
当污水处理厂内没有足够场地建设污泥厌氧消化系统时，可将脱水污泥集中到其他建设地点，经适当浆液化处理后再进行污泥厌氧消化，其系统的组成及工艺流程图，如图4-2所示。
图1传统污泥厌氧消化工艺流程图图2脱水污泥厌氧消化工艺流程图传统污泥厌氧消化系统主要包括：污泥进出料系统、污泥加热系统、消化池搅拌系统及沼气收集、净化利用系统。
(完整版)污水排放处理方案
(完整版)污水排放处理方案引言概述：污水排放是城市化进程中不可避免的环境问题之一。
为了保护水资源和环境，各地纷纷制定了污水排放处理方案。
本文将详细介绍污水排放处理方案的五个部分，包括污水收集、初级处理、中级处理、高级处理和再生利用。
一、污水收集1.1 管网建设：建立污水管网，将城市各个区域的污水汇集到污水处理厂。
1.2 污水收集井：设置污水收集井，方便收集和调节污水流量。
1.3 污水泵站：在污水收集井中设置污水泵站，将污水送至处理厂。
二、初级处理2.1 格栅除污：通过格栅将污水中的固体杂质拦截，避免对后续处理设备造成堵塞。
2.2 沉砂除油：利用沉砂池和油水分离器去除污水中的沙子和油脂等沉淀物。
2.3 调节池：设置调节池，平衡污水流量和水质波动，为后续处理提供稳定的条件。
三、中级处理3.1 活性污泥法：采用活性污泥法进行生物降解，通过微生物的作用将有机物分解为无机物。
3.2 厌氧消化：将污泥进行厌氧消化，产生沼气，并减少污泥量。
3.3 深度过滤：利用滤池或滤料进行深度过滤，去除残余的悬浮物和微生物。
四、高级处理4.1 膜分离技术：采用膜分离技术，如超滤、反渗透等，去除微量有机物和无机盐。
4.2 活性炭吸附：利用活性炭吸附剂吸附有机物和重金属离子，提高水质。
4.3 光催化氧化：利用光催化剂和紫外光进行氧化反应，降解难降解有机物。
五、再生利用5.1 水质净化：采用深度过滤和消毒等技术，将处理后的水质达到国家标准，可用于农业灌溉、景观水体等。
5.2 能源回收：利用沼气发电、污泥焚烧等方式回收能源，提高资源利用效率。
5.3 循环利用：将处理后的水用于工业生产、城市绿化等领域，实现水资源的循环利用。
总结：污水排放处理方案是保护水资源和环境的重要措施。
通过污水收集、初级处理、中级处理、高级处理和再生利用等五个部分的综合应用，可以有效降低污水排放对环境的影响，实现水资源的可持续利用。
各地应根据实际情况，制定科学合理的污水排放处理方案，促进城市可持续发展。
污泥处理
• 厌氧消化四阶段理论
第一是水解阶段， 固态有机物被细菌的胞外酶水解； 第二是产酸发酵（酸化）阶段； 第三是产氢产乙酸阶段，在进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产 物都要乙酸化，称产乙酸化阶段； 第四是产甲烷阶段。 5% 20% 复杂有机化合物
（碳水化合物、蛋白质、类脂类）
水解阶段
10%
水解 简单有机化合物 （糖、氨基酸、肽） 产酸 长链脂肪酸 （丙酸、丁酸等） 13% H2 CO2 17% 乙酸 35%
投配率=1/停留时间
4. 消化池的搅拌 在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微 生物和营养物质(有机物)搅拌混合，充分接触，将 使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。 使池内污泥浓度分布均匀，利于 微生物生长繁殖 作用 释放有害气体 使环境因素在反应器内保持均匀
方法： 泵+水射器 消化气循环 混合搅拌法
表19-1 产酸菌和产甲烷菌的特性参数
参数 对pH的敏感性 氧化还原电位Eh 对温度的敏感性 产甲烷菌 敏感，最佳pH为6.8~7.2 <-350mv(中温)，<-560mv(高温) 最佳温度：30~38℃，50~55℃ 产酸菌 不太敏感，最佳pH为 5.5~7.0 <-150~200mv 最佳温度：20~35℃
消化池的构造 主 要 设 备 消化池 附属设备 加热 搅拌 破渣 集气 排液 溢流 浮动式顶盖 加料，排料 池外加热 池内加热 固定式顶盖
螺旋浆 压缩机 射流器抽吸污泥气 用自来水或污泥上清液喷淋 将循环污泥或污泥液送到浮渣层 上 用鼓风机或用射流器抽吸污泥气 进行搅拌
监测防护装置
消化池构造
浮动式盖消化池
（1） 水解与发酵菌 5-6.5 产氢产乙酸菌 5-6.5 产甲烷菌 6.6-7.5 （2）缓冲剂 CO2和NH3（NH3、NH4+） H++HCO3-→H2CO3组成缓冲液 消化系统应保持2000mg/l的碱度，防止pH下降，缓冲能力 弱， 脂肪酸是甲烷发酵的产物，其一般浓度在 1000mgl以下； （3）碱度的调整 投加碱性物质
污泥厌氧消化过程的生态学特征研究
污泥厌氧消化过程的生态学特征研究随着城市化和工业化的快速发展，废水处理成为了城市管理的重点和难点之一。
而污泥的处理则是废水处理工厂中最为重要的环节之一。
其中，污泥厌氧消化是目前一种广泛采用的污泥处理方法。
本文将重点论述污泥厌氧消化过程的生态学特征研究。
一、污泥厌氧消化过程的原理厌氧消化是利用微生物将有机物转化为甲烷等气体的过程。
厌氧消化涉及到多种微生物和化学反应，其基本原理包括酸化、乙酸生成、甲烷生成等过程。
污泥厌氧消化的原理是将污泥置于密闭的有机反应器中，在气密条件下通过厌氧发酵和厌氧呼吸作用，将有机物转化为二氧化碳和甲烷等气体产物。
其中，厌氧发酵的产物主要为有机酸，而厌氧呼吸过程产生的甲烷则是消化过程的最终产物。
二、污泥厌氧消化过程的微生物特征在污泥厌氧消化的过程中，微生物起到了至关重要的作用。
常见的微生物类别包括酸化菌、古生菌和甲烷菌等。
酸化菌：主要包括产酸杆菌、泛酸杆菌和琼脂杆菌等。
这些细菌在厌氧消化过程中，通过发酵分解有机物质，产生有机酸，从而促进消化过程的进展。
古生菌：主要包括甲烷古菌，这些微生物可直接利用碳酸氢盐为碳源，通过还原过程生成甲烷等气体。
甲烷菌：主要包括亚甲基菌和甲烷球菌等。
这些微生物通过将有机酸转化为甲醇和二氢气，然后再将其转化为甲烷，从而完成厌氧消化过程。
三、污泥厌氧消化过程的生态学特征1.菌群结构的变化污泥厌氧消化过程中的生态学特征主要体现在菌群结构的变化上。
厌氧消化过程中，污泥中的菌落数量会增加，而且种类和数量的变化与消化器的操作条件、有机负荷、退化程度等都密切相关。
此外，菌群结构变化亦会影响消化速率和消化效果等指标。
2.传质作用的影响厌氧消化过程中，物质的传质对于菌群的生长和代谢活动都有重要的影响。
由于污泥颗粒大小的不同，传质作用亦有差异，如颗粒较大的污泥质量传输较慢易出现堵塞现象，而颗粒较小的污泥对于气体的传输比较良好。
3.污泥的稳定性在厌氧消化过程中，污泥的稳定性与厌氧发酵的产物有关。
污泥消化原理简介
污泥消化原理简介污泥消化原理简介通常指废水处理中所产生污泥的厌氧生物处理。
即污泥中的有机物在无氧条件下，被细菌降解为以甲烷为主的污泥气和稳定的污泥，下面为大家带来污泥消化原理简介，快来看看吧。
剩余污泥含有大量的有机物和病原菌，如果直接排放到自然界中，有机物将会受到微生物的作用而发臭，对环境造成严重危害，且病原体将直接或间接接触人体造成危害。
因此，污泥在脱水前通常要进行稳定处理，稳定污泥的常用方法是消化法，消化有好氧消化和厌氧消化。
1.污泥好氧消化⑴污泥好氧消化实际是活性污泥法的继续，在消化过程中，有机污泥经氧化可以转化成二氧化碳、氨以及氢等气体产物。
⑵好氧消化分类好氧消化过程分为普通好氧消化和自热高温好氧消化两类。
⑶好氧消化池构造上一般包括好氧消化室、泥液分离室、消化污泥排除管和曝气系统。
好氧消化法的操作较灵活，可以间歇运行操作，也可连续运行。
⑷好氧消化的优缺点优点：污泥中可生物降解有机物的降解程度高;清液BOD浓度低，消化污泥量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便;消化污泥的肥分高，易被植物吸收;好氧消化池运行管理方便简单，构筑物基建费用低等。
因此，特别适合于中小污水处理厂的污泥处理。
缺点：运行能耗多，运行费用高;不能回收沼气;因好氧消化不加热，所以污泥有机物分解程度随温度波动大;消化后的污泥进行重力浓缩时，上清液SS浓度高等。
2.污泥厌氧消化厌氧消化是指污泥在无氧的条件下，由兼性菌及专性厌氧细菌将污泥中可生物降解的有机物分解为二氧化碳和甲烷气，使污泥得到稳定。
⑴原理污泥厌氧消化的过程极其复杂，可概括为三个阶段：第一阶段是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质及脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳及氢等。
第二阶段是在产氢产酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸，参与的微生物是产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌。
第三阶段是通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组对乙酸脱羧产生甲烷，参与的微生物是甲烷菌，属于绝对的厌氧菌，主要代谢产物是甲烷。
污泥消化
（4）中温/高温两相厌氧消化
污泥消化生物处理
张姣姣 王瑶
污泥
污泥是污水经过物理法、化学法、物理化学法和生物法等 方法处理后的副产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无 机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，悬浮物浓度 一般为1%-10%，并呈介于液体和固体两种形态之间的胶体 状态。随着各国污水产生和处理量的快速增长，污泥的产 生量也随之大幅增加，其对环境造成的污染已引起全球的 共同关注，污泥的处理处置也成为当今重要的研究课题之 一。 目前世界污泥处理处置的主流技术有厌氧消化、好氧堆肥、 干化焚烧、土地利用等，在这些技术中，厌氧消化以其显 著的污泥稳定化、能源化效果得到了国内外的青睐。
（3）两级厌氧消化
在一级厌氧消化的基础上引入第二个消化罐，目的是对厌 氧消化过的污泥进行重力浓缩。虽然第二个消化罐中污泥 的有机质消化减量和产气量很少，但它使总的出泥体积减 少很多，且有效控制污泥消化过程的短流现象，进一步提 高杀菌效果，为污泥的储存和操作弹性的加大创造条件。ຫໍສະໝຸດ （3）两级厌氧消化
厌氧消化
污泥厌氧消化：指污泥中的有机物在无氧条件下，利用厌 氧菌和兼性菌的生化反应，最终分解为以甲烷和二氧化碳 为主的污泥气和稳定的污泥（称消化污泥）使之达到减量 化和稳定化的污泥处理工艺。厌氧消化是目前国际上最为 常用的污泥生物处理方法，同时也是大型污水处理厂最为 经济的污泥处理方法。 技术原理：目前国际公认的对厌氧消化原理和反应过程阐 述较为全面的是三阶段论，即厌氧消化分为水解及酸化阶 段、乙酸化阶段和甲烷化阶段。
厌氧消化工艺
实际过程中常用的厌氧消化工艺主要有以下四种： （1）常规中温厌氧消化
（2）高负荷厌氧消化
污水生物处理(好氧、厌氧生物处理)
活性污泥法工艺流程
空气
进水 初次沉 淀池
曝气池
出水
二次沉淀池
回流污泥
污 泥
剩余污泥
氧化沟（OD）
1.概念： 氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池 呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在 其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又 称‘‘环形曝气池”。
采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
(英国ASH Vale 污水处理厂)
小结
(厌氧生物处理反应机理图) 不溶性有机物和高分子 溶性有机物
水解阶段 （细菌胞外酶作用）
原酸化阶段和产 乙酸阶段可合并 为一个阶段
小分子溶性有机物
产酸脱氢 （产酸菌作用） 阶段
细菌细胞
挥发酸 (如乙酸)
CO2+H2
其他产物 (如醇类等)
产甲烷阶段 (产甲烷细菌作用)
细菌细胞
CH4+CO2
几种厌氧生物滤池
➢ 要保证污水处理的效果，首先必须有足够数量 的微生物，同时，还必须有足够数量的营养物 质。
好氧生物处理
❖ 传统活性污泥法 ❖ 氧化沟 ❖ 序批式活性污泥法 ❖ 生物滤池、生物转盘 ❖ 流化床
活性污泥法
生物膜法
活性污泥的特征与微生物
①特征 a、形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。 b、颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变
UASB反应器工作原理
进水 厌氧膨胀床和流化床工艺流程
污水自然生物处理
污水自然生物处理的回顾与前瞻
❖ 污水的自然生物处理已有300多年的历史，但随着经济和社会 的发展，生活污水和工业废水的水质水量发生了很大的变化， “经典式”生态系统的自然净化能力承受不了越来越沉重的 污染负荷。为了解决日益严重的水环境污染问题，出现了以 普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工净化技术。但进入 20世纪70年代，严重的世界能源危机，迫使人们又转向研究 节省能源、资源和投资的处理方法。污水的自然生物处理作 为“替代技术”之一受到重视。
排水工程教学大纲
《排水工程》教课纲领学分：总学时： 99面向专业：给水排水工程纲领执笔人：赵星明纲领鉴定人：一、说明1、课程的性质、地位和任务在城镇，从住所、工厂和各种公共建筑中不停地排出各种各种的污水和荒弃物，需要实时妥当地清除、办理或利用。
排水工程是用来采集、输送、办理和利用污水的一整套工程设备，其任务是保护环境免受污染，以促使工农业生产的发展和保障人民的健康与正常生活。
从环境保护方面讲，排水工程有保护和改良环境，除去污水危害的作用。
从卫生方面讲，排水工程的兴建对保障人民的健康拥有深远的意义。
从经济上讲，排水工程也拥有重要意义。
2、课程教课的基本要求本课程宜安排在学完水力学、水泵、水办理微生物学、一般化学等相关基础课或许专业基础课程以后，分为上、下册，分别在第六学期、第七学期达成。
上册：侧重弄清排水系统相关观点，掌握污水管道系统的设计计算方法，认识污水管道图纸的绘制，掌握雨水管渠系统的设计计算方法，认识排水管渠的资料、接口及基础，还有修建物等。
主要利用了水力学的知识，是水力学在排水工程中的运用，因此在讲解时要把理论讲透，这样才能学得简单。
下册：认识污水的性质与污介入标，弄清污水办理方法的分类，掌握污水办理的基根源理，掌握各种办理方法的原理、作用、计算方法、修建物结构及运转方式、特色和合用范围，搞清工艺流程的构成以及其办理效率。
弄清污水厂的建设程序以及设计步骤，认识工业废水的办理方法，认识不一样工业废水的特色及采纳的工艺流程。
3、课程教课改革( 与原课程内容做比较)整体假想：跟着教课改革的进行，专业课学时愈来愈少，在这类状况下，一定提升讲堂效率才能保证达成教课任务，因此应采纳多媒体上课形式，并与实验模型联合起来，采纳多种方式，提升教课成效。
二、教课纲领内容上册：第一章排水系统概论(3 学时 )第一节概括第二节排水系统的体系及其选择合流制排水系统和分流制排水系统第三节排水系统的主要构成部分城市污水排水系统的主要构成部分、工业废水排水系统的主要构成部分、雨水排水系统的主要构成部分第四节排水系统的部署形式第五节工业公司排水系统和城市排水系统的关系第六节废水的综合治理和地区排水系统第七节排水系统的规划设计原则和任务本章重点、难点：1、排水系统的体系；2、排水系统的部署形式第二章污水管道系统的设计(12 学时 )第一节设计资料的检查及设计方案确实定设计资料的检查、设计方案确实定第二节污水设计流量确实定生活污水设计流量、工业污水设计流量、城市污水设计总流量计算第三节污水管道的水力计算水力计算的基本公式、污水管道水力计算的设计数据、污水管道的埋设深度、污水管道水力计算的方法第四节污水管道的设计确立排水区界、区分排水流域、管道定线和平面部署的组合、控制点确实定和泵站的设置地址、设计管段及设计流量确实定、污水管道的连接、污水管道在街道上的地点第五节污水管道的设计计算举例第六节污水管道平面图和纵剖面图的绘制第七节中水系统及其设计特色中水的水质和水量、中水系统及其构成第八节排水工程投资估量排水工程投资估量综合指标、估量综合指标应用举例本章重点、难点：1、污水设计流量确实定2、污水管道的水力计算3、污水管道的设计4、污水管道平面图和纵剖面图的绘制5、中水系统第三章雨水管渠系统的设计(6 学时 )第一节雨量剖析与暴雨强度公式雨量剖析的几个因素、暴雨强度公式第二节雨水管渠设计流量确实定雨水管渠设计流量计算公式、径流系统确实定、设计重现期 P 确实定、集水时间 t 确实定、特别状况雨水设计流量确实定、雨水径流量的调理、雨水管渠设计流量计算的其余方法第三节雨水管渠系统的设计和计算雨水管渠系统平面部署的特色、雨水管渠水力计算的设计数据、雨水管渠水力计算的方法、雨水管渠系统的设计步骤和水力计算、雨水管渠设计计算举例、立体交错道路排水第四节排洪沟的设计与计算设计防洪标准、设计洪峰流量的计算、排洪沟的设计重点、排洪沟的水力计算、排洪沟的设计设计计算示例第五节居住小区排水系统及其设计特色居住小区排水体系及系统、排水设计流量、居住小区排水管道的部署及特色、居住小区排水管道水力计算的特色第六节计算机在排水管道设计计算中的应用污水管道设计程序、雨水管道设计程序本章重点、难点：1、暴雨强度的计算2、雨水管渠设计流量确实定3、雨水管渠系统的设计和计算4、居住小区排水系统及其设计特色第四章合流制管渠系统的设计(2 学时 )第 1节合流制管渠系统的使用条件和部署特色第 2节合流制排水管渠的设计流量第一个溢流井上游管渠的设计流量、溢流井下游管渠的设计流量第 3节合流制排水管渠的水力计算重点第 4节合流制排水管渠的水力计算示例第5节城市旧合流制排水管渠系统的改造本章重点、难点：1、合流制排水管渠设计流量2、合流制排不论渠的水力计算示例第五章排水管渠的资料、接口及基础(2 学时 )第一节排水管渠的断面及资料管渠的断面形式、对管渠资料的要求、常用排水管渠、管渠资料的选择第二节排水管渠的接口第三节排水管道的基础第六章排水管渠系统上的修建物(1 学时 )第 1节雨水口、连结暗井、溢流井第 2节检查井、跌水井、水封井、换气井第 3节倒虹管第四节冲刷井、防潮门第五节出水口本章重点、难点：1、排水管渠的断面和资料2、排水管渠接口第七章排水管渠系统的管理和保养(1 学时 )第一节管理和保养的任务第二节排水管渠的清通第三节排水管渠的维修本章重点、难点：排水管渠的清通下册：第一章污水的性质与污介入标(1 学时 )第一节污水第二节城市污水的性质与污介入标污水的物理性质及指标、污水的化学性质及指标、污水的生物性质及指标第二章水体污染与自净 (1 学时 )第一节水体污染及其危害水体的物理性污染及危害、无机物污染及危害、有机物污染及危害、病原微生物污染及危害第二节水体自净的基本规律水体的自净作用、水体水质基本模型、二维水体水质模型的应用、河流氧垂曲线方程、湖泊、水库水体水质模型第三节水环境保护水体水质评论、水环境容量、我国水环境法例与标准第四节污水办理基本方法与系统本章重点、难点1、污水的性质与污介入标2、水体自净的基本规律第三章污水的物理办理(10 学时 )第一节格栅格栅分类、格栅的设计第二节破裂机破裂机的结构与安装第三节积淀理论积淀种类的剖析、理想积淀池原理、实质积淀池与理想积淀池之间的偏差第四节沉砂池平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池、钟式沉砂池第五节积淀池平流式积淀池、一般辐流式积淀池、向心辐流式积淀池、竖流式积淀池、斜板 ( 管) 积淀池本章重点、难点：1、理想积淀池原理2、沉砂池的种类、设计计算及结构3、积淀池的种类、设计计算及结构第四章污水的生物办理( 一 ) ——活性污泥法(16 学时 )第一节活性污泥法的基根源理活性污泥办理法的基本观点与流程、活性污泥的形态与活性污泥微生物、活性污泥净化反响过程第二节活性污泥净化反响影响因素与主要设计、运转参数活性污泥净化反响影响因素、活性污泥办理系统的控制指标与设计、运转操作参数、第三节活性污泥反响动力学基础莫诺 (Monod) 方程式、劳伦斯—麦卡蒂方程式第四节活性污泥办理系统的运转方式与曝气池的工艺参数传统活性污泥法办理系统、阶段曝气活性污泥法系统、重生曝气活性污泥法系统、吸附重生活性污泥法系统、延时曝气活性污泥法系统、高负荷活性污泥法系统、完整混淆活性污泥法系统、多级活性污泥法系统、深水曝气活性污泥法系统、深井曝气活性污泥法系统、浅层曝气活性污泥法系统、纯氧曝气活性污泥法系统第五节活性污泥办理系统的新工艺氧化沟、间歇式活性污泥办理系统、 AB 法污水办理工艺第六节曝气的理论基础氧转移原理、氧转移的影响因素、氧转移速率与供肚量的计算第七节曝气系统与空气扩散装置鼓风曝气系统与空气扩散装置、机械曝气装置第八节活性污泥反响器-- 曝气池曝气池的分类、推流式曝气池、完整混淆式曝气池第九节活性污泥办理系统的工艺设计曝气池 ( 区 ) 容积的计算、曝气系统与空气扩散装置的计算与设计、污泥回流系统的设计与节余污泥的处理、二次积淀池、曝气积淀池各部位尺寸确实定、办理水的水质第十节活性污泥办理系统的保护管理活性污泥办理系统的投产与活性污泥的培育驯化、活性污泥办理系统运转成效的检测、活性污泥办理系统运转中的异样状况本章难点重点、难点：1、活性污泥法的基根源理2、活性污泥反响动力学基础3、活性污泥办理系统的运转方式与曝气池的工艺参数4、活性污泥办理系统的新工艺5、曝气的理论基础6、曝气系统与空气扩散装置7、活性污泥办理系统的工艺设计8、活性污泥办理系统的保护管理第五章污水的生物办理( 二 ) —生物膜法 (8 学时 )第一节概括生物膜的结构及其对有机物的降解、生物膜办理法的主要特色第二节生物滤池一般生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、曝气生物滤池第三节生物转盘生物转盘的构成与结构特色、生物转盘办理系统的工艺流程与组合、生物转盘的计算与设计、生物转盘办理技术的进展第四节生物接触氧化生物接触氧化办理技术的工艺流程、生物接触氧化池的结构及形式、生物接触氧化池的计算、生物接触氧化办理技术的应用第五节生物流化床生物流化床的工艺种类、生物流化床的结构本章重点、难点：1、生物膜2、生物滤池3、生物转盘4、生物接触氧化5、生物流化床第 6 章污水的自然生物办理(2 学时 )第一节稳固塘稳固塘的净化机理、好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度办理塘、控制出水塘第二节污水的土地办理系统土地办理系统对污水的净化作用机理、污水土地办理系统工艺本章重点、难点：稳固塘、污水的土地办理系统第 7 章污水的深度办理与回用(6 学时 )第一节概括第二节悬浮物的去除混凝积淀、过滤技术第三节溶解性有机物的去除活性炭吸附、臭氧氧化办理第四节溶解性无机盐类的去除脱盐技术第五节污水的消毒办理消毒方法、液氯消毒、臭氧消毒、次氯酸钠消毒、紫外线消毒第六节脱氮技术氨的吹脱去除、生物脱氮原理、生物脱氮工艺第七节除磷技术混凝积淀除磷技术、生物除磷原理、生物除磷工艺第八节同步脱氮除磷技术巴颠甫 (Bardenpho) 脱氮除磷工艺、 A-A-O 法同步脱氮除磷工艺、生物转盘同步脱氮除磷工艺第九节城市水资源的合理开发与利用世界与我国水资源现状、城市污水水资源化与重生利用、城市污水重生利用与水质要求、城市污水回用的办理系统本章重点、难点：1、悬浮物的去除2、污水的消毒办理3、脱氮技术4、除磷技术第 8章污泥的办理(8学时)第一节污泥的分类、性质与清除污泥的分类、性质及性质指标、污泥量及污水办理厂干固体物质均衡、污泥的输送、污泥流动的水力特征与水力计算第二节污泥浓缩污泥重力浓缩、污泥气浮浓缩、污泥的其余浓缩法第三节污泥的厌氧消化厌氧消化的机理、厌氧消化动力学、厌氧消化的影响因素、厌氧消化池池形、结构与设计、两级厌氧消化、两相厌氧消化、消化池的运转与管理、自然消化——双层积淀池 ( 殷霍夫池 )第四节污泥的好氧消化好氧消化的机理、好氧消化池的结构及工艺设计第五节沼气的利用沼气脱硫、沼气利用第六节污泥的自然干化污泥自然干化场的分类与结构、干化场的脱水特色及影响因素、干化场的设计第七节污泥消毒巴氏消毒法 ( 即低热消毒法 ) 、石灰稳固法、加氯消毒法第八节污泥的机械脱水机械脱水前的预办理、机械脱水的基根源理与比阻、真空过滤脱水、压滤脱水、滚压脱水、离心脱水第九节污泥的干燥污泥干燥器分类、干燥器的干燥流程、干燥器的比较与采纳第十节污泥焚烧完整焚烧、湿式焚烧——不完整焚烧第十一节污泥的最后处理与利用农肥利用与土地办理、污泥堆肥、污泥制造建筑资料、污泥裂解、污泥填地与填海造地、投海本章重点、难点：1、污泥浓缩2、污泥的厌氧消化3、污泥的好氧消化4、污泥的机械脱水5、污泥的干燥第 9 章城市污水办理厂的设计(4 学时 )第一节概括城市污水的构成与水质特色、城市污水办理厂设计水质、城市污水办理厂的设计水量、正确办理工业废水与城市污水办理的关系第二节设计步骤设计的先期工作、扩大初步设计、施工图设计第三节城市污水办理厂厂址的选择第四节污水办理工艺流程的选定办理工艺流程选定应试虑的因素、城市污水办理工艺的典型流程第五节污水办理厂的平面部署与高程部署污水办理厂的平面部署、污水办理厂的高程部署第六节污水办理厂的配水与计量办理修建物之间连结收渠的设计、配水设备、污水计量设备第七节污水办理厂的查收、运转管理、水质监测与自动控制污水办理修建物的查收、污水办理厂的调试、污水办理厂的运转管理、污水办理厂的水质监测、污水办理厂运转的自动控制第八节城市污水办理厂的国内实例天津纪庄子污水办理厂、邯郸市东污水办理厂本章重点、难点：1、城市污水办理厂的设计水量、水质2、设计步聚3、厂址选择4、平面部署与高程部署第 10 章工业废水办理 (2 学时 )第一节概括工业废水的分类、工业废水对环境的污染第二节工业废水污染源检查控制工业废水污染源的基本门路、污染源检查第三节废水的排放标准国家标准《污水综合排放标准》 (GB8978—1996) 、部级标准《污水排人城市下水道水质标准》 (CJl8--86) 、国家标准《农田浇灌水质标准》 (GB5084— 92)第四节工业废水办理方法概括废水办理方法、废水办理方法的选择第 11 章工业废水的物理办理(4 学时 )第一节调理池水量调理池、水质调理池、分流贮水池、调理池的搅拌第二节离心分别离心分别原理、离心分别设备第三节除油含油废水的根源及污染特色、除油装置、污油的脱水第四节过滤颗粒资料过滤、多孔资料过滤第 12 章工业废水的化学办理(4 学时 )第一节中和酸碱废水相互中和法、药剂中和法、过滤中和法第二节化学积淀氢氧化物积淀法、硫化物积淀法、钡盐积淀法第三节药剂氧化复原药剂氧化法、药剂复原法第四节臭氧氧化臭氧的物理化学性质、臭氧的制备、空气的净化、臭氧接触反响设备、尾气办理、废水臭氧办理系统的设计、臭氧氧化法在废水办理中的应用、臭氧氧化法的优弊端第五节电解电解槽的结构形式和极板电路、电解法办理含铬废水、脉冲电解法办理含银废水、电解氧化法办理含氰废水、 6 电解氧化法办理含酚废水第六节其余氧化复原法空气氧化法、光氧化法、金属复原法本章重点、难点：1、中和2、臭氧氧化3、电解第 13 章工业废水的物理化学办理(4学时 )第一节混凝混凝的影响因素和操作程序、废水办理中常用的混凝剂和助凝剂、混凝设备第二节气浮气浮的基根源理、电解气浮法、散气气浮法、溶气气浮法、气浮法在废水办理中的应用第三节吸附吸附的种类、吸附剂、吸附等温线、吸附速度、影响吸附的因素、吸附操作方式、吸附剂的重生、吸附塔的设计、吸附法在废水办理中的应用第四节离子互换第五节电渗析第六节扩散渗析第七节反浸透第八节超滤超滤工作原理概括、超滤膜和膜组件、超滤膜表面的浓差极化现象、超滤的影响因素、超滤在废水办理中的应用本章难点、重点：1、混凝2、气浮3、吸附4、超滤第 14 章工业废水的生物办理(2 学时 )第一节工业废水的可生化性工业废水可生化性的评论方法、可生化性评论试验应注意的问题第二节工业废水好氧生物办理活性污泥法、生物膜法第三节工业废水厌氧生物办理三、本课程查核方式、方法以闭卷考试为主。
污水处理中的厌氧消化与沼气利用
污水处理中的厌氧消化与沼气利用污水处理是现代社会不可或缺的环境保护工作之一。
而其中的厌氧消化与沼气利用技术，作为一种高效能源回收手段，受到了广泛关注。
本文将介绍污水处理中厌氧消化过程的原理和沼气利用的优势。
一、厌氧消化的原理和过程在污水处理过程中，厌氧消化是处理污泥的一种常见方法。
其原理是通过控制无氧环境下的微生物反应，将有机废料转化为可再利用的产物，即沼气。
厌氧消化主要包括以下几个步骤：1. 污泥预处理：将污泥进行初步处理，去除其中的杂质，以减少后续处理过程中的阻力。
2. 厌氧消化反应器：将经过预处理的污泥置于密闭容器中，与厌氧微生物一起进行反应。
在无氧条件下，厌氧微生物降解有机废料，同时产生沼气和消化液。
3. 沼气收集：通过合适的收集系统，将产生的沼气捕获起来，以便后续利用。
4. 污泥处理：经过厌氧消化后的污泥称为消化渣，其中的有机物大部分已经被降解。
消化渣可以通过干化、焚烧等方式进一步处理，以减少废物量。
二、沼气利用的优势及应用领域沼气，主要由甲烷和二氧化碳组成，是一种可再生能源，具有以下优势：1. 环保：通过沼气利用，可以减少温室气体的排放，降低对气候变化的影响。
2. 能源回收：沼气可以用作燃料，提供热能和动力，满足生活和工业的能源需求。
3. 资源化利用：沼气中的甲烷可以作为化工原料，用于生产化学品，如甲醇、乙烯等。
4. 农村发展：沼气可以在农村地区得到广泛应用，解决生活和农业用能问题，促进农村经济可持续发展。
目前，沼气利用已经在各个领域得到广泛应用：1. 农村生活：通过建设沼气池，将家庭厨余垃圾和畜禽粪便转化为沼气，满足农村居民的烹饪和采暖需求。
2. 工业用能：将沼气用作工业锅炉的燃料，提供热能和蒸汽，减少传统燃料的消耗。
3. 发电：利用沼气发电，不仅能够满足电力需求，还可以通过余热利用提供供热服务。
4. 交通领域：将沼气用作车用燃料，推动绿色交通的发展，减少对化石燃料的依赖。
总之，污水处理中的厌氧消化与沼气利用技术具有回收能源、减少废物排放、促进可持续发展等诸多优势。
污水厌氧生物处理讲义
厌氧生物处理活性污泥法与生物膜法是在有氧条件下，由好氧微生物降解污水中的有机物，最终产物是水和二氧化碳，作为无害化和高效化的方法被推广应用。
但当污水中有机物含量很高时，特别是对于有机物含量大大超过生活污水的工业废水，采用好氧法就显得能耗太多，很不经济了。
因此，对于高浓度有机废水一般采用厌氧消化法。
即在无氧的条件下，由兼性菌与专性厌氧细菌降解有机物，最终产物是二氧化碳和甲烷气体。
厌氧生物处理具有高效低耗的特点，因此比好氧生物处理技术更具优越性。
第一节概述一、厌氧生物处理中的厌氧微生物厌氧生物处理是以厌氧细菌为主而构成的微生物生态系统。
厌氧细菌有两种，一种是只要有氧存在就不能生长繁殖的细菌，称为绝对厌氧菌；另一种是不管有氧存在与否都能增长的细菌，称为兼性厌氧细菌〔也称兼性细菌〕。
当流入废水的BOD浓度较高，细菌在好氧状态下增长以后，由于缺氧会使各种厌氧细菌繁殖起来。
一般污水散发出恶臭是由于厌氧细菌增长产生了硫化氢、胺等气体所造成的。
厌氧生物处理中的厌氧微生物主要有产甲烷细菌和产酸发酵细菌，常见的甲烷菌有四类：既甲烷杆菌、甲烷球菌、甲烷八叠球菌、甲烷螺旋菌；产酸发酵细菌主要有气杆菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、小球菌属、变形杆菌属、链球菌属等。
二、厌氧生物处理技术厌氧生物处理技术于19世纪末首先在英国得到应用，到1914年美国已建立14座厌氧消化池。
厌氧生物处理利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物主要包括大量的生物气和水。
此生物气俗称沼气，沼气的主要成分是约2/3的甲烷和1/3的二氧化碳，是一种可回收的能源。
厌氧水处理是一种低本钱的水处理技术，它又是把水的处理和能源的回收利用相结合的一种技术。
开展中国家面临严重的环境污染问题、能源短缺以与经济开展与环境治理所面临的资金缺乏等问题，这些国家需要有效、简单又费用低廉的技术；厌氧水处理技术可以作为能源生产和环境保护体系的一个核心局部，其产物可以被燃烧利用而产生经济价值。
(完整版)第三节污泥的厌氧消化
厌氧消化法：在无氧的条件下，由兼性菌及专性 厌氧细菌降解有机物，最终产物是二氧化碳和甲 烷气（biogas ）,是污泥得到稳定。
8.3.1厌氧消化的机理 （间歇实验）二阶段理论：产酸阶段--产甲烷阶段四阶段理论：水解、酸化、酸退、甲烷化根据参与甲烷发酵的不同营养类群微生物对基质的代谢厌氧降解过程分为三个阶段:三阶段理论 :Toenen et al (1970) Substrate flow in anaerobic digestion, 5thInternational Conference on water pollution research. San Francisco,CA.书上:Eryant 1979 20% 52 少 生成乙酸与脱氢 （产氢产酸菌） 第一阶段…亠-第二阶段-碳水化合物分解菌 CH3CH2COOH+2H2O …CH3COOH+3H2+CO2 蛋白质分解菌，脂肪分解菌）产酸菌是兼性厌氧菌和专性厌氧菌，对PH .VFA ，温度变化适应性强, 増殖速度快；甲烷菌是专氧菌,PH=6・4・7・4 ■对PH . VFA .腿变8.3 污泥的厌氧消化 4%复杂有机物卜水解与发酵'（水解与发酵菌） 细菌原生动物 真菌 2+COjTCH4+2H9 __ metliane 2CH3COOHT2CH4+2CO2 Acetic acid 生成甲烷 (产甲烷菌)第三阶段（纤维素分解菌 产氢产乙酸菌 甲烷杆菌球菌 CH 4 单糖 VFA CO2 H2较高级的有机酸 HAc化敏感，増殖速度慢。
产甲烷阶段的能量分析:（以乙酸钠为例）在好氧消化时：C2H3O2Na+2O2——NaHCO3+H2O+CO2+848.8 KJ /mol在厌氧消化时：C2H3O2Na +H2 O —> NaHCO3+CH4+29.3 KJ /mol 在底物相同的条件下，厌氧消化产生的能量仅是好氧消化的1/20 - 1/30•这些能量大部分都用于维持细菌的生活,而只有很少能量由于细胞合成•（这就是厌氧法产生剩余污泥量少的缘故）虽然厌氧消化过程是要经历多个阶段，但是在连续操作的厌氧消化反应器中这几个阶段同时存在，并保持某种平衡状态.8.3.2厌氧消化动力学（与好氧相似）甲烷发酵阶段是厌氧消化速率的控制因素。
第三节 厌氧环境中汇总
厌氧消化过程中，胶体物质、 碎纸、破布等均能被分解，经彻 底消化的污泥是很好的肥料，既 不会引起土壤板结，也不会散发 臭气。
高浓度有机废水厌氧甲烷发酵的的 消化池有多种：有单级低效消化池、 有单级高效消化池、两级（相）消 化池。按反应器的工艺不同又分为 USAB（上流式厌氧污泥床）、UBF、 （上流式污泥床过滤器）和ABR （厌氧折流板反应器）等。
甲烷发酵也有活性污泥法和生物膜 法。但微生物群落与有氧环境中的 不同，它们是由水解蛋白质、脂肪、 淀粉、纤维素、等的专性厌氧菌和 兼性厌氧菌及专性厌氧的产甲烷菌 等组成。再出流处附近，有少数厌 氧或兼性厌氧的游泳型纤毛虫，例 如扭头虫、草履虫等。
第三节 厌氧环境中活性污泥和 生膜的微生物群落
制作人 张荣驰 赵彦辉 王振辉
高浓度有机废水或剩余活性 污泥多用厌氧消化法处理。 高浓度有机废水还可用有机 光合细菌处理。
一、厌氧消化—甲烷发酵
将粪便污水用厌氧消化法处理，既净化污水， 又能获得能源，还能杀死致病菌和致病虫 卵。例如蛔虫在12℃消化池内停留三个月 死亡。产甲烷菌有很强的抗菌作用，能使 痢疾杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌等致病菌 无法生存。消化期间几乎所有病原菌和蛔 虫卵被杀死。因此，经消化的污泥是符合 卫生标准的。
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蛋白质分解菌，脂肪分解菌)
产酸菌是兼性厌氧菌和专性厌氧菌，对PH，VFA，温度变化适应性强，增殖速度快；甲烷菌是专性厌氧菌，PH=6.4-7.4，对PH，VFA，温度变化敏感，增殖速度慢。
产甲烷阶段的能量分析: (以乙酸钠为例)
n.,, VFA, pH,biogas,digestionwell
n=5-8% for mosephilic digestion of sludge, HRT= 20-12.5 d
3、搅拌和混合细菌与底物的混合
泵混合，水射器，消化气搅拌，混合搅拌
4、营养与C/N比
C/N= 10-20：1 C一为反应过程提供能源，二为合成新细胞（5：1）C5H7NO3
加温系统：散热量与供热量计算，加热方式，锅炉选择
8.3.5消化池工作方式
标准负荷消化池（无搅拌）
高负荷消化池（完全混合）
两级消化工艺：减少耗热量，减少搅拌能耗，熟污泥含水率低。
一级：二级= 3：1–2：1—1：1（一级有搅拌、加热；二级无搅拌，利用余热消化，兼做浓缩池，排除上清液）消化前8-10天产气量占80%）两级消化不减少池容,两级池子总池容等于一个单级消化池.
虽然厌氧消化过程是要经历多个阶段,但是在连续操作的厌氧消化反应器中这几个阶段同时存在,并保持某种平衡状态.
8.3.2厌氧消化动力学（与好氧相似）
甲烷发酵阶段是厌氧消化速率的控制因素。
动力学方程式：
有机物降解
细菌增殖
有机物浓度与污泥泥龄的关系：
8.3.3厌氧消化池工作原理与影响因素
Gas Gas
进泥进泥
8.3污泥的厌氧消化
厌氧消化法：在无氧的条件下，由兼性菌及专性厌氧细菌降解有机物，最终产物是二氧化碳和甲烷气（biogas），是污泥得到稳定。
8.3.1厌氧消化的机理(间歇实验)
二阶段理论：产酸阶段----产甲烷阶段
四阶段理论：水解、酸化、酸退、甲烷化
根据参与甲烷发酵的不同营养类群微生物对基质的代谢厌氧降解过程分为三个阶段：
污泥----一级消化池----二级消化池---后处理
（一级消化池容大于二级消化池容）
两相消化新工艺，phases，酸化（水解与发酵，产氢产乙酸2个阶段）与甲烷化分别在最佳的环境中进行（PH），
水解酸化速率很快，停留时间1d（投配率100%）；第二相消化池投配率15-17%停留时间6-6.5 d
CO2，H2CH4，CO2
保持足够的碱度(2000mg/l),使其有足够的缓冲能力.
8.3.4厌氧消化池池形和构造
1、池形：圆柱形蛋形P来自612、构造：污泥投配、排泥与溢流系统
沼气排出、收集与储存设备（0.35m3CH4/kgBOD；10-15m3/m3污泥；1-1.3 m3/m3池容）
搅拌系统：沼气搅拌，泵循环搅拌，水射器搅拌，机械搅拌，联合搅拌
高温消化:负荷=6-7kg/m3.d ,产气3-4 ,消化时间10 d.灭菌率99%
（消化时间：产气量达到总量的９０％所需 时间）
2、生物固体停留时间( SRT)与污泥投配率
完全混合消化池的水力停留时间等于污泥龄（无回流，有搅拌，完全混合）
泥龄的表达式与活性污泥法相同
SRT＝池中总生物量／每日排出的生物量
在好氧消化时:
C2H3O2Na+2O2NaHCO3+H2O+CO2+848.8 KJ /mol
在厌氧消化时:
C2H3O2Na +H2O NaHCO3+CH4+29.3 KJ /mol
在底物相同的条件下,厌氧消化产生的能量仅是好氧消化的1/20–1/30.这些能量大部分都用于维持细菌的生活,而只有很少能量由于细胞合成.(这就是厌氧法产生剩余污泥量少的缘故)
Acidification Methanogenesis
（使厌氧生化反应的各阶段处于最优条件下运行，系统处理效率高，总池容小，加温和搅拌能耗少，运行管理方便，消化更彻底）
从动力学知道有机物降解是污泥泥龄的函数，泥龄＝水力停留时间，所以以水力停留时间设计消化池．消化池的水力停留时间以污泥投配率的倒数表示：
式中：V‘=每日投配的新鲜污泥量，m3/d
V=消化池的有效体积，m3
n—污泥投配率，%。1/n是水力停留时间，d。
n., VFA, pH,biogas,digestionworse
三阶段理论：Toerien et al (1970）Substrate flow in anaerobic digestion, 5thInternational Conference on water pollution research, San Francisco,CA.书上:Bryant 1979
C/N，氮不足，消化液缓冲能力低，PH；C/N太低，N；PH，铵盐积累，会抑制消化
5、氮的守恒与转化
保持N平衡，有机N，NH3，N2，细胞N
6、有毒物质
重金属离子对甲烷消化的抑制（表8-15）
阴离子的毒害作用：SO2-4+8H+S2-+4H2O
SO2-45000mg/L H2S的腐蚀作用
氨的毒害作用：
NH3+H2ONH+4+OH-NH4HCO3，PH
NH+4（离子态）150mg/L
7、酸碱度、PH和消化液的缓冲作用
水解发酵与产酸阶段：PH=5-6.5
甲烷菌适应的PH=6.6-7.5（甲烷菌对PH非常敏感）
消化液的缓冲方程式:
H++HCO-3H2CO3
PH=- lgK’+lg(HCO-3)/(H2CO3)
H2
单糖VFA CO2 H2 4H2+CO2CH4+2H2O
复杂有机物较高级的有机酸CH4methane
水解与发酵H Ac 2CH3COOH2CH4+2CO2
(水解与发酵菌)乙酸Acetic acid
细菌原生动物生成乙酸与脱氢生成甲烷
真菌(产氢产酸菌) (产甲烷菌)
第一阶段第二阶段第三阶段
(纤维素分解菌产氢产乙酸菌甲烷杆菌球菌
上清液
出泥加热
出泥
标准负荷厌氧消化池 高负荷厌氧消化池
在厌氧消化池中３个阶段同时存在，甲烷发酵阶段的速率最慢，因此甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制因素，影响厌氧消化池正常工作的主要因素如下：
1、温度
中温（30-350C）与高温（50-550C）
mesophilic and thermophilic
中温消化：负荷=2.5-3.0产气量1-1.3 m3/m3d,消化时间20d ,灭菌率低