厌氧发酵过程三阶段理论
是列举餐厨垃圾厌氧发酵处理的工艺流程
The anaerobic fermentation treatment process of kitchen wasteprises of three main stages: pretreatment, fermentation, and post-treatment. During the pretreatment phase, the kitchen waste undergoes initial sorting to eliminate non-biodegradable materials such as plastics, glass, and metals. Subsequently, the waste is subjected to shredding in order to reduce its size and increase the surface area available for microbial action. Following the pretreatment stage, the waste is then advanced to the fermentation stage for further processing.厨房废品的厌氧发酵处理过程主要分为三个阶段：预处理、发酵和后处理。
在预处理阶段，厨房废物经过初步分类，以消除塑料、玻璃和金属等不可生物降解的材料。
随后，废物被切碎，以减少其体积，增加可用于微生物作用的表面面积。
在预处理阶段之后，废物将推进到发酵阶段进行进一步处理。
So, when we're fermenting kitchen waste, we basically put it in a sealed container or digester where there's no oxygen. This creates the perfect environment for tiny microorganisms that don't need oxygen to survive. They do their thing and break down the waste, making biogas as a byproduct. This whole process takes a few weeks, and we gotta keep an eye on the temperature, moisture, and pH levels to make sure themicroorganisms are happy and making plenty of biogas.当我们发酵厨房的废物，我们基本上把它放在一个密封的容器或消化器在那里没有氧气。
简述沼气发酵三阶段及相互关系。
简述沼气发酵三阶段及相互关系。
一阶段是含碳有机聚合物的水解。
纤维素、半纤维素、果胶、淀粉、脂类、蛋白质等非水溶性含碳有机物，经细菌水解发酵生成水溶性糖、醇、酸等分子量较小的化合物，，以及氢气和二氧化碳；第二阶段是各种水溶性产物经微生物降解形成甲烷底物，主要是乙酸、氢气和二氧化碳；第三阶段是产甲烷菌转化甲烷底物生成CH4和CO2。
另外，在沼气发酵过程中还存在某些逆向反应，即由小分子合成大分子物质的微生物过程；从有机物质厌氧发酵到形成甲烷，是非常复杂的过程，不是一种细菌所能完成的，是由很多细菌参与联合作用的结果。
（1）联合作用从有机物到甲烷形成，是由很多细菌联合作用的结果。
甲烷细菌在合成的最后阶段起作用。
它利用伴生菌所提供的代谢产物H2、CO2等合成甲烷。
整个过程可分以下几个阶段：以上几个阶段不是截然分开的，没有明显的界限，也不是孤立进行的，而是密切联系在一起互相交叉进行的。
（2）种间H2的转移作用在沼气发酵过程中，产酸菌、伴生菌发酵有机物产H2，H2又被甲烷细菌用于还原CO2合成CH4。
伴生菌和甲烷细菌在发酵过程中形成了共生关系，S-菌系分解乙醇产H2，H2对它继续分解乙醇有阻抑作用，而MOH-菌系可利用H2，这样又为S-菌系清除了阻抑，两者在一起生活互惠互利，单独存在都生活不了。
（3）由乙酸产生甲烷乙酸是有机物在厌氧发酵过程中主要中间代谢产物，也是形成甲烷的重要中间产物。
McCarty实验证明，有机物发酵分解产生乙酸形成甲烷，约占甲烷总生成量的72%，由其他产物形成甲烷约占28%。
由乙酸形成甲烷过程也是很复杂的，用14C示踪原子试验表明，由乙酸形成甲烷有两种途径：①由乙酸的甲基形成甲烷。
②由乙酸转化为CO2和H2形成甲烷。
沼气发酵是一个极其复杂的生物化学过程，包括各种不同类型微生物所完成的各种代谢途径。
这些微生物及其所进行的代谢都不是在孤立的环境中单独进行，而是在一个混杂的环境中相互影响。
它们之间的互相作用包括有不产甲烷细菌和产甲烷细菌之间的作用；不产甲烷细菌之间的作用和甲烷细菌之间的作用。
厌氧发酵过程三阶段理论
厌氧发酵过程三阶段理论
厌氧发酵是一种生物过程，通过此过程，有机物质在缺氧条件下被微
生物分解产生能量。
厌氧发酵过程可以分为三个阶段：产酸阶段、产气阶
段和产醇阶段。
1.产酸阶段：
在厌氧条件下，有机物质被厌氧微生物分解为有机酸。
这个阶段是厌
氧发酵的初始阶段，通过此阶段微生物会消耗一部分有机物质以产生能量
和细胞増殖所需的物质。
产酸阶段的典型反应是葡萄糖的发酵。
葡萄糖经过糖酵解成为丙酮酸
和乳酸。
利用丙酮酸、乳酸还可生产丙酮、乙醛等有机物。
产酸阶段微生物主要是厌氧菌和梭菌。
2.产气阶段：
产气阶段是厌氧发酵的主要阶段，此阶段产生了大量的气体，如氢气、二氧化碳、甲烷等。
这些气体是由微生物通过分解有机物质产生的。
产气阶段有多种类型，比如醋酸型、丙酸型、丙酮酸型等。
每种类型
的厌氧氨菌所生成的气体种类和数量各不相同。
3.产醇阶段：
产醇阶段是厌氧发酵的最终阶段，此阶段中微生物通过产生醇类物质
来释放能量。
这个阶段的产物可以是一种或多种醇类，如乙醇、丁醇、异
丁醇等。
在产醇阶段，微生物进行了更深层次的有机物质分解，产生了更多的能量和有机物质。
产醇是厌氧发酵的最后一个中间产物。
总之，厌氧发酵过程的三个阶段是紧密相连的，每个阶段都是通过微生物的代谢活动将有机物质分解，并产生能量的过程。
厌氧发酵对很多领域都有应用，比如生物能源的生产、污水处理、环境修复等，因此对厌氧发酵过程的研究有助于进一步理解微生物在生物学和工业应用中的作用。
厌氧过程的三个阶段
厌氧过程的三个阶段
厌氧过程是指在缺氧或氧气供应不足的条件下进行的代谢过程。
这种
过程通常发生在一些微生物或一些细胞器中。
厌氧过程可以分为三个阶段：酵解、酸化和发酵。
下面将对这三个阶段进行详细介绍。
酵解是厌氧过程的第一个阶段。
在酵解过程中，有机物质（如葡萄糖）被部分降解生成乳酸或乙醇，同时释放出少量的能量。
这个过程通常发生
在一些细胞器或无线细菌中。
酵解一般分为两种类型：乳酸酵解和乙醇酵解。
乳酸酵解是指有机物质在缺氧条件下被转化为乳酸的过程。
这个过程
通常发生在一些乳酸菌或肌肉细胞中。
在乳酸酵解过程中，葡萄糖被分解
成乳酸，并且生成的乳酸会积累在细胞中，导致肌肉疲劳。
乳酸酵解的产
物乳酸可以进一步被氧化为乳酸酸化，产生更多的能量。
酸化是厌氧过程的第二个阶段。
在酸化过程中，乳酸或乙醇被进一步
分解，产生更多的能量和其他代谢产物。
酸化过程通常发生在一些厌氧菌
或其他微生物中。
在酸化过程中，乳酸或乙醇会被氧化成醋酸、丙酮酸或
其他有机酸。
这些有机酸可以进一步被微生物利用，产生更多的能量。
同时，酸化过程还会产生一些废物，如二氧化碳和甲烷。
废水厌氧处理原理介绍
废水厌氧处理原理介绍废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH4 和CO2的过程。
一、厌氧生物处理中的基本生物过程1、三阶段理论厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2 等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类。
（1）水解、发酵阶段；（2）产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2；（3) 产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2 产生CH4；一般认为，在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4 产自乙酸的分解，其余的则产自H2和CO2。
2、四阶段理论：实际上，是在上述三阶段理论的基础上，增加了一类细菌——同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2 合成为乙酸。
但研究表明，实际上这一部分由H2/CO2 合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。
总体来说，“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。
二、厌氧消化过程中的主要微生物主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
1、发酵细菌（产酸细菌）：发酵产酸细菌的主要功能有两种：①水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物；②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等；主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。
厌氧生物处理的基本生物过程
厌氧生物处理的基本生物过程1、两阶段理论：20世纪30~60年代，被普遍接受的是“两阶段理论”第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速率快，2）对环境条件的适应性（温度、pH等）强。
第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。
2、三阶段理论对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反应过程的本质；厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类；上世纪70年代，Bryant发现原来认为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌，实际上是由两种细菌共同组成的，一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和H2（一种产氢产乙酸细菌），另一种细菌则利用H2和CO2产生CH4（一种真正意义上的产甲烷细菌——嗜氢产甲烷细菌）；因而，Bryant提出了厌氧消化过程的“三阶段理论”：水解、发酵阶段：产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2；产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2产生CH4；一般认为，在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4产自乙酸的分解，其余的则产自H2和CO2。
3、四阶段理论（四菌群学说）：几乎与Bryant提出“三阶段理论”的同时，又有人提出了厌氧消化过程的“四菌群学说”：实际上，是在上述三阶段理论的基础上，增加了一类细菌——同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2合成为乙酸。
厌氧发酵过程三阶段理论
厌氧发酵过程三阶段理论：一、有机物水解和发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质与脂肪转化为单糖氨基酸、脂肪酸、甘油、CO2、H等二、把第一阶段产物转化为H、CO2和CH3COOH三、通过两组生理物质上不同产CH4菌作用，将H和CO2转化为CH4，对CH3脱羧产生CH4。
厌氧消化原理：有机物厌氧消化过程主要包括产酸和产甲烷两个阶段。
而对于不溶性有机物（有机垃圾），一般可认为在上述两个阶段之前多一个“水解阶段”，水解阶段起作用的细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质水解菌；在水解酶作用下，转化产生单糖、酞和氨基酸、脂肪酸和甘油。
产酸阶段起作用细菌是发酵性细菌，产氢产乙酸和耗氢产乙酸菌在胞内酶作用下，转化产生挥发性脂肪酸、醇类、氢和二氧化碳；产甲烷阶段是产甲烷菌利用H2、CO2、乙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中H2、CO2和乙酸是主要基质。
名词：VFA: Volatile acid 挥发酸COD: Chemical oxygen demand 化学需氧量BOD: Biochemical oxygen demand 生物需氧量TOD: Total oxygen demand 总需氧量TOC: Table of content 总有机碳TS: Total solid 总固体SS: Suspend solid 悬浮固体VS: Volatile solid 挥发固体HRT: 水利滞留时间=消化器有效容积/每天进料量SRT: 污泥停留时间：单位生物量在处理系统中的平均停留时间SVT: 污泥体积系数：单位体积水样在静置30min后，污泥体积数MRT: 微生物滞留时间PFR:塞流式反应器（Plug flow reactor）高浓度悬浮固体发酵原料一段进入，从另一段排除。
USR:生流式固体反应器（Upflow solid reactor）原料从底部进入消化器，上清从消化器上部溢出UASB:生流式厌氧污泥床（Upflow anaerobic sludge bed）自下而上流动污水通过膨胀的颗粒状污泥床消化分解，消化器分为污泥床、污泥层和三相分离器。
厌氧过程的三个阶段
厌氧过程的三个阶段厌氧过程是生物在缺氧环境下进行的代谢过程，可以产生能量。
它可以分为三个阶段：有机物分解阶段、中间产物生成阶段和终产物生成阶段。
下面将详细介绍这三个阶段。
第一个阶段是有机物分解阶段。
在缺氧环境下，生物体无法进行呼吸作用，无法利用氧气分解有机物来产生能量。
而在这个阶段中，生物体采用其他的代谢途径来分解有机物。
通常，有机物会被分解成小分子的有机酸，例如乳酸、丙酸和醋酸等。
这些有机酸可以通过发酵过程产生。
第二个阶段是中间产物生成阶段。
在有机物分解阶段，产生的有机酸并不是最终产物，它们会进一步被分解生成一些中间产物。
这些中间产物包括一氧化碳、乙醇、丙酮、氢气等。
这些中间产物可以用于后续的代谢过程，继续产生能量。
例如，一氧化碳和丙酮可以通过合成酶的作用生成酮体和醛体，再通过酮体酶和醛体酶的作用分解成酮体和醛体。
这些酮体和醛体可以进一步用于能量代谢。
第三个阶段是终产物生成阶段。
在中间产物生成阶段，产生的中间产物会继续被分解生成一些终产物。
这些终产物是最终的代谢产物，它们通常是一些无机物质，如硫化物、亚硝酸盐和甲烷等。
这些终产物可以在一些特殊的环境中产生，例如硫酸盐还原细菌可以将硫酸盐还原成硫化物，在沼气发酵过程中，甲烷可以作为最终产物生成。
大多数厌氧过程都发生在缺氧环境下，例如水体底部、土壤深层和肠道等。
这些过程在自然界中广泛存在，并且对环境的生物地球化学循环起着重要的作用。
例如，厌氧过程可以参与有机物的分解和循环，维持生物圈中营养元素的平衡。
总结起来，厌氧过程是生物在缺氧环境下进行的代谢过程，包括有机物分解阶段、中间产物生成阶段和终产物生成阶段。
在这个过程中，有机物被分解成有机酸，然后进一步生成中间产物，最终生成终产物。
这些过程在自然界中广泛存在，并对环境的生物地球化学循环起着重要的作用。
沼气产生的基本原理
1 沼气定义沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。
沼气是一种高效、清洁燃料，是各种有机物质在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。
其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常情况下甲烷(CH4 )约占所产生的各种气体的50~70%，二氧化碳(CO2)约占30~40%,此外还有少量氢(H2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)等。
在构成生物体的物质中，除了矿物质和木质素外，几乎所有的生物质都可以用来产生沼气，包括动物和人的排泄物、污水污泥、农作物秸秆、含碳工业废物等，所以沼气的成本相当低廉。
沼气的生产工艺比较简单，一个农村家庭就可以建造自己的沼气池。
沼气的用途也很广泛，它不仅能用于燃烧和照明，还可以作为燃料用于发电。
沼气这种来源丰富、成本低廉的优质气体燃料，无论在发达国家还是在发展中国家均得到高度重视。
发达国家主要从保护环境出发，建立了很多沼气工程，以处理城乡有机废弃物，并获得煤气替代品。
在发展中国家，沼气是解决农村能源的一项重要途径，印度和中国是最早大力开发沼气的国家，并且取得了巨大的成就。
沼气是一种高热值、高品位的能源，它是最合理利用、多次利用和综合利用生物质能的最有效形式，可以将植物机体的肥料、饲料、热能3种机能充分发挥出来。
在广大农村牧区普及沼气，可以把人畜粪便和杂草、秸秆、枯叶等一起投入沼气池发酵，制取沼气作燃料。
沼气池中的水和沉渣，保存了植物和粪便中的绝大部分氮、磷、钾元素，是优质的有机肥料，可以使生物质能利用3次至4次，使生物体内的能量和各种成份都能得到充分的利用。
在城镇利用工业生产中的废物和生活污水来生产沼气也正在迅速发展，造纸厂、酿酒厂、屠宰厂的废水和生活污水中均有大量的有机物，这些废物都可以作为沼气生产的原料，变废为宝，从而减少城市污染，造福市民。
厌氧发酵
发酵装置
• • • • • • • • • • 厌氧消化器 纺锤形厌氧消化器 塞流式厌氧消化器 隧道式消化器 厌氧接触消化器 厌氧过滤消化器 上流式厌氧污泥床消化器 厌氧流化床反应器 厌氧生物转盘消化器 厌氧折流式消化器
• 发酵阶段分为产酸和产气两个阶段 • 理论形成较早，对甲烷菌如何利用甲醇以上的 醇及乙酸以上的有机酸难以解释，该理论尚未 得到确认。
厌氧发酵过程
• 2 三阶段理论
有机质： 发酵性 细菌 糖类 氨基酸 脂肪酸甘油 产 氢 产 挥发酚 乙 酸 细 菌 醇类 中性化合物 H2，CO2等 产甲烷 细菌 CH4，H2 N2，CO2 CO,H2S等
碳水化合物 蛋白质 脂肪
• 1979年布莱恩提出，分为三个阶段，即液 化阶段、产酸阶段、产甲烷阶段。
厌氧发酵过程
• 3 四阶段理论
己酸 第二类 群细菌 戊酸 丁酸 丙酸 乙酸 甲酸 CO2 H2 乙酸杆菌属 乙酸盐CO2 第四类群细菌 CH4 第二类群细菌 CH2+CO2 第二类群细菌 乙酸，H2，CO2
生 物 多 聚 体
沼气的化学性质
• 主要成分：CH4，CO2，N2，CO,H2，H2S （臭鸡蛋味）,O2(少量） • CH4含量约50%-60% • CO2含量约30% • 甲烷性质：相对分子质量16.04，简单稳定， 无色无味，难溶于水，导热系数大于空气。 • 甲烷的燃烧： • CH4+2O2=CO2+2H2O+881.3KJ/mol
发酵工艺
• 批量进料，半连续进料，连续进料。 • 二步发酵，混合（一步）发酵。 • 原料性状：液体发酵，固体发酵，高浓度 发酵
厌氧发酵的工艺条件及其控制
• 厌氧 • 温度：中温35-38℃、高温50-65℃。要求温 度相对稳定，一天内变化范围±2℃。 • PH值：7-8 • 碳氮比：15-30 • 磷碳比：5 • 搅拌 • 添加剂过磷酸钙，促进分解纤维素
厌氧生物处理的三阶段四阶段理论
厌氧生物处理的三阶段四阶段理论厌氧生物处理的三阶段四阶段理论厌氧生物处理的基本原理:厌氧生物处理（Anaerobic Process）是在厌氧条件下,形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件,通过厌氧菌和兼性菌代谢作用，对有机物进行生化降解的过程。
厌氧处理基本生物过程:厌氧生物处理在早期被称为厌氧消化或厌氧发酵，指的是在厌氧条件下，在多种微生物（厌氧微生物、兼性微生物）的作用下，将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。
由此可见，厌氧处理过程中产生的是一种气体，主要成分是甲烷和二氧化碳，也就是我们常说的沼气。
厌氧生物处理的基本生物过程有一个很明显的特点，就是其具有阶段性，根据不同的依据，可以分为两阶段、三阶段甚至四阶段。
两阶段理论:该理论认为有机物在厌氧条件下首先进行酸性发酵阶段（产酸阶段），然后进行碱性发酵阶段（产气阶段）。
产酸阶段的主要微生物为发酵细菌或产酸细菌，这些微生物生长快，适应性很强，对环境条件不是非常敏感。
会将有机物进行水解和酸化，产生脂肪酸、醇类、二氧化碳和氢气。
产气阶段的主要微生物为产甲烷细菌，其生长非常缓慢，生长倍增时间会达到几天，而且对于环境条件的变化非常敏感。
会将产酸阶段产生的中间产物转化为甲烷和二氧化碳。
两阶段理论，虽然形象且直接的描述了厌氧生物处理的过程，但是有学者发现，产甲烷细菌只能利用一些简单的有机物（比如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类等）来产生甲烷，并不能利用两个碳以上的脂肪酸（乙酸除外）和醇类（甲醇除外）直接作为它的底物（参与生化反应的物质称为底物）。
还有一种“奥式产甲烷菌”，其实是由两种细菌组合而成，其中一种细菌将乙醇氧化为乙酸和氢气，另一种细菌则利用氢气和环境中的二氧化碳来产生甲烷。
、所以说，两阶段理论是存在一定局限性的，因此1979年，Bryant又提出了“三阶段理论”。
三阶段理论:该理论认为，除了产酸细菌和产甲烷细菌之外，还存在第三种细菌，称为产氢产乙酸细菌，三阶段的过程如下图所示：厌氧生物处理三阶段理论过程图.分为水解、发酵阶段（Ⅰ），产氢产乙酸阶段（Ⅱ）和产甲烷阶段（Ⅲ）。
厌氧生物处理技术、教学内容
厌氧生物处理技术、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(HomoacetogenicBacteria),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。
厌氧发酵过程三阶段理论
厌氧发酵过程三阶段理论：一、有机物水解与发酵细菌作用下,使碳水化合物、蛋白质与脂肪转化为单糖氨基酸、脂肪酸、甘油、CO2、Ｈ等二、把第一阶段产物转化为H、CＯ２与CＨ3ＣOＯH三、通过两组生理物质上不同产CＨ4菌作用，将H与CO2转化为ＣH４，对CH3脱羧产生CH４。
厌氧消化原理:有机物厌氧消化过程主要包括产酸与产甲烷两个阶段。
而对于不溶性有机物（有机垃圾),一般可认为在上述两个阶段之前多一个“水解阶段”,水解阶段起作用得细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌与蛋白质水解菌; 在水解酶作用下，转化产生单糖、酞与氨基酸、脂肪酸与甘油。
产酸阶段起作用细菌就是发酵性细菌,产氢产乙酸与耗氢产乙酸菌在胞内酶作用下,转化产生挥发性脂肪酸、醇类、氢与二氧化碳;产甲烷阶段就是产甲烷菌利用H2、ＣO2、乙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷,其中Ｈ２、CO2与乙酸就是主要基质。
名词：VFA： Vｏlatｉle ａcid 挥发酸COD: Chemical oxygen ｄemand 化学需氧量BOD: Bｉochemｉcal oxygeｎ demand 生物需氧量ＴＯD: Tｏtal oxｙｇen deｍand 总需氧量TOＣ： Tａbｌｅｏｆ contenｔ总有机碳TＳ: Tｏtaｌｓoliｄ总固体SS: Susｐend solid 悬浮固体VS: Volaｔile ｓoliｄ挥发固体HRＴ: 水利滞留时间=消化器有效容积/每天进料量ＳRＴ：污泥停留时间:单位生物量在处理系统中得平均停留时间SVＴ: 污泥体积系数:单位体积水样在静置30miｎ后,污泥体积数MRT: 微生物滞留时间PFR：塞流式反应器(Plug flow reactor)高浓度悬浮固体发酵原料一段进入,从另一段排除。
ＵSR:生流式固体反应器（Upｆlｏw soｌid reactoｒ)原料从底部进入消化器,上清从消化器上部溢出UASB:生流式厌氧污泥床(Ｕpfloｗanaｅroｂｉc slｕdge bed)自下而上流动污水通过膨胀得颗粒状污泥床消化分解,消化器分为污泥床、污泥层与三相分离器。
厌氧发酵介绍
厌氧发酵是废物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷和CO2产生。
原理液化阶段主要是发酵细菌起作用，包括纤维素分解菌和蛋白质水解菌，产酸阶段只要是醋酸菌起作用，产甲烷阶段主要是甲烷细菌，他们将产酸阶段产生的产物降解成甲烷和CO2同时利用产酸阶段产生的氢将CO2还原成甲烷。
影响厌氧发酵的影响因素有：原料配比，厌氧发酵的碳氮比以20—30为宜，当碳氮比在35时产期量明显下降；温度在35—40℃为宜；PH值对于甲烷细菌来说，维持弱碱环境是绝对必要的，它的最佳PH范围为6.8—7.5，PH值低，它使CO2大增，大量水溶性有机物和H2S产生，硫化物含量的增加抑制了甲烷菌的生长，可以加石灰调节PH，但是调整PH的最好方法是调整原料的碳氮比，因为底质中用以中和酸的碱度主要是氨氮，底质含氮量越高，碱度越大，当VFA（挥发性脂肪酸）>3000时，反应会停止。
厌氧发酵 - 三阶段理论第一阶段为水解发酵阶段，是指复杂的有机物在微生物胞外酶的作用下进行水解和发酵，将大分子物质破链形成小分子物质如：单糖、氨基酸等为后一阶段做准备。
第二阶段为产氢、产乙酸阶段，该阶段是在产酸菌如胶醋酸菌、部分梭状芽孢杆菌等的作用下分解上一阶段产生的小分子物质，生成乙酸和氢。
这一阶段产酸速率很快，致使料液pH值迅速下降，使料液具有腐烂气味。
第三阶段为产甲烷阶段，有机酸和溶解性含氮化合物分解成氨、胺、碳酸盐和二氧化碳、甲烷、氮气、氢气等。
甲烷菌将乙酸分解产生甲烷和二氧化碳，利用氢将二氧化碳还原为甲烷，在此阶段pH值上升。
这三个阶段当中有机物的水解和发酵为总反应的限速阶段。
一般来说，碳水化合物的降解最快，其次是蛋白质、脂肪，最慢的是纤维素和木质素。
联合厌氧发酵的这几种原料当中粪便是反应最快的物质几乎看不到酸化过程，剩余污泥次之，因为剩余污泥经过了污水处理的过程，这就相当于给了它一个预处理过程，接下来是生活垃圾当中分离出来的有机物，反应最慢的是厨余物。
(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。
厌氧发酵及污泥的处理---第十周课
d1
D d2
圆筒形厌氧消化池
h4
h3
h2 h1
蛋形厌氧消化池
超高
三相分离区
反应区
UASB布置结果示意图
布水区
第三节 污泥的处理方法
• 1、污泥的来源 • 2、污泥的浓缩 • 3、污泥的消化 • 4、污泥的调理 • 5、污泥的脱水 • 6、污泥的干燥与焚烧
污泥的处理方法
•一. 污泥的来源及成分 •二. 国内污泥处理的技术 •三. 污泥处理过程中出现的难题
2020/11/7
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• 2、影响因素：
（1）原料配比：适宜的碳氮比，各种有机物中所含的 碳素和氮素差别很大 。如p96页表 6-2所示 。 C/ N 太高 ：细胞的氮量不足 ，系统的缓冲能力低 、pH 值容易阵低 ；
C/ N 比太低：氮量过多 ，pH 值可能上升 ，氨盐积 累 ，会抑制发酵进程 。
附和沉降性能。絮粒以菌胶团
细菌为骨架，穿插生长一些丝 污泥种类
状菌，但丝状菌数量远少于菌 沉砂池的沉砂
胶团细菌，微型动物以固着类
初次沉淀池污 泥
纤毛虫为主，如钟虫、盖纤虫、二次沉淀池污 泥
累枝虫等，还可见到楯纤虫在 生物膜法
絮粒上爬动，1/7
7
•例：有1000Kg猪粪，从中称取10g样品，在105度烘 至恒重的量为1.95g，求其Mt,s,Wt,s。
•解： Mt,s=W2/W1*100%=1.95/10*100%=19.5%
•Wt,s=W*Mt,s=1000* 19.5%=195Kg。
•因为原料总固体含挥发性固体和灰分两部分，其中只 有挥发性固体能转化为甲烷，为了更准确的表示原料 产气率，特引入：
• 一、厌氧发酵的过程：分为液化 、产酸和产甲烷三个阶段。
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厌氧发酵过程三阶段理论：
一、有机物水解和发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质与脂肪转化为单糖氨
基酸、脂肪酸、甘油、CO2、H等
二、把第一阶段产物转化为H、CO2和CH3COOH
三、通过两组生理物质上不同产CH4菌作用，将H和CO2转化为CH4，对CH3脱
羧产生CH4。
厌氧消化原理：有机物厌氧消化过程主要包括产酸和产甲烷两个阶段。
而对于不溶性有机物（有机垃圾），一般可认为在上述两个阶段之前多一个“水解
阶段”，水解阶段起作用的细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质水解菌；在水解酶作用下，转化产生单糖、酞和氨基酸、脂肪酸和甘油。
产酸阶段起作用细菌是发酵性细菌，产氢产乙酸和耗氢产乙酸菌在胞内酶作用下，转化产生挥发性脂肪酸、醇类、氢和二氧化碳；产甲烷阶段是产甲烷菌利用H2、CO2、乙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中H2、CO2和乙酸是主要基质。
名词：
VFA: Volatile acid 挥发酸
COD: Chemical oxygen demand 化学需氧量
BOD: Biochemical oxygen demand 生物需氧量
TOD: Total oxygen demand 总需氧量
TOC: Table of content 总有机碳
TS: Total solid 总固体
SS: Suspend solid 悬浮固体
VS: Volatile solid 挥发固体
HRT: 水利滞留时间=消化器有效容积/每天进料量
SRT: 污泥停留时间：单位生物量在处理系统中的平均停留时间
SVT: 污泥体积系数：单位体积水样在静置30min后，污泥体积数
MRT: 微生物滞留时间
PFR:塞流式反应器（Plug flow reactor）高浓度悬浮固体发酵原料一段进入，从另一段排除。
USR:生流式固体反应器（Upflow solid reactor）原料从底部进入消化器，上清从消化器上部溢出
UASB:生流式厌氧污泥床（Upflow anaerobic sludge bed）自下而上流动污水通过膨胀的颗粒状污泥床消化分解，消化器分为污泥床、污泥层和三相分离器。
UBF：污泥床过滤器。
将UASB和厌氧过滤器结合为一体的厌氧消化器，下部为污泥床，上部设置纤维填料。
EGSB:膨胀颗粒污泥床（Expanded granular sludge bed）与UASB反应器有相似之处，可分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统，EGSB没有专门的出水回流系统。
ABR:厌氧折板反应器（Anaerobic baffled reactor）
SBR:间歇曝气方式运行活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥发（Sequencing batch reactor actirated sludge process）
USSB:(Upflow staged sludge bed)
ASBR(Anaerobic sequencing batchreat):厌氧序批式活性污泥法，一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺，一个完整运行周期分为进水、反应、沉降、排水期。
反应器内部静态沉淀，无需另设澄清设备，不需要污泥和出水回流及配水系统，需搅拌设备和滗水器。
厌氧发酵影响因素：
1、预处理：水热、冰冻/解冻
2、添加剂投加：Fe、Co、Ni、Na+
3、消化液回流：调节VFA浓度
4、工艺优化
5、物粉组成
6、PH值：VFA作为回续产甲烷，过程中产氢产乙酸菌和产甲烷菌可直接利用的基质，而乳酸使PH值急剧下降，不利于产氢产乙酸工程的正常进行。
7、颗粒粒度
8、抑制物控制：NH4+、H2S、金属离子、有机物浓度。
厌氧消化器启动：从向沼气池内投入发酵原料和接种物起，到沼气能正常稳定产生沼气为止，这一过程成为沼气池的发酵启动。
1、优质、充足的原料并做堆沤处理，切忌用鸡粪和人粪（含N量过高）
2、添加质优量足的接种物（10%~30%）
3、加入温度较高的水
4、低浓度启动（TS6%~8%,避免启动时有机负荷过高）
5、调节好酸碱度（PH值6.5~7.5）
6、密封活动盖
7、防气试火（测量CH4含量）
启动过程：
1、固态污泥应融化，去除杂质
2、接种污泥量充足
3、以批量发启为宜
4、逐步升温
5、开始阶段有机负荷不宜太高，0.5~1.5kgcod/m3.d为宜
6、当料液COD去除达80%，可提高负荷
7、对UASB类上流式反应器，生流速度以0.25~1.0m/h,以促进污泥颗粒化
8、启动时应将系统中空气置换出去。