《水污染控制工程》(第4版)(下册)第15章 污水的厌氧生物处理【圣才出品】

第15章污水的厌氧生物处理
15.1复习笔记
【知识框架】
【重点难点归纳】
传统厌氧法的缺点是水力停留时间长，有机负荷低。

一、污水厌氧生物处理的基本原理
1．厌氧消化的机理（见图15-1）
（1）水解发酵阶段
复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，被分解成简单的有机物，然后简单的有机物在
产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类。

参与这个阶段的水解发酵菌主要是专性厌氧菌和兼性厌氧菌。

（2）产氢产乙酸阶段
产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有CO2产生。

（3）产甲烷阶段
产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2和CO2等转化为甲烷。

图15-1三阶段厌氧消化过程示意图
2．厌氧消化的影响因素
（1）pH
产甲烷菌适宜的pH应在6.8～7.2之间。

污水和泥液中的碱度有缓冲作用，而且消化池池液的充分混合对调整pH也是必要的。

（2）温度
消化可在中温（35～38℃）进行（称为中温消化），也可在高温（52～55℃）进行（称为高温消化）。

中温消化所需热量少，但高温消化时间短，对寄生虫卵及大肠菌的杀灭率高。

（3）生物固体停留时间（污泥龄）
r c e
m θ=Φ（15-1）式中，θc 为污泥龄（SRT），d；m r 为消化池内的总生物量，kg；Φe 为消化池每日排出的生物量，e e m t
Φ=，其中，m e 为排出消化池的总生物量，kg；t 为排泥时间，d。

普通厌氧消化池的水力停留时间等于污泥龄，要获得稳定的处理效果就需要保持较长的污泥龄。

（4）搅拌和混合
厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反应，因此必须使两者充分混合。

但要避免连续的剧烈搅拌破坏产乙酸菌和产甲烷菌的共生关系。

搅拌的方法有：水射器搅拌法、消化气循环搅拌法、机械搅拌和混合搅拌法。

（5）营养与C/N 比
厌氧处理对污水中N、P 的含量要求低，只要达到COD:N:P＝800:5:1即可，但C/N 比达到（10～20）:1为宜。

a．C/N 比太高，细胞的氮量不足，消化液的缓冲能力低，pH 容易降低；
b．C/N 比太低，氮量过多，pH 可能上升，铵盐容易积累，会抑制消化进程。

（6）有毒物质
①重金属离子对甲烷消化的抑制有两个方面：
a．与酶结合，产生变性物质，使酶的作用消失；
b．重金属离子及氢氧化物的絮凝作用，使酶沉淀。

②当有机废水中含有硫酸盐等含硫化合物时，在厌氧条件下会产生硫酸盐还原作用，参
与有机物的分解代谢，与产甲烷菌竞争基质，而还原SO42－和SO32－产生的H2S对甲烷菌有毒害作用。

③当有机酸积累时，pH降低，此时NH3转变为NH4＋，当NH4＋浓度超过150mg/L 时，消化受到抑制。

二、污水的厌氧生物处理工艺
1．化粪池（见图15-2）
污水进入第一室，池水分为三层，上层为浮渣层，下层为污泥层，中间为水流；污水进入第二室，底泥和浮渣被第一室截留，达到初步净化。

污水在池内的停留时间为12～24h，半年左右清除一次。

出水不能直接排入水体，常在绿地下设渗水系统，排除化粪池出水。

图15-2化粪池的一种构造方式
2．普通厌氧消化池（见图15-3）
普通厌氧消化池的特点是水力停留时间和固体停留时间相同，适合于处理高浓度的有机废水或含悬浮固体高的废水。

通常水力停留时间达到15～30d，设置机械搅拌或沼气搅拌，
有机负荷在1.0～5.0kgCOD/（m3·d）。

图15-3普通厌氧消化池
3．厌氧生物滤池（见图15-4）
污水从池底进入，从池顶排出，平均停留时间可长达100d左右。

当温度在25～35℃时，在使用拳状石质滤料时，有机负荷可达到3～6kgCOD/（m3·d）；在使用塑料填料时，有机负荷可达到3～10kgCOD/（m3·d）。

（1）优点
①处理能力较高；②滤池内可以保持很高的微生物浓度；③不需另设泥水分离设备，出水SS较低；④设备简单、操作方便等。

（2）缺点
①滤料费用较贵；②滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后，没有简单有效的清洗方法。

图15-4厌氧生物滤池
4．厌氧接触法（见图15-5）
污水先进入混合接触池与回流的厌氧污泥相混合，然后经真空脱气器流入沉淀池。

接触池中的污泥浓度要求很高，在12000～15000mg/L，因此污泥回流量很大，一般是污水流量的2～3倍。