厌氧处理法

2.6 有杀菌作用
• 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水 和污泥中的寄生虫卵、病毒等。
2.7 污泥易贮存
厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节 性或间歇性运转。
2.8 厌氧生物处理法存在的缺点:
• 厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理所需 时间比好氧设备长；
• 出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般 在厌氧处理后串联好氧处理；
CO2+4H2
H2/CO2
乙酸化（乙酸细菌）
乙酸
甲烷化
甲烷化
（甲烷细菌） CH4+2H2O
CH4
（甲烷细菌）
厌氧呼吸
厌氧呼吸是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化。 厌氧微生物只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。在呼吸过程 中，底物中的氢被脱氢酶活化，从底物中脱下来的氢经辅酶 传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。
第七章 废水的厌氧处理
The Anaerobic Processes
1 厌氧生物处理原理
• 定义： 废水厌氧生物处理是指在在断绝与空气接触
的条件下通过厌氧微生物或兼氧微生物的作用， 将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二 氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。
• 厌氧消化过程:
厌氧消化过程划分为三个连续的阶段：即水 解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中，底物氧 化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底 物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量，故释放能 量较少。
• 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、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。
• 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有 机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧， 而且产生的沼气可作为能源。
• 废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以抵偿消 耗能量。研究表明，当原水BOD5达到1500mg/L 时，采用厌氧处理即有能量剩余。有机物浓度愈 高，剩余能量愈多。
• 一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。
2 厌氧生化法的特点
2.1 应用范围广
• 因供氧限制，好氧法一般只适用于中、低浓度 有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有 机废水，又适用于中、低浓度有机废水。
• 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。
2.2 能耗低
3.1 普通厌氧消化池
• 普通消化池又称传统或常规消化池。
• 消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入 池中，经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部 排出，所产沼气从顶部排出。
• 池径从几米至三、四十米，柱体部分的高度约为直 径的1/2，池底呈圆锥形，以利排泥。
• 为使进水与微生物尽快接触，需要一定的搅拌。常 用搅拌方式有三种：(a)池内机械搅拌；(b)沼气搅 拌；(c)循环消化液搅拌。
2.3 负荷高
• 通常好氧法的有机容积负荷为2-4 kgBOD/(m3·d)
，而厌氧法为2-lO kgCOD/(m3·d)，高的可达50 kgCOD/(m3·d)。
2.4 剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好
• 好氧法每去除lkgCOD将产生0.4-O.6 kg生物量 ，而厌氧出去除lkgCOD只产生0.02-0.l kg生物 量，其剩余污泥量只有好氧法的5-20％。
厌氧消化的三个阶段
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。
大分子有机物（碳水化合物、 蛋白质、脂肪等）
水解(胞外酶) 简单有机物（单糖、氨基酸等）
酸化（产酸细菌）
有机酸（丙酸、丁酸、戊酸 等）、醇、醛等
• 厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。 • 厌氧过程会产生气味对空气有污染。
一般来说，对于废水中有机物浓度较低、温度较低、出水水质要求较高，并要 求去除营养物的场合倾向于采用好氧生物处理技术。而对于有机物浓度较高、温度 较高的工业废水，厌氧处理可能更为经济。
随着对厌氧生物处理工艺的进一步了解，厌氧处理作为好氧处理的预处理手段 已经成为目前较为广泛采用的一种方法。
3 厌氧法的工艺和设备
• 按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法和厌氧生物 膜法； 厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工艺、 上流式厌氧污泥床反应器等。 厌氧生物膜法包括厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌 氧生物转盘等。
• 据产甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法 可分为常温消化、中温消化和高温消化三 种类型。 （1）常温消化（10～30 ℃） （2）中温消化（35～38 ℃ ） （3）高温厌氧消化（50～55 ℃ ）
研究表明，该类细菌对有机物的水解比较缓慢，但产酸反 应速率较快。
厌氧生物处理的微生物
产氢产乙酸菌群
绝对厌氧或兼性厌氧细菌，可将前面步骤产生的挥发性有 机酸转化为乙酸、H2/Leabharlann BaiduO2。
厌氧生物处理的微生物
产甲烷细菌
•产甲烷细菌是严格专性厌氧细菌，生存环境要求绝对无氧； •产甲烷细菌属古细菌，一类可利用乙酸转化为甲烷和CO2， 另一类利用H2还原CO2合成甲烷； •对环境影响非常敏感，氧和氧化剂有毒害作用； •生长特别缓慢；
• 同时，消化污泥在卫生学上和化学上都较稳定。 因此，剩余污泥处理和处置简单、运行费用低， 甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。
2.5 氮、磷营养需要量较少
• 好氧法一般要求BOD:N:P为l00:5:1，而厌氧法的 BOD:N:P为l00:2.5:0.5，对氮、磷缺乏的工业废水 所需投加的营养盐量较少。
呼吸方式
好氧呼吸 能量利用率42％
发酵 能量利用率26％
受氢体
分子氧 有机物
产甲烷菌
化学反应式
C6H12O6+6O2→ 6CO2+6H2O+2817.3kJ C6H12C6 →2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ
厌氧生物处理的微生物
发酵细菌群（产酸细菌）
多为兼性厌氧或专性厌氧细菌，主要参与复杂有机物的水 解，其主要功能是： •首先通过胞外酶的作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物； •将可溶性有机物转化为乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等有机酸及乙 醇、CO2、H2等。