第6章 废水厌氧生物处理技术PPT课件

严格厌氧原核微生物、生长特别缓慢、人工培养分离比较 困难 可利用底物：CO2， H2，甲酸，乙酸和甲基胺 存在环境：海底沉积物，河流淤泥，沼泽地，水稻田等
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厌氧活性污泥的培养
1. 厌氧菌生长速率慢，世代时间长，故驯化、培养时间较长 2. 厌氧活性污泥中主要的微生物组成包括：将大分子水解为小分子的水解细菌，将
第六章 废水厌氧生物处理技术
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6.1 废水厌氧生物处理的微生物学与生化反应原理 6.2 厌氧生物处理工艺的特点与影响因素 6.3 厌氧生物反应器与工艺
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6.1 废水厌氧生物处理的微生物学与生化反应原理
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1. 厌氧微生物
专性厌氧微生物：在无氧条件下生长的微生物。 氧存在，基质脱氢还原NDP产生NDPH2，NDPH2和O2直接作
小分子的单糖、氨基酸等发酵为氢和乙酸的发酵细菌、氢营养型和乙酸营养型的 古菌，利用H2和CO2合成CH4的古菌，厌氧的原生动物。 3. 最良好的颗粒厌氧活性污泥是以丝状厌氧菌为骨架和具有絮凝能力的厌氧菌团粒 化形成圆形或椭圆形的颗粒污泥。
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6.2 厌氧生物处理工艺的特点与影响因素
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A 技术成本低，经济性好。
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5.有毒物质
无机毒性物质
有机毒性物质
氨氮 无机硫化物 盐类 重金属
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6.3 厌氧生物反应器与工艺
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厌 氧
普通消化池
活
性
厌氧接触工艺
污
泥
升流式厌氧污泥床反应器
厌
法厌氧生物滤池
艺
生
物
厌氧膨胀床/流化床
膜
法
厌氧生物转盘
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厌氧消化池
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1. 厌氧消化池基本原理
基本原理：在微生物作用下，有机物通过液化、酸性发酵和碱性发酵3 个阶段产生沼气的过程。
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2、pH值和碱度
产甲烷菌对pH值的变化非常敏感，一般认为，其最适pH值范围为
6.8~7.2，在<6.5或>8.2时，产甲烷菌会受到严重抑制，而进一步导致整
个厌氧消化过程的恶化。
3. 氧化-还原电位
非产甲烷菌可以在氧化还原电位为+100~ -100mv的环境正常生长和
活动；产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150~ -400mv，在培养产甲烷菌
产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸 和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于 共生互营关系。
主要的产氢产乙酸细菌为：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆 菌属等；多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。
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产甲烷菌
产甲烷菌(Methanogenus)的共同特征
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1. 发酵细菌
主要功能： 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，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；
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2、产氢产乙酸菌：
缺
点
B
初次启动过程缓慢，一般需要8-12周
C 产机生物异。味，产生CH4、H2S及挥发性有
D 对毒性物质较为敏感。
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影响废水厌氧生物处理的环境因素
1. 温度
厌氧消化过程存在两个最佳温 度范围，一个在35-40℃，另 一个在50-60℃。高温硝化 （55℃）的反应速率比中温消 化高，产气率也高，但甲烷所 占比例减少。
最佳pH为 7-7.5
重金属离
子、NH4+、 表面活性
剂以SO42-、 NO2-、 NO3-
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3.厌氧消化的工艺与消化池类型
标准消化法
池内不设加热和搅拌装置 01
快速厌氧消化法
有加热和搅拌装置
02
二级厌氧消化法
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厌氧接触工艺
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厌氧接触法
在混合接触池（消化池）后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消 化池，形成了厌氧接触法（anaerobic contact process)。适用于 活性污泥或深度处理产生的污泥
2．产氢产乙酸阶段
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。
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3．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。
有机物 发酵型细菌
脂肪酸、醇类
乙酸
产氢产乙酸 H2+CO2
产甲烷菌 CH4
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1．水解、发酵阶段
在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物(纤维素，蛋白质)水解为小分 子的有机物。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。
B 能耗低，产生大量能源
优
C 处理负荷高，占地少，反应
点
器体积小。
D
可处理高浓度有机废水。
E
产泥量少，剩余污泥脱水性
能好。
F 对营养物质需求量小。
G 菌种沉降性能好，生物活性保存期长，
终止营养条件可保留至少1年以上。
H 规模灵活，可大可小，设备简单，易
于制作。
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A 出水COD浓度高，一般不能达标 排放
的初期，氧化还原电位不能高于-330mv。
4. 营养物质与微量元素 厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生物，其要求
COD：N：P = 200~300：5：1；多数厌氧菌不具有合成某些必要的维生 素或氨基酸的功能，所以有时需要投加：
①K、Na、Ca等金属盐类； ②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等； ③有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等。
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工业消化装置
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2.厌氧消化的条件与影响因素
温度
污泥投 配率
营养与 碳氮比
搅拌
pH
有毒物 质含量
在一定的 温度范围 内驯化后， 对温度敏 感。保持 温度不变
设计时在 5%-12%
之间
C/N太高， pH下降， C/N太低，
pH上升
使鲜料与 熟料均匀 接触，加 强热传导， 均匀供给 细菌养料， 提高负荷。
用生成H2O2； O2分子进入菌体生成游离的O2-。H2O2和O2-均有强烈毒害作用。
兼性厌氧微生物：在无氧或有氧条件下都能生长的微生物。 氧存在，氧化酶系统活跃； 无氧时氧化酶系统迟钝，脱氢酶系统工作。 例如酵母菌
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•三阶段理论(20世纪70年代Bryant)： 复杂污染物的厌氧降解过程可以分为 三个阶段水解发酵、产氢产乙酸和产 甲烷。微生物分为产酸细菌、产氢产 乙醇细菌和产甲烷细菌。