废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件
好氧生物处理
好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。
过程:有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质(细胞质)，即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。
优点:好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。
在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。
厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为
CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。
废水厌氧生物处理
废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。但通过对新型构筑物的研究开发，其容积可缩小。此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。
对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。
第四章废水好氧生物处理工艺（2）——生物膜法 第一节生物膜法的基本原理 生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力； 主要的生物膜法有：①生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等； ②生物转盘；③生物接触氧化法；④好氧生物流化床等。 一、生物膜的结构 1、生物膜的形成 生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：①起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；②供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③作为接种的微生物。 (1) 生物膜的形成： 含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 (2) 生物膜的成熟： 在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。 生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20 C) 2、生物膜的结构 生物膜的基本结构如图1所示。 图1 生物膜结构示意图
(1) 生物膜的性质： ①高度亲水，存在着附着水层； ②微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。 (2) 生物膜降解有机物的过程： 3、生物膜的更新与脱落 (1) 厌氧膜的出现： ①生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；②成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。 (2) 厌氧膜的加厚： ①厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；②气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。 (3) 生物膜的更新： ①老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；②新生生物膜的净化功能较强。 (4) 生物膜法的运行原则： ①减缓生物膜的老化进程；②控制厌氧膜的厚度；③加快好氧膜的更新；④尽量控制使生物膜不集中脱落。 二、生物膜处理工艺的特点 1、微生物方面的特征 (1) 微生物种类多样化： ①相对安静稳定环境；②SRT相对较长；③丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。 (2) 生物膜上微生物的食物链较长： ①动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；②食物链长；③污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右)。
污水厌氧生化处理 厌氧生物处理与好氧生物处理特点比较（优缺点） 厌氧生物处理是在厌氧条件下，由多种微生物共同作用，利用厌氧微生物将污水或污泥中的有机物分解并生成甲烷和二氧化碳等最终产物的过程。在不充氧的条件下，厌氧细菌和兼性（好氧兼厌氧）细菌降解有机污染物，又称厌氧消化或发酵，分解的产物主要是沼气和少量污泥，适用于处理高浓度有机污水和好氧生物处理后的污泥。 1、厌氧生物处理的优点 ⑴容积负荷高，典型工业废水厌氧处理工艺的污泥负荷（F/M）为～(kgMLVSS?d)，是好氧工艺污泥负荷～(kgMLVSS?d)的两倍多。在厌氧处理系统中，由于没有氧的转移过程，MLVSS可以达到好氧工艺的5～10倍之多。厌氧生物处理 /（m3?d），而好氧生物处理有机容积负荷只有～有机容积负荷为5～10kgBOD 5 （m3?d），两者相差可达10倍之多。 ⑵与好氧生物处理相比，厌氧生物处理的有机负荷是好氧工艺的5～10倍，而合成的生物量仅为好氧工艺的5%～20%，即剩余污泥产量要少得多。好氧生物处 产生的污泥量为250～600g，而厌氧生物处理系统每处理理系统每处理1kgCOD Cr 产生的污泥量只有20～180g。且浓缩性和脱水性较好，同时厌氧处理过1kgCOD Cr 程可以杀死污水和污泥中的一部分寄生虫卵，即剩余污泥的卫生学指标和化学指标都比好氧法稳定，因而厌氧污泥的处理和处置简单，可以减少污泥处置和处理的费用。 ⑶厌氧微生物对营养物质的需要量较少，仅为好氧工艺的5%～20%，因而处理氮磷缺乏的工业废水时所需投加的营养盐量就很少。而且厌氧微生物的活性比好氧微生物要好维持得多，可以保持数月甚至数年无严重衰退，在停运一段时间后能迅速启动，因此厌氧反应器可以间歇运行，适于处理季节性排放的污水。 因为曝气要耗电～1kWh，而厌氧生物处理 ⑷好氧微生物处理每去除1kgCOD Cr 就没有曝气带来的能耗，且处理含有表面活性剂的污水时不会产生泡沫等问题，不仅如此，每去除1kgCOD 的同时，产生折合能量超过12000kJ的甲烷气。 Cr ⑸好氧处理的曝气过程可以将污水中的挥发性有机物吹脱出来而产生大气污染，厌氧处理不存在这一问题，同时可以降解好氧工艺无法降解的物质，减少氯
水解-好氧生物处理工艺 目录 第一节水解（酸化）工艺与厌氧工艺 (3) 一、基本原理 (3) 二、水解-好氧工艺的开发 (4) 三、水解（酸化）工艺与厌氧发酵的区别 (5) 第三节水解-好氧生物处理工艺特点 (7) 1、水解池与厌氧UASB工艺启动方式不同 (7) 2、水解池可取代初沉池 (8) 3、较好的抗有机负荷冲击能力 (9) 4、水解过程可改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理 (9) 5、在低温条件下仍有较好的去除效果 (10) 6、有利于好氧后处理 (10) 7、可以同时达到对剩余污泥的稳定 (11) 第四节水解-好氧生物处理工艺的机理 (11) 一、有机物形态对水解去除率的影响 (11) 二、有机物降解途径 (12) 三、水解池动态特性分析 (13) 四、难降解有机物的降解 (14) 第五节水解工艺对后续好氧工艺的影响 (19) 1、有机物含量显著减少 (19) 2、B/C比值和溶解性有机物比例显著增加 (20) 3、BOD5降解动力学 (20) 4、污泥和COD去除平衡 (21) 第六节水解工艺的污泥处理 (22) 一、传统污泥处理的目的和手段 (23) 二、污泥有机物的降解表 (24)
三、污泥脱水性能及处理 (24) 第七节水解池的启动和运行 (26) 一、水解池的启动方式 (26) 二、配水系统 (28) 三、排泥 (31) 四、负荷变化对水解池处理效果的影响 (32) 第八节水解工艺的进一步开发和应用 (33) 一、芳香类化合物的去除 (34) 二、奈的去除 (34) 三、卤代烃的去除 (34) 四、难生物降解工业废水处理的实际应用 (34) 五、高悬浮物含量废水的水解处理工艺 (35) 六、水解工艺的适用范围及要求 (36) 第九节水解-好氧工艺技术经济分析 (38) 一、厌氧处理应用的经济分析 (38) 二、水解-好氧系统设计参数 (39) 第十节水解-好氧生物处理工艺设计指南 (41) 一、预处理设施 (41) 二、水解池的详细设计要求 (41) 三、反应器的配水系统 (42) 四、管道设计 (45) 五、出水收集设备 (45) 六、排泥设备 (46)
废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件 好氧生物处理 好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。 过程:有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质(细胞质)，即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。 优点:好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。 在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。 厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为 CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。 废水厌氧生物处理 废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。但通过对新型构筑物的研究开发，其容积可缩小。此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。 对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。
第五章 废水好氧生物处理工艺（3）——其它工艺 第一节 氧化沟工艺 氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形；是20世纪50年代荷兰的Pasveer 首先设计的；最初一般用于日处理水量在5000m 3以下的城市污水。 一、氧化沟的工作原理与特征 1、氧化沟的工艺流程 图1 氧化沟及氧化沟系统平面图 图2 以氧化沟为主的废水处理流程 2、氧化沟的特征 ① 池体狭长，（可达数十米甚至上百米）；池深度较浅，一般在2米左右； ② 曝气装置多采用表面机械曝气器，竖轴、横轴曝气器都可以； ③ 进、出水装置简单； ??构造上的特征 ④ 氧化沟呈完全混合?推流式；沟内的混合液呈推流式快速流动（0.4~0.5m/s ），由于流速高，原废水很快就与沟内混合液相混合，因此氧化沟又是完全混合的； ⑤ BOD 负荷低，类似于活性污泥法的延时曝气法，处理出水水质良好； ⑥ 对水温、水质和水量的变动有较强的适应性； ⑦ 污泥产率低，剩余污泥产量少； ⑧ 污泥龄长，可达15~30d ，为传统活性污泥法的3~6倍； ⑨ 世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存，从而使氧化沟具有脱氮的功能。 二、氧化沟的几种典型的构造型式 原废水 格栅 氧 化 沟 出水
目前主要的氧化沟形式有：Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、交替工作式 氧化沟、曝气—沉淀一体化氧化沟等四种。 1、Carrousel 式氧化沟（图3） Carrousel 式氧化沟又称平行多渠形氧化沟；是60年代末荷兰DHV公司开 创的。采用竖轴低速表面曝气器；水深可达4~4.5m，沟内流速达0.3~0.4m/s； 混合液在沟内每5~20min循环一次；沟内混合液总量是入流废水量的30~50倍； BOD5去除率可达95%以上，脱氮率可达90%，除磷效率可达50%；应用广泛，最大规模为650000m3/d；在国内主要有昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。 2、Orbal氧化沟（图4） Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟，其主要特点如下： ①圆形或椭圆形的沟渠，能更好地利用水流惯性，可节省能耗； ②多沟串联可减少水流短路现象； ③最外层第一沟的容积为总容积的60~70%，其中的DO接近于 零，为反硝化和磷的释放创造了条件； ④第二、三沟的容积分别为总容积的20~30%和10%，而DO则 分别为1和2mg/l； ⑤这种沟渠间的DO浓度差，有利于提高充氧效率； Orbal氧化沟在国内的主要工程实例有：①抚顺石油二厂废水处理站(28,800m3/d)；②北京燕山石化公司新建废水处理厂(60000m3/d)；③成都市天彭镇污水处理厂。 3、交替工作氧化沟 交替工作氧化沟由丹麦Kruger公司所开发的，有二沟和三沟式两种形式；其主要特点是其中的每一条沟均交替用做曝气池和沉淀池，而无需二沉池和污泥回流装置；但其中的曝气转刷的利用率较低，D型二沟只有40%，三沟式则提高到了58%； 图5：VR型氧化沟图6：D型氧化沟
废水厌氧生物处理 生物处理原理 废水生物处理有“好氧生物”处理、“厌氧生物”处理或“好氧生物”加“厌氧生物”处理。“好氧生物处理”是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类；“厌氧生物处理“是在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 一、厌氧生物处理原理 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——阶段性理论 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
废水厌氧生物处理原理 一、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、产甲烷菌 产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化过程得以顺利进行；主要可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌，或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌；一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，特别是后者，因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质，一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解。 典型的产甲烷反应： 产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有： ①产甲烷丝菌；等等。 产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在-150～-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达4～6天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。 ②产甲烷球菌； ③产甲烷杆菌； ④产甲烷八叠球菌； 2、产氢产乙酸菌： 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。 主要的产氢产乙酸反应有：
注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。 主要的产氢产乙酸细菌多为：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。 3、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。 二、厌氧生物处理的主要特征 1、厌氧生物处理过程的主要缺点： ①气味较大； ②对温度、pH等环境因素较敏感； ③对氨氮的去除效果不好； ④处理出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理； 2、厌氧生物处理过程的主要优点： ⑤反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程； ⑥厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解；
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。 2、产氢产乙酸菌： 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。 主要的产氢产乙酸反应有： 注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低
异氧微生物 第二章 好氧生物处理（原理与工艺） 2． 1基本概念 2． 1。1好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O 2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ● 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢）（占1/3） CHONS + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +?+能量 （有机物的组成元素） ● 合成反应（也称合成代谢、同化作用）（占2/3） ● C 、H 、O 、N 、 + 能量 C 5H 7NO 2 ● 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）（endogenous respiration ） C 5H 7NO 2 + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 +?+能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 细菌： C 5H 7NO 2； 真菌： C 16H 17NO 6； 藻类： C 5H 8NO 2；原生动物： C 7H 14NO 3 分解与合成的相互关系： 1） 二者不可分，而是相互依赖的； a ． 分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础； b ．分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2)对有机物的去除，二者都有重要贡献； 3）合成量的大小，对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般占整个污水处理厂的40~50%）。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面： ● 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁； ● 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作 用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同： 2． 1。2影响好氧生物处理的主要因素 1）溶解氧（DO ）： 约1~2mg/l 2）水温：是重要因素之一， a ． 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快； b ． 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限 度时，会有不可逆的破坏； 最适宜温度 15~30?C ； >40?C 或< 10?C 后，会有不利影响。 3)营养物质： 细胞组成中，C 、H 、O 、N 约占90~97% 其余3~10%为无机元素，主要的是P 。 生活污水一般不需再投加营养物质； 而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N 和P 。 其它无机营养元素：K 、Mg 、Ca 、S 、Na 等； 微量元素： Fe 、Cu 、Mn 、Mo 、Si 、硼等； 4)pH 值： 一般好氧微生物的最适宜pH 在6.5~8.5之间； 微生物 异氧微生物
废水生物处理基本原理 ——废水厌氧生物处理原理 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CH 4和CO 2的过程。 1.1.1 厌氧生物处理中的基本生物过程——阶段性理论 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、CO 2和H 2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。 图1厌氧反应的两阶段理论图示 内源呼 吸产物 碱性发酵阶段 酸性发酵阶 段 水解胞外酶 胞内酶产甲烷菌 胞内酶产酸菌 不溶性有机物 可溶性有机物 细菌细 胞 脂肪酸、醇 类、H 2、CO 2 其它产物 细菌细胞 CO 2、CH 4
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。 1.1.2 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；
第四章废水生物处理技术 第四节废水好氧生物处理工艺(1) ——活性污泥法 第四章废水生物处理技术 第四节废水好氧生物处理工艺(1) ——活性污泥法本节主要内容 ? 第一节活性污泥法的基本原理 ? 第二节活性污泥法的运行方式 ? 第三节曝气的原理、方法与设备 ? 第四节活性污泥法的反应动力学 ? 第五节活性污泥法的工艺设计 ? 第六节活性污泥法的运行管理 第一节活性污泥法的基本原理 活性污泥法是处理城市污水最广泛使用的方法。自1912年开始至今，活性污泥法的研究经过近百年的发展，在理论和实践上都取得了很大的进步。 活性污泥法本质上与天然水体（江、湖）的自净过程相似。 历史：1912年，Clark和gage发现曝气的作用； Arden和Lockett发现活性污泥的作用。 1916年，英国第一座活性污泥法污水处理厂。 什么是活性污泥？Activated Sludge 活体。有机成分。 生态系统。 巨大的比表面积，吸附作用。 大量微生物形成的絮凝团，外形呈黑色污泥状。与污水混合完全，在有氧条件下，将污水中有机物分解，净化水体。 一、活性污泥法的工艺流程 活性污泥系统的主要组成(功用) ? 曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖； ? 二沉池： 1)泥水分离，保证出水水质； 2)浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的 污泥浓度。 ? 回流系统：1)维持曝气池内的污泥浓度； 2)回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。 ? 剩余污泥：1)去除有机物的途径之一； 2)维持系统的稳定运行 ? 供氧系统：为微生物提供溶解氧 活性污泥系统有效运行的基本条件是：
? 废水中含有足够的可溶性易降解有机物； ? 混合液含有足够的溶解氧； ? 活性污泥在池内呈悬浮状态； ? 活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；? 进水中不含有对微生物有毒有害的物质。 二、活性污泥的性质 1、物理性质：——“菌胶团”——“生物絮凝体” 第四章废水生物处理技术 第四节废水好氧生物处理工艺(1) ——活性污泥法 颜色：褐色、(土)黄色、铁红色 气味：泥土味(城市污水) 比重：略大于 粒径： 比表面积： 2、生化性能： 活性污泥的含水率： 其中固体物质的组成： 1)活细胞(Ma)： 2)微生物内源代谢的残留物(Me)： 3)吸附的原废水中难于生物降解的有机物(Mi)： 4)无机物质(Mii)： 有机物75~85% 三、活性污泥的性能指标 1.混合液悬浮固体浓度(MLSS)(Mixed Liquor Suspended Solids)表示的是在曝气池单 位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量。 MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/L 或 g/m3 2.混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)表示的 是混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度。 MLVSS = Ma + Me + Mi 单位： mg/L 或 g/m3 在条件一定时，较稳定； 对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.70~0.85 3.污泥沉降比(SV, Sludge Volume)
废水厌氧生物处理技术与进展 摘要本文系统总结了污水厌氧生物处理技术发展历程、技术现状,并对各技术的优缺点 进行了比较, 。 1引言 随着我国工农业的迅速发展和城市化水平的提高，排放到环境中的工农业废水和城市废水不断增加，对环境造成严重的污染，使得可利用的水资源遭到了破坏。为了使国民经济可持续发展，必须采取相应的对策，保护水资源。 2废水厌氧生物处理技术的发展历程 ①厌氧过程广泛存在于自然界中； ②1881 年，法国，Louis Mouras ，“自动净化器”； ③处理城市污水的化粪池、双层沉淀池等处理剩余污泥的各种厌氧消化池等； ——HRT 很长、处理效率很低、浓臭的气味等； ④70 年代后，能源危机，现代高速厌氧反应器，厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水 处理； ■厌氧接触法(Anaerobic Contact Process) ■厌氧滤池(Anaerobic Filter、AF ) ■上流式厌氧污泥床反应器(Upflow Anaerobic Sludge Bed、UASB ) ■厌氧流化床(Anaerobic Fluidized Bed、AFB ) ■厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached Film Expanded Bed 、AAFEB) ■厌氧生物转盘(Anaerobic Rotated Biological Disc、ARBD) ■挡板式厌氧反应器(Anaerobic Baffled Reactor、ABR) 现代高速厌氧反应器的主要特点： ——HRT 与SRT 分离，SRT 相对很长，HRT 则较短，反应器内生物量很高。 ——HRT 大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高； ■⑤90 年代以后，在UASB 反应器基础上又发展起来了EGSB 和IC 反应器； ——EGSB 反应器，处理低温低浓度的有机废水； ——IC 反应器，处理高浓度有机废水，可达到更高的有机负荷。 总结上述发展历程厌氧生物处理技术的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段 厌氧生物过程广泛地存在于自然界中，但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物，则是在1881 年由法国的Louis Mouras 所发明的“自动净化器”开始的，随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）。这些厌氧反应器现在通称为“第一代厌氧生物反应器”。 它们的共同特点是：①水力停留时间（HRT）很长，有时在污泥处理时，污泥消化池的HRT 会长达90 天，即使是目前在很多现代化城市污水处理厂内所采用 的污泥消化池的HRT 也还长达20~30 天； ②虽然HRT 相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好； ③具有浓臭的气味，因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫
废水好氧生物处理原理及影响因素 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ①分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢） CHONS + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量 （有机物的组成元素） ②合成反应（也称合成代谢、同化作用） C、H、O、N、S + 能量 C5H7NO2 ③内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化） C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示：细菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻类：C5H8NO2；原生动物：C7H14NO3 分解与合成的相互关系： 1）二者不可分，而是相互依赖的；a、分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础；b、分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2)对有机物的去除，二者都有重要贡献；3）合成量的大小，对后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的40~50%）。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面：结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同，如：糖类；脂类；蛋白质 二、影响好氧生物处理的主要因素 ①溶解氧（DO）：约1~2mg/l； ②水温：是重要因素之一，在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度 15~30°C；>40°C 或< 10°C后，会有不利影响。 ③营养物质：细胞组成中，C、H、O、N约占90~97%；其余3~10%为无机元素，主要的是P；生活污水一般不需再投加营养物质；而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N和P；其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等； ④pH值：一般好氧微生物的最适宜pH在6.5~8.5之间；pH < 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH值。
第五章废水好氧生物处理工艺(3——其它工艺 第一节氧化沟工艺 氧化沟也称氧化渠,又称循环曝气池,是活性污泥法的一种变形;是20世纪50年代荷兰的Pasveer 首先设计的;最初一般用于日处理水量在5000m 3以下的城市污水。 一、氧化沟的工作原理与特征 1、氧化沟的工艺流程 图1 氧化沟及氧化沟系统平面图 图2 以氧化沟为主的废水处理流程 2、氧化沟的特征 ①池体狭长,(可达数十米甚至上百米;池深度较浅,一般在2米左右; ②曝气装置多采用表面机械曝气器,竖轴、横轴曝气器都可以; ③进、出水装置简单; ??构造上的特征
④氧化沟呈完全混合?推流式;沟内的混合液呈推流式快速流动(0.4~0.5m/s ,由于流速高,原废水很快就与沟内混合液相混合,因此氧化沟又是完全混合的; ⑤ BOD 负荷低,类似于活性污泥法的延时曝气法,处理出水水质良好; ⑥对水温、水质和水量的变动有较强的适应性; ⑦污泥产率低,剩余污泥产量少; ⑧污泥龄长,可达15~30d ,为传统活性污泥法的3~6倍; ⑨世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存,从而使氧化沟具有脱氮的功能。 二、氧化沟的几种典型的构造型式 目前主要的氧化沟形式有:Carrousel 氧化沟、Orbal 氧化沟、交替工作式 原废水沉砂池 格栅 二沉池
氧化沟 出水 回流污泥 氧化沟、曝气—沉淀一体化氧化沟等四种。 1、Carrousel 式氧化沟(图3 Carrousel 式氧化沟又称平行多渠形氧化沟;是60年代末荷兰DHV公司开创的。采用竖轴低速表面曝气器;水深可达4~4.5m,沟内流速达0.3~0.4m/s;混合液在沟内每5~20min循环一次;沟内混合液总量是入流废水量的30~50倍;BOD5去除率可达95%以上,脱氮率可达90%,除磷效率可达50%;应用广泛,最大规模为650000m3/d;在国内主要有昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。 2、Orbal氧化沟(图4 Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟,其主要特点如下: ①圆形或椭圆形的沟渠,能更好地利用水流惯性,可节省能耗; ②多沟串联可减少水流短路现象;
第二节废水厌氧生物处理原理 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——阶段性理论 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）；
污水处理工试题分析 厌氧生物处理 一、判断题 1、目前，上流式厌氧污泥床（UASB）已成为应用最广泛的厌氧处理方法。（√） 2、厌氧生化法与好氧生化法相比具有能耗低、负荷高、剩余污泥量少等优点。（√） 3、UASB反应器中，三相分离器的主要作用是完成气、液、固三相分离。（√） 4、UASB是上流式厌氧污泥床反应器的缩写。（√） 5、厌氧生物处理过程从机理上可以分为三个阶段，但在厌氧反应器中三个阶段是同时进行的，并且保持某 种程度的动态平衡。（√） 6、在UASB反应器中，三相分离器（GLS）作用是收集产生的沼气，对悬浮污泥和水进行分离和污泥回流 的装置。（√） 7、在生物厌氧处理过程中，少量的溶解氧能够促进产甲烷菌的产甲烷作用。（×） 8、UASB反应器的布水系统应当兼有配水和水力搅拌的作用，使进水与污泥充分接触，防止进水在通过污 泥床时出现沟流和死角。（√） 9、UASB反应器中的废水的流动方向是自上而下。（×） 二、选择题 1、下面就上流式厌氧污泥床反应器的特点，叙述不正确的是（D）。 A.污泥呈颗粒状，大量的有机物都是依靠颗粒污泥来去除； B.既可实现进水、配水，又可实现水、气、固三相分离和浮渣处理及污泥排出； C.反应器负荷高、体积小、占地面积少； D.上流式的投资费用较少，氧利用效率高。 2、下列各项原因中不可能造成“VFA（挥发性有机酸）/ALK（碱度）升高”现象的是（C）。 A.水力超负荷； B.当温度波动太大，搅拌效果不好 C.有机物投配负荷太低； D.存在毒物。 3、污废水的厌氧生物处理并不适用于（ B ）。 A、城市污水处理厂的污泥； B、城市供水； C、高浓度有机废水； D、城市生活污水 4、水解酸化法的最佳PH值范围为（ D ） A、6.8-7.2； B、6.5-7.5； C、6.0-7.0； D、5.5-6.5。 5、厌氧生物处理中，微生物所需营养元素中碳、氮、磷比值（BOD:N:P）控制为（ C ）。 A、100：5：1； B、100：5：2； C、200：5：1； D、200：5：2。 6、UASB反应器的初次启动和颗粒化过程可以分为（C）个阶段。 A、2； B、1； C、3； D、4。 7、沼气的净化单元主要包括（B）。 A、除湿设施； B、脱硫和过滤设施 C、集气设施； D、储气设施。 8、厌氧活性污泥处理污水时产生的气体主要有（ B）等。 A、CH4、H2 B、CO2、CH4； C、CO2、H2S； D、CH4、H2S。
第五章 废水好氧生物处理工艺(3)——其它工艺 第一节 氧化沟工艺 氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形；是20世纪50年代荷兰的Pasveer 首先设计的；最初一般用于日处理水量在5000m 3以下的城市污水。 一、氧化沟的工作原理与特征 1、氧化沟的工艺流程 图1 氧化沟及氧化沟系统平面图 图2 以氧化沟为主的废水处理流程 2、氧化沟的特征 ① 池体狭长，（可达数十米甚至上百米）；池深度较浅，一般在2米左右； ② 曝气装置多采用表面机械曝气器，竖轴、横轴曝气器都可以； ③ 进、出水装置简单； ??构造上的特征 ④ 氧化沟呈完全混合?推流式；沟内的混合液呈推流式快速流动（0.4~0.5m/s ），由于流速高，原废水很快就与沟内混合液相混合，因此氧化沟又是完全混合的； ⑤ BOD 负荷低，类似于活性污泥法的延时曝气法，处理出水水质良好； ⑥ 对水温、水质和水量的变动有较强的适应性； 原废水 沉砂池 格栅 二沉池 氧 化 沟 出水 回流污泥
⑦污泥产率低，剩余污泥产量少； ⑧污泥龄长，可达15~30d，为传统活性污泥法的3~6倍； ⑨世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存，从而使氧化沟具有脱氮的功能。二、氧化沟的几种典型的构造型式 目前主要的氧化沟形式有：Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、交替工作式 氧化沟、曝气—沉淀一体化氧化沟等四种。 1、Carrousel 式氧化沟 Carrousel 式氧化沟又称平行多渠形氧化沟；是60年代末荷兰DHV公司开 创的。采用竖轴低速表面曝气器；水深可达4~4.5m，沟内流速达0.3~0.4m/s； 混合液在沟内每5~20min循环一次；沟内混合液总量是入流废水量的30~50倍；BOD5去除率可达95%以上，脱氮率可达90%，除磷效率可达50%；应用广泛，最大规模为650000m3/d；在国内主要有昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。 2、Orbal氧化沟 Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟，其主要特点如下： ①圆形或椭圆形的沟渠，能更好地利用水流惯性，可节省能耗； ②多沟串联可减少水流短路现象； ③最外层第一沟的容积为总容积的60~70%，其中的DO接近于 零，为反硝化和磷的释放创造了条件； ④第二、三沟的容积分别为总容积的20~30%和10%，而DO则分别为1和2mg/l； ⑤这种沟渠间的DO浓度差，有利于提高充氧效率； Orbal氧化沟在国内的主要工程实例有：①抚顺石油二厂废水处理站(28,800m3/d)；②北京燕山石化公司新建废水处理厂(60000m3/d)；③成都市天彭镇污水处理厂。 3、交替工作氧化沟 交替工作氧化沟由丹麦Kruger公司所开发的，有二沟和三沟式两种形式；其主要特点是其中的每一条沟均交替用做曝气池和沉淀池，而无需二沉池和污泥回流装置；但其中的曝气转刷的利用率较低，D型二沟只有40%，三沟式则提高到了58%；