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
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、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产甲烷杆菌；②
产甲烷球菌；③产甲烷八叠球菌；④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。
三、厌氧生物处理的影响因素
产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段，因此，一般来说，在讨论厌氧生物处理的影响因素时主要讨论影响产甲烷菌的各项因素；主要影响因素有：温度、pH 值、氧化还原电位、营养物质、F/M 比、有毒物质等。
1、温度：
温度对厌氧微生物的影响尤为显著；厌氧细菌可分为嗜热菌（或高温菌）、嗜温菌（中温菌）；相应地，厌氧消化分为：高温消化（55°C 左右）和中温消化（35°C 左右）；化的反应速率约为中温消化的1.5~1.9 倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较低；当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，高温消化可取得较好的卫生效果，消化后污泥的脱水性能也较好；随着新型厌氧反应器的开发研究和应用，温度对厌氧消化的影响不再非常重要（新型反应器内的生物量很大），因此可以在常温条件下（20~25°C）进行，以节省能量和运行费用。
2、pH 值和碱度：
pH 值是厌氧消化过程中的最重要的影响因素；重要原因：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；厌氧体系中的pH 值受多种因素的影响：进水pH 值、进水水质（有机物浓度、有机物种类等）、生化反应、酸碱平衡、气固液相间的溶解平衡等；厌氧体系是一个pH 值的缓冲体系，主要由碳酸盐体系所控制；一般来说：系
统中脂肪酸含量的增加（累积），将消耗?HCO3 ，使pH 下降；但产甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸，而且还会产生?HCO3 ，使系统的pH 值回升。碱度曾一度在厌氧消化中被认为是一个至关重要的影响因素，但实际上其作用主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲能力，维持合适的pH 值；厌氧体系一旦发生酸化，则需要很长的时间才能恢复。
3、氧化还原电位：
严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常生理活动的基本条件；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，在培养产甲烷菌的初期，氧化还原电位不能高于-330mv；
4、营养要求：
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 = 200：5：1；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。
5、F/M 比：
厌氧生物处理的有机物负荷较好氧生物处理更高，一般可达
5~10kgCOD/m3.d，甚至可达50~80 kgCOD/m3.d；无传氧的限制；可以积聚更高的生物量。产酸阶段的反应速率远高于产甲烷阶段，因此必须十分谨慎地选择有机负荷；高的有机容积负荷的前提是高的生物量，而相应较低的污泥负荷；高的有机容积负荷可以缩短HRT，减少反应器容积。
6、有毒物质：
——常见的抑制性物质有：硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些有机物；
①硫化物和硫酸盐：硫酸盐和其它硫的氧化物很容易在厌氧消化过程中被还原成硫化物；可溶的硫化物达到一定浓度时，会对厌氧消化过程主要是产甲烷过程产生抑制作用；投加某些金属如Fe 可以去除S2-，或从系统中吹脱H2S 可以减轻硫化物的抑制作用。
②氨氮：氨氮是厌氧消化的缓冲剂；但浓度过高，则会对厌氧消化过程产生毒害作用；抑制
浓度为50~200mg/l，但驯化后，适应能力会得到加强。
③重金属：——使厌氧细菌的酶系统受到破坏。
④氰化物：
⑤有毒有机物：
四、厌氧生物处理的主要特征
1、厌氧生物处理过程的主要优点：
①能耗大大降低，而且还可以回收生物能（沼气）；
②污泥产量很低；
——厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，产酸菌的产率Y 为0.15~0.34kgVSS/kgCOD，产甲烷菌的产率Y 为0.03kgVSS/kgCOD 左右，而好氧微生物的产率约为0.25~0.6kgVSS/kgCOD。
③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；
④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；
2、厌氧生物处理过程的主要缺点：
①对温度、pH 等环境因素较敏感；
②处理出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理；
③气味较大；
④对氨氮的去除效果不好；等等
实验方案 为满足目前纺织染整行业印染废水排放标准的要求，原有的处理工艺已无法满足当前的排放要求，需要对其进行提标改建。从而达到更低的排放要求。由于当前污水处理车间占地面积有限，新建场地较少。根据目前的实际情况，设计了如下小试实验方案： 方案1：基于完全混合活性污泥，根据镜检污泥结构、实际生化池泡沫等问题提出的PACT工艺，即：通过向活性污泥中投加粉末活性炭。一方面，改善污泥结构；另一方面，对生化池泡沫起到一定的吸附消泡，提高污水处理效果的方法。 控制节点：主要对活性炭的加入量以及污泥浓度等进行调控，连续运行观察试验效果及处理效率。 所需材料：活性炭 方案2：由于粉末活性炭的比表面积大，孔隙率小；吸附作用占主体；并且随着实验的进行，活性炭逐渐趋于饱和。受活性炭再生困难的影响，活性炭与活性污泥完全混合，随污泥排放逐渐流失，进而失去其可持续效果。针对此情况，提出向小试实验中投加悬浮载体，形成MBBR工艺，对污水进行强化处理。该
工艺是活性污泥法与生物膜法的结合，集活性污泥法运转灵活，生物膜法污泥浓度高、生物相丰富、可有效避免污泥膨胀等优势相结合。 控制节点与关键：启动过程填料添加过程，分次添加，每次添加以不拥堵为准，均匀分布于废水中，静置30 min；曝气，静置；添加填料（填料填充比例按照30%）；运行过程按照活性污泥法，污泥浓度与活性污泥法一致。填料无须冲洗；生化池出口以滤网或筛网拦截悬浮轻质填料；主要观察试验处理效果。 所需材料：轻质悬浮载体填料（鲍尔环、多面空心球、花环填料、全新PP 悬浮生物填料等）
方案3：从污水处理的整个污水处理工艺单元来看，退浆水经过了厌氧处理，进入调节池，然后与东西进水混合，由于东西进水的成分中依然含有一些难降解的成分需要进行预处理，建议对调节池的出水进行水解酸化处理后，然后进入后续单元；小试装置基于此原理设计了以调节池作为进水的实验流程。
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
浅谈两级厌氧处理中药废水的试验 发表时间：2019-07-17T15:14:54.650Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：龚翠娴 [导读] 摘要：近年来，中药制药企业发展迅猛，随之带来的中药产品生产废水也急剧增加，伴随产生的水污染问题也日益严峻。 广东罗浮山国药股份有限公司 摘要：近年来，中药制药企业发展迅猛，随之带来的中药产品生产废水也急剧增加，伴随产生的水污染问题也日益严峻。由于中药废水种类多，成分复杂，污染物浓度高，含有一定的有毒有害物质，因此对于中药废水的处理还没有形成比较成熟的工艺本文对两级厌氧处理中药废水的试验进行分析和了解。 关键词：两级厌氧；中药废水；发展；试验 一、中药产业发展概述 1.中药产业发展现状 中药在我国已经有了几千年的发展历史，其不仅是我国人民智慧的结晶，更是中华民族的文化瑰宝。中药以其不同于西药的独特功效，在国内外医药学领域占据着比较重要的地位，2015年中国药学家屠呦呦获得了诺贝尔医学奖，更加表明了国际医学界对中国医学研究的深切关注。 中药因其药效温和且副作用较低，在当今人们越来越追求更加健康的药物情形下得到了发展契机，并且找到了正确的发展方向，在发展速度和创造效益上超过了其他行业。新的医疗改革也会对传统中药行业的发展带来新的机会，全新的《国家基本药物目录》中将收录超过260个中药品种，中药品种占有的比例达到45%左右，再加上市场消费作用的带动，会更加促进中药企业的发展。 2.中药制药废水的来源及特征 中药制药企业发展迅猛，随之带来的中药生产废水也急剧增加，伴随产生的水污染问题也日益严峻。因此亟需寻找一种经济高效的污水处理方法以解决中药企业的生产废水。我国的中药生产企业数不胜数，并且不同企业生产不同药品使用的生产工艺不同，由此也造成了中药制药废水成分的复杂性和水量的不稳定性。 中药废水主要包括产品生产废水、生产设备的清洗废水、生产车间清洗水等。中药企业的生产废水成分非常复杂，主要以大黄酸、糖类、木质素、蛋白类物质为主，根据产品和生产工艺的不同某些还含有生物碱、蒽醌、色素等。如不对其加以有效的处理而直接排入水体，会对生态环境产生严重污染。由于中药生产废水具有成分复杂、水质水量不稳定、可生化性一般和一定的毒性等特征，加大了其处理难度，常用的处理工艺不能取得良好的效果。 二、分析厌氧处理技术 人们不断的对厌氧技术进行研究，使其不断的发展，废水厌氧处理工艺高效低耗能的优点使之在废水处理中越来越多的被得到应用，厌氧技术理论的发展也促进了所使用的反应器发展，普遍认为性能优秀的厌氧反应器都具有污泥活性好、污泥量大、泥龄长等特征。随着人们对厌氧理论不断深入的认识，每个阶段都有与其相对应使用的反应器，可将其分为第一、第二、第三代厌氧反应器。 最开始使用的厌氧反应器其结构非常简单，比较典型的包括化粪池和双层沉淀池（隐化池）两种，在早期的生活污水与生化处理后的二沉池剩余污泥的处理中较多的使用。该时期的反应器虽然通过某些结构的改变，提高了其污泥浓度，相应的微生物数量也增多，因此也大幅度提高了其处理能力。但其仍存在明显的缺点，例如卫生条件差、微生物生长缓慢，反应器启动周期长，污泥不能长时间停留在反应器内，随出水大量流失，造成了其处理效能较低。 随着相关学科理论的不断发展，微生物学和生物化学的研究不断进步，学者们以厌氧反应器为研究对象，深入探讨如何提高其处理效能，结果表明反应器需要达到两个条件，一是反应器内的厌氧污泥需要保持足够的反应时间，二是保障进水和厌氧污泥之间充分接触，以此两个条件为基本要求，第二、第三代反应器得到了快速发展。 三、两级厌氧工艺处理效能 两级厌氧工艺所具有的更好的有机物去除效果和较强的耐冲击负荷能力，是由诸多原因造成的：首先，应该选择性能较好的污泥，虽然进水水质和水量的波动造成了一些污泥破碎后流失，但剩余的大多数颗粒污泥都适应了新的环境条件，以此为基础可以重新形成新的颗粒污泥。在反应器内含有的泥量较大且其活性较好的条件下，确保了两级厌氧系统在进水浓度较高、HRT较短的情况下仍具备较高的有机物去除效果。 两级UASB反应器采用低容积负荷，大回流量的方法进行启动。先利用保温层将反应器内水温调节至35℃左右，之后再接种颗粒污泥。将原水COD浓度稀释至15000-20000mg/L作为进水储存于进水桶之中；并向进水桶中加入适量Na HCO3，一方面增加进水的碱度另一方面调节进水的p H值；然后将颗粒污泥用清水清洗数遍，筛选颗粒度较好的作为接种污泥；同时分别启动外循环泵，分别调节两级反应器的上升流速，使一级UASB反应器的上升流速维持在2.5m/h左右，使二级UASB反应器的上升流速维持在2.0m/h左右。24h后观察到反应器中有细小气泡冒出，这证明初步恢复了接种颗粒污泥的活性，同时启动进水泵开始进水，并通过调节进水泵的参数，改变进水量，同时也改变了水力停留时间，容积负荷也随之变化。 废水水质在厌氧产生气体的组成中占据重要影响，但厌氧系统的运行条件和技术不同也对其有一定的影响。假设厌氧系统运行情况非常稳定，则产生的气体中甲烷的浓度越高。所以，通过监测厌氧系统的气体产量以及其中含有的甲烷浓度，可以从侧面表明厌氧系统的运行情况。 四、两级厌氧反应器中颗粒污泥特性 两级厌氧反应器内部的颗粒污泥的物理性能、强度、及微生物活性的变化对整个反应系统的处理效果产生决定性的影响。培养驯化出具有沉降性能较好、强度高及微生物活性好的污泥，是厌氧处理系统能够高效正常运行的基本要求和重要保证。 颗粒污泥的代谢效率，也即是其活性是代表厌氧微生物活性的关键因素，能够使用测定污泥的VSS/SS与SMA两个参数的结果来代表其活性高低。研究中分别记录了1#、2#系统中的污泥在不同VLR条件下的VSS/SS和SMA的改变趋势，结果见下图：
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。
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；
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；
废水处理技术 1．废水处理技术：厌氧-转化的有利条件 水中碱度是中和酸能力的一个指标，主要来源于弱酸盐(Sawyer等，1995)。在水化学中碱度是最重要的概念之一，因为它控制着pH值(Morel，1983)，同时也是水中存在其它酸时缓冲pH值能力的一个指标。 碱度是由不同种类弱酸盐组成，因此各种碱度通常都方便的用它的CaC03当量来表示。Cac03的当量50，等于其分子量／化合价(100／2)。 在有微生物活动的液体厌氧系统中，CCh通常超过其它弱酸，必须有足够的碳酸氢盐碱度中和它，因此碳酸氢盐碱度是十分重要的。厌氧系统中，在中性pH条件下挥发酸盐也是碱度，虽然它们可能是总碱度的主要组成部分，但是不能中和多余挥发酸。厌氧系统在中性pH值范围运行时，碳酸氢盐是主要的碱度，因此主要关注碳酸氢盐碱度。 接近中性的条件是厌氧生物技术适宜的pH值环境。低pH值状况是由两种酸度即H2C03和挥发性脂肪酸(VFA)引起的，它们是在微生物反应中产生的。这些酸需要投加碱度进行中和，使微生物活性不被pH值的降低所抑制。但良好运行的厌氧工艺主要的碱度需求，是用于中和反应器中高C02分压所导致的高HaCCh浓度(挥发酸浓度通常较低)。 如果酸的浓度(H2C03和VFA)超过可利用的碱度，反应器将会变酸(pH值下降)，严重抑制微生物尤其是甲烷菌的活性。当产甲烷停止时，VFA可能会继续积累，进一步恶化反应环境。 2．废水处理技术：厌氧-生物体固定化问题 20世纪80年代，在欧洲所做的调查结果表明生物量流失是工业废水厌氧消化处理厂普遍存在的一问题。 过去严重的错误遮蔽了改善生物固定化的可能性，而现在通过更先进的技术，生物固定化得到了改善。 对于特定废水厌氧反应器设计中最突出的问题就是选择最合适的生物固定化的方法。厌氧生物技术的主要优点——生物体产率低，这在努力增加反应器中生物体总量时也成为该技术的主要缺点。 生物固体停留对成功保持增殖缓慢的甲烷菌是绝对必要的。尽管有几种选择可以实现这种关键的生物体停留，但过去严重的错误遮蔽了改善生物固定化的可能性，而现在通过更先进的技术，生物固定化得到了改善。由于生物固定化技术的改进也使反应器可以小一些，负荷率可以高一些。对于严谨的设计人员将面临一个新的挑战。 过去厌氧处理失败的原因是由于错误地采用形式和质地不当的生物固定化表面，或者尝试从好氧处理中借用但并不适合于厌氧微生物的固定化技术。 另一个普遍存在的错误做法是在反应器水力停留时间相当短的情况下，力图用悬浮生长工艺处理浓度过低的废水。高的过水量增大了生物流失的可能性，同时也增加了使生物体固定化的费用。要经济的厌氧处理低浓度废水，就必须提高SRT／HRT的比值。 本章将讨论成功的系统构型，列举减小生物流失的补救措施，以及推荐对每类生产性反应器的启动方案。 高的过水量增大了生物流失的可能性及费用。 6．2 好氧生物技术的前例 工业废水厌氧处理的先行者Schroepfer和Ziemke在1959年首次尝试厌氧处理工业废水时因袭了好氧生物技术，草率地采用了重力沉淀池，而重力沉淀池恰好是好氧处理中最容易失败的部分。 在用厌氧接触工艺处理肉类罐头废水的开发研究中，他们采用了带有一个普通重力沉淀池的悬浮生长系统，用重力沉淀池来固定和浓缩厌氧微生物。在负荷率较低的情况下，这种构型运行良好，因为在这种情况下，生物体也沉淀良好。然而在一些情况下，二次沉淀池沉降相当困难，为改善处理效果减少生物体流失，数次投加昂贵的聚合电解质絮凝助剂。 由于负荷率低，明尼苏达州奥斯汀的肉类罐头厂厌氧处理中所用的一个普通重力沉淀池已成功运行30年，处理效果良好。该系统的运行证明至少在某些情况下重力沉淀池可用于厌氧CSTR反应器中的生物
废水厌氧生物处理技术综述 摘要：本文首先介绍了废水厌氧生物处理技术基本原理；其次，按照厌氧反应器的发展进程，将其发展分为三代，并介绍了每一代厌氧反应器的主要代表；最后，本文介绍了厌氧生物处理技术的发展趋势。 关键词：厌氧生物处理；厌氧反应器；基本原理；发展历程；发展趋势 Abstract: First of all, this paper introduced the basic theory of anaerobic treatment of wastewater. Then, based on the development history, this paper divided the anaerobic reactors into three generations and introduced the representative reactors of every generation. Finally, this paper introduced the advance of anaerobic treatment of wastewater. Keywords:anaerobic treatment of wastewater, anaerobic reactors, basic theory, development history, advance. 厌氧生物处理利用微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下将有机物转化为CH4、CO2、H2O和少量细胞产物。经过各国学者的不断研究，厌氧处理工艺不仅可以处理高浓度的有机废水，而且能处理中等浓度有机废水，甚至实现了低浓度有机废水的处理，为废水处理方法提供了一条高效率、低能耗且符合可持续发展原则的治理废水的有效途径。 厌氧处理工艺自问世以来应用范围不断拓展，其主要特点为： （1）废水厌氧处理作为将环境保护、能源回收与生态良性循环结合起来的综合系统，具有较好的环境与经济效益。厌氧工艺非常经济，在处理成本上与好氧工艺相比要便宜得多，特别适合中高浓度废水的处理。 （2）设施占用空间少、剩余污泥处置费用低。厌氧反应器容积负荷为3.2～32kgCOD/m3·d，比好氧工艺0.5～3.2kgCOD/m3·d的负荷率要高得多，反应器体积小，占地少。此外，由于厌氧微生物增殖缓慢，厌氧工艺的剩余污泥产量少。 （3）厌氧工艺减少了补充营养物的费用。一般认为，好氧工艺的N、P需求量为COD:N:P=200:5:1，而厌氧工艺仅为(350～500):5:1。有机废水一般已含有一定量的氮和磷及多种微量元素，因此厌氧工艺可以不添加或少量添加营养盐。 （4）厌氧工艺可以处理季节性废水，如处理酒厂、糖厂等的季节性废水。厌氧颗粒污泥可以在中止供给废水与营养的情况下保留其生物活性与良好的沉淀性能至少一年以上。这一特性为其间断的或季节性的运行提供了有利条件，厌氧颗粒污泥因此可作为新建厌氧处理厂的种泥。 1 厌氧生物处理基本原理[1-2] 废水厌氧处理是包括多种不同类型的微生物所完成的代谢过程，是一个相互影响、相互制约、同时进行的极其复杂的生物化学过程。1930年Buswell和Neave
厌氧生物处理 活性污泥法与生物膜法是在有氧条件下，由好氧微生物降解污水中的有机物，最终产物是水和二氧化碳，作为无害化和高效化的方法被推广应用。但当污水中有机物含量很高时，特别是对于有机物含量大大超过生活污水的工业废水，采用好氧法就显得能耗太多，很不经济了。因此，对于高浓度有机废水一般采用厌氧消化法。即在无氧的条件下，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体。厌氧生物处理具有高效低耗的特点，因此比好氧生物处理技术更具优越性。 第一节概述 一、厌氧生物处理中的厌氧微生物厌氧生物处理是以厌氧细菌为主而构成的微生物生态系统。厌氧细菌有两种，一种是只要有氧存在就不能生长繁殖的细菌，称为绝对厌氧菌；另一种是不论有氧存在与否都能增长的细菌，称为兼性厌氧细菌(也称兼性细菌) 。当流入废水的BOD浓度较高，细菌在好氧状 态下增长以后，由于缺氧会使各种厌氧细菌繁殖起来。一般污水散发出恶臭是由于厌氧细菌增长产生了硫化氢、胺等气体所造成的。厌氧生物处理中的厌氧微生物主要有产甲烷细菌和产酸发酵细菌，常见的甲烷菌有四类：既甲烷杆菌、甲烷球菌、甲烷八叠球菌、甲烷螺旋菌；产酸发酵细菌主要有气杆菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、小球菌属、变形杆菌属、链球菌属等。 二、厌氧生物处理技术 厌氧生物处理技术于19 世纪末首先在英国得到应用，到1914 年美国已建立14 座厌氧消化池。 厌氧生物处理利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物主要包括大量的生物气和水。此生物气俗称沼气，沼气的主要成分是约2/3 的甲烷和1/3 的二氧化碳，是一种可回收的能源。 厌氧水处理是一种低成本的水处理技术，它又是把水的处理和能源的回收利用相结合的一种技术。 发展中国家面临严重的环境污染问题、能源短缺以及经济发展与环境治理所面临的资金不足等问题，这些国家需要有效、简单又费用低廉的技术；厌氧水处理技术可以作为能源生产和环境保护体系的一个核心部分，其产物可以被燃烧利用而产生经济价值。如处理过的洁净水可用于鱼塘养鱼和农田灌溉；产生的沼气可作为能源；剩余污泥可以作为肥料用于土壤改良。 1、厌氧处理具有下列优点： ( 1)、处理成本低。在废水处理成本上比好氧处理要便宜得多，特别是对中等以上浓度 (COD>1500mg/L的废水更是如此。厌氧法成本的降低主要由于动力的大量节省、营养物添 加费用和污泥脱水费用的减少，即使不计沼气作为能源所带来的收益，厌氧法也仅约为好氧法成本的 1/3 ；如所产沼气能被利用，则费用更会大大降低，甚至带来相当的利润。 (2)、低能耗。厌氧处理不但能源需求很少而且还能产生大量的能源。厌氧法处理污水 可回收沼气。回收的沼气可用于锅炉燃料或家用燃气。当处理水COD在4000~5000mg/L之间，回收沼气的经济效益较好。 (3)、应用范围广。厌氧生物处理技术比好氧生物处理技术对有机物浓度适应性广。好氧生物处理只能处理中、低浓度有机污水，而厌氧生物处理则对高、中、低浓度有机污水均能处理。 ( 4)、污泥负荷高。厌氧反应器容积负荷比好氧法要高得多，单位反应器容积的有机物去除量也因此要高得多，特别是使用新一代的高速厌氧反应器更是如此。因此其反应器负荷高、体积小、占地少。厌氧法可直接处理高浓度有机废水和剩余污泥。 (5) 剩余污泥量少好氧法处理污水，因为微生物繁殖速度快，剩余污泥生成率很高。而厌氧法处理污水， 由于厌氧世代时间很长、微生物增殖缓慢，因而处理同样数量的废水仅产生相当于好氧法 1/10~1/6 的剩余污泥；剩余污泥脱水性能好，脱水时可不使用或少使用絮凝剂，因此剩余污泥
综合实验（二）——城市污水处理系统——A/A/O系统 实验报告 姓名： 学号： 班级： 实验时间：
一、实验目的和要求： 1、掌握污水生化处理实验设计的一般方法； 2、掌握各处理工序的基本原理； 3、掌握根据不同出水水质指标要求所控制的运行条件及控制方法； 4、了解对整套废水处理系统运行的调试、运行、控制方法； 5、要求掌握的技能和知识点：水处理实验方案的编制要点，浊度仪、pH计、溶解氧仪等的正确使用和操作；取样方法；实验数据记录、整理和分析方法。二、实验原理 A/A/O工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺及生物除磷工艺的结合，在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷。 在厌氧段，回流污泥中的聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物，同时部分有机物进行氨化；在缺氧段，反硝化细菌利用污水中的有机物作为碳源，将内回流混合液带入的NO3--N和NO2--N通过反硝化作用转为氮气，从而达到脱氮的目的，并使BOD继续下降；而在好氧段主要是去除BOD、硝化和吸收磷，在充足供氧条件下，有机物进一步氧化分解，氨氮被硝化菌转化为NO3- -N，而在厌氧池中充分释磷的聚磷菌则可以在好氧池中过量吸收磷，形成高磷污泥，通过剩余污泥排出以达到除磷的目的。A/A/O工艺脱氮的作用，是通过增设混合液内回流，将好氧段硝化作用后产生的硝酸盐回流至缺氧段进行反硝化达到的。A/A/O工艺在去除有机污染物的同时，能够实现脱氮除磷效果，其在系统上可以说是最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他同类工艺，且反应流程上厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀较少发生，生物除磷过程运行中无需投药，运行费用低，且污泥中含磷浓度高，具有较高的肥效，是实现污水回用和资源化的有效途径。
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
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 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(Homoacetogenic Bacteria),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
废水厌氧消化实验 (注:本次实验只进行了日产气量与pH得测定。) 一、实验目的 1、通过实验加深对厌氧消化原理的理解。 2、掌握厌氧处理废水的实验的方法与数据分析处理。 3 掌握pH、COD、NH3-N、VFA的测定方法。 二、实验原理 在厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终 转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢与氨等。在此过程中,不同微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成了复杂的生态系统。高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段:水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段与产甲烷阶段。 (1)水解阶段 水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。 高分子有机物因相对分子量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能为细菌 直接利用。它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用,水解过程通常较缓慢。 (2)发酵(或酸化)阶段 发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也就是电子供体的生物降解过程,在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物,因此这一过程也称为酸化。 在这一阶段,上述小分子的化合物发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌绝大多数就是严格厌氧菌,但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中,这些兼性厌氧菌能够起到保护像甲烷菌这样的严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等,产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类与参与酸化的微生物种群。与此同时,
酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,因此,未酸化废水厌氧处理时产 生更多的剩余污泥。 在厌氧降解过程中,酸化细菌对酸的耐受力必须加以考虑。酸化过程pH 下降到4时能可以进行。但就是产甲烷过程pH值的范围在6、5～7、5之间,因此pH值的下降将会减少甲烷的生成与氢的消耗,并进一步引起酸化末端产物组成的改变。 (3)产乙酸阶段 在产氢产乙酸菌的作用下,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。 (4)甲烷阶段 这一阶段,乙酸、氢气、碳酸、甲酸与甲醇被转化为甲烷、二氧化碳与新的细胞物质。 甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、二氧化碳与氢气等转化为甲烷的过程有两种生理上不同的产甲烷菌完成,一组把氢与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1/3,后者约占2/3。 三、实验仪器 (1)实验装置:自制反应器加收集气体装置如下图; (2)实验仪器: pH计、COD测定仪、蒸氮装置,分光光度计、COD消煮管、5 L的细口瓶1个(配胶塞),2、5L广口瓶子1个(配胶塞),1 L广口瓶1个(配胶塞);止水
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。