第三章 厌氧生物处理

第三章厌氧生物处理

3.1基本概念

3.1.1厌氧生物处理的基本原理

一、厌氧生物处理的基本生物过程及其特征

——又称厌氧消化、厌氧发酵；

——实际上，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。

1、厌氧生物处理工艺的发展简史：

①上述的厌氧过程广泛地存在于自然界中；

②人类第一次利用厌氧消化处理废弃物，是始于1881年——Louis Mouras的“自动净化器”；

③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）；

——长的HRT、低的处理效率、浓臭的气味等；

④50、60年代，特别是70年代中后期，随着能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废

水的研究得以强化，出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，厌氧消化工艺开

始大规模地应用于废水处理；

——HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高；

——厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等；

——HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。

⑤最近（90年代以后），随着UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了EGSB和IC反应

器；

——EGSB反应器可以在较低温度下处理低浓度的有机废水；

——IC反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，可以达到更高的有机负荷。

2、厌氧消化过程的基本生物过程

①两阶段理论：

——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；

——水解和酸化，产物主要是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；

——主要参与微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；

——其特点有：1）生长快，2）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；

——产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；

——主要参与微生物统称为产甲烷菌；

——其特点有：1）生长慢；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感。

②三阶段理论：

——深入研究后，发现上述过程不能真实反映厌氧反应过程的本质；

——微生物学的研究表明，产甲烷菌只能利用一些简单有机物如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，而不能利用含两个碳以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类；

——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，另一种细菌利用H2和CO2产生CH4；

●水解、发酵阶段：

●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；

●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。

③四阶段理论（四菌群学说）：

●同型产乙酸菌：将H2/CO2合成为乙酸。

但实际上这一部分乙酸的量较少，只占全部乙酸的5%。

——三阶段、四阶段理论是目前认为的对一样生物处理过程较全面和较准确的描述。

3、厌氧生物处理的主要特征

●能耗大大降低，而且还可以回收生物能（沼气）；

●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。

●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；

●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；

●对温度、pH等环境因素较敏感；

●但一般来说，①处理出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理；②气味较大；③对氨氮的去除效

果不好；等等

4、厌氧生物处理技术是我国水污染控制的重要手段

——我国高浓度有机工业废水排放量巨大，这些废水浓度高、多含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物；

——我国当前的水体污染物还主要是有机污染物以及营养元素N、P的污染；

——目前的形势是：能源昂贵、土地价格剧增、剩余污泥的处理费用也越来越高；

——厌氧工艺的突出优点是：①能将有机污染物转变成沼气并加以利用；②运行能耗低；③有机负荷高，

占地面积少； ④污泥产量少，剩余污泥处理费用低；等等 ——厌氧工艺的综合效益表现在环境、能源、生态三个方面。

二、厌氧消化过程中的主要微生物 ——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）：

● 主要功能：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； 酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等； ● 主要细菌：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），有时回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

● 主要功能：将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H 2； ●

主要反应：乙醇：

232232H COOH CH O H OH CH CH +→+

丙酸：22322332CO H COOH CH O H COOH CH CH ++→+

丁酸：232223222H COOH CH O H COOH CH CH CH +→+ 注意：上述反应只有在乙酸浓度很低，系统中氢分压很低时才能顺利进行。 ● 主要细菌：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

——60年代Hungate 开创了严格厌氧微生物培养技术；

● 主要功能：将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H 2/CO 2转化为CH 4和CO 2，使厌氧消化过程得以顺利

进行；

● 一般可分为两大类：乙酸营养型和H 2营养型产甲烷菌；

● 一般来说，乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有Methanosarcina 和Methanothrix ，但在厌氧反应器

中，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：

① 243CO CH COOH CH +→ ② O H CH CO H 242224+→+

③ -

+-++→+324224HC CO CH H HCOO

④ 242324CO CH O H CO +→+

⑤ O H H H C O

CH OH CH 234334+++→+

- ⑥ +

+-++++→+-434243343399)(4NH H HCO CH O H NH CH

⑦ S H H H C O

CH O H S CH 234233233)(2+++→+-+

- ⑧ O H CH H OH CH 24234+→+

● 根据产甲烷菌的形态和生理生态特征，可将其分类如下：

——最新的分类（Ber gy’s 细菌手册第九版），共分为：三目、七科、十九属、65种； ● 产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有： ①产甲烷杆菌：呈短杆、长杆、竹节状或丝状 ②产甲烷球菌：为正圆形或椭圆形，排成对或链状

③产甲烷八叠球菌：球形细胞形成规则的或不规则的堆积状

④产甲烷螺菌：呈规则的弯曲杆状，最后发展为不能运动的螺旋丝状

● 在生物分类学上，产甲烷菌（Methanogens ）属于古细菌（Archaebacteria ），大小、外观上与普通细菌

（Eubacteria ）相似，但实际上，其细胞成分特殊，特别是细胞壁的结构较特殊。

● 在自然界的分布，一般可以认为是栖息于一些极端环境中（如地热泉水、深海火山口、沉积物等），

但实际上其分布极为广泛，如污泥、瘤胃、昆虫肠道、湿树木、厌氧反应器等。

● 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、厌氧消化动力学

在厌氧消化条件下，BOD5去除也遵循一级反应动力学规律，故好氧生物降解的动力学方程也适用于厌氧反应，由于甲烷发酵阶段是厌氧消化速率的控制因素，因此，厌氧消化反应动力学是以该阶段为基础建立的。

厌氧消化反应动力学方程式：

式中： dS/dt ——底物去除率，质量/（体积 ? 时间）； k ——单位质量底物的最大利用速率，质量/细菌质量； S ——可降解的底物量，质量/体积； K s ——半速度常数，质量/底物体积； X ——细菌浓度，质量/体积；

dX/dt ——细菌增殖速率，质量/（体积 ? 时间）； Y ——细菌产率，细菌质量/底物质量；

b ——细菌衰亡速率系数，d -1

；

式（3-1）代入 式（3-2），并除以X 得：

)23()

13(--??

?

??=-+=

bX dt dS Y dt dX S

K kSX dt dS s

S a ——原污泥可生物降解底物浓度； S e ——剩余的可生物降解底物浓度； θc ——污泥龄；

四、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）；

● 高温消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-

3HCO ，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-3HCO ，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/m 3.d ，甚至可达50~80

kgCOD/m 3.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：

a

e

a c c s s c

s S S S E b Yk b K S b S

K YkS

b S K YkS X dt dX

-=

--+=

?--+=

--+=:1

)()1()

43(1

:

)33(底物降解效率即θθθ

——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F e 可以去除S 2-，或从系统中吹脱H 2S 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，适应能力回得到加强。 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、厌氧消化过程中沼气产量的估算 （1）概述

a 糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为甲烷和CO 2等气体，这样的混合气体统称为沼气（Biogas ）；

b 产气量的计算有助于评价试验结果、工艺运转效率及稳定性；

c 当废水中的有机物组分已经明确时，可根据有机物的厌氧消化过程的化学反应通式，算出各底物的产气量；

d 当废水中的有机物组分复杂，不便精确地定性定量时，可按COD 值来计算产气量；

e 沼气中CO 2和CH 4的百分含量不仅与有机物的化学组成有关，还与其各自的溶解度有关；

f 由于一部分沼气（特别是其中的CO 2）会溶于出水中，同时， 一部分有机物还会被用于微生物的合成，

所以实际产气

量要比理论产气量小。 （2）理论产气量的计算

A 、根据废水中有机物化学组成计算产量：则1g 丙酸厌氧分解：

CO 2产量=（1/74）×1.25 ×22.4=0.378L=0.743g CH 4产量=（1/74） ×1.75 ×22.4=0.529L=0.378g 总产量=0.907L=1.12g ；

B 、根据COD 与产气量关系计算:

McCarty 指出，可以根据甲烷气体的氧当量变来计算废水厌氧消化的产气量。

CH 4 + 2O 2 =CO 2 + 2H 2O

在标准状态下，1mol 甲烷，相当于2mol （或64g ）COD ，则还原1gCOD 相当于生成22.4/64=0.35L 甲

烷

为沼气中甲烷含量

P P

V V X S S Q V S S Q k Y

S S Q Y X CH g e CH e c

d e obs 4

43

00010]42.1)([35.0)

(1)(=

??--?=-?+=

-?=?-θ

例题3-1 某工业废水量Q=500m 3

/d ，废水COD 含量36g/L ，厌氧生物处理温度为28℃，该温度下产生甲烷的溶解度为

0.0286(L(标准状态)/L)，水力停留时间5d ，泥龄为15d ，产率系数Y=0.021，微生物内源自身衰减系数k d =0.028d -1

，经

厌氧生物处理后出水中COD 为7.2g/L ，消化气中甲烷含量为65%，试求标准状态下甲烷及消化气产量。

解：（1）厌氧生物处理过程中合成新细胞量 （2）CH 4产量（标准状态）

4

2248248224CH b a n CO b a n O H b a n O H C b a n ??

? ??-++??? ??+-→??? ??--+水并不参加反应

时,24b a n +=水参加反应时,24b a n +>4222375.125.15.0:CH CO O H COOH CH CH +→+例如)

/(213)(10d kg S S Q k Y

X e c

d =-??+=

?θ)

/(4934]42.1)([35.0301d m X S S Q M e =?--=

（3）出水中溶解CH 4量 （4）每日实际CH 4产量

（5）每日消化气产量

（3）实际产率分析:实际产气率的值主要取决于以下诸因素：

1) 物料的性质：脂类的产气量最多，而且其中的甲烷含量也高，蛋白质所产生的沼气数量虽少，但甲烷含量高；碳水化合物所产生的沼气数量少，且甲烷含量也较低；

2) 废水COD 浓度：废水的COD 浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低，一般高浓度有机废水的产气率能接近理论值，而低浓度的有机废水的产气率则低于理论值。

3) 生物相的影响：产气率还与系统中硫酸盐还原菌及反硝化细菌等的活动有关。若系统中上述菌较多，则由于这些菌会与产甲烷菌争夺碳源，从而使产气率下降。废水中硫酸盐含量越高，使产气率下降越多。 4) 沼气中的甲烷含量：沼气中的甲烷含量越高，其在水中的溶解度越大，故甲烷的实际产率越低。 5) 工艺条件的影响：对同种废水，在不同的工艺条件下，其去除单位重量COD 的产气量不同。

6) 去除的COD 中用于合成细菌细胞所占的比例：去除的COD 中用于合成细菌细胞所占的比例越大，则分解用以产生甲烷的比例将越小，从而去除1KgCOD 的甲烷产量越低。

3．2 厌氧生物处理工艺

3．2．1 早期的 厌氧生物反应器

——厌氧消化应用于废水处理的初级阶段，是从1881年法国Mouras 设计的自动净化器开始到本世纪的20年代；

——1881年法国Mouras 的自动净化器：

——1891年英国Moncriff 的装有填料的升流式反应器：

——1895年，英国设计的化粪池（Septic Tank ） 图3

)

/(3.140286.050032d m QC M =?==)/(7.4919321d m M M M =-=)/(7.756865

.03d m M

G ==

——1905年，德国的Imhoff池（又称隐化池、双层沉淀池）

图4

其特点：

①处理废水的同时，也处理有废水沉淀下来的污泥；

②前几种构筑物由于废水和污泥不分隔而影响出水水质；

③双层沉淀池则有了很大改进，有上层沉淀池和下层消化池；

④停留时间很长，出水水质也较差；

⑤后两种反应器曾在英、美、德、法等国得到广泛推广，在我国目前仍有应用。

3.2.2厌氧消化池

——随着活性污泥法、生物滤池等好氧生物处理工艺的开发和推广应用，厌氧生物处理被认为是效率低、HRT长、受温度等环境条件的影响大，因此处于一种被遗弃的状态；

——但好氧生物处理工艺的广泛应用，产生的剩余污泥也越来越多，其稳定化处理的主要手段是厌氧消化，这是第二阶段的主要特征；

——1927年，首次在消化池中加上了加热装置，使产气速率显著提高；

——随后，又增加了机械搅拌器，反应速率进一步提高；

——50年代初又开发了利用沼气循环的搅拌装置；

——带加热和搅拌装置的消化池被称为高速消化池，至今仍是城市污水处理厂中污泥处理的主要技术。

一、消化池的类型与构造

——厌氧消化池主要应用于处理城市污水厂的污泥，也可应用于处理固体含量很高的有机废水；

——主要作用：①一部分有机物转变为沼气；

②一部分有机物形成稳定性良好的腐殖质；

③提高了污泥的脱水性能；

④污泥体积可减少1/2以上；

⑤致病微生物也得到了一定程度的灭活，有利于污泥的进一步处理和利用。

消化池的分类：

——按形状：圆柱形、椭圆形（卵形）和龟甲形；

——按池顶结构：固定盖式和浮动盖式；

——按运行方式：传统消化池和高速消化池。

A、传统消化池：

图5

——又称低速消化池，无加热和搅拌装置；

——有分层现象：只有部分容积有效；

——消化速率很低，HRT很长（30~90天）。

B、高速消化池

图6

——设有加热和搅拌装置；

——缩短了有机物稳定所需的时间，也提高了沼气产量，在中温（30~35 C）条件下，一般消化时间为15天左右，运行稳定；

——但搅拌使高速消化池内的污泥得不到浓缩，上清液不能分离。

C、两级消化池

——两级串联，第一极是高速消化池，第二级则不设搅拌和加热，主要起沉淀浓缩和贮存的作用，并能分离上清液；

——二者的HRT的比值可采用1：1~4：1，一般为1：2。

图7

2、消化池的构造

——由池顶、池底和池体三部分组成；

——池顶：固定盖和浮动盖，集气罩；

——池底：倒圆锥形，有利于排泥。

搅拌：机械搅拌和沼气搅拌

机械搅拌

①泵搅拌：从池底抽出消化污泥，用泵

加压后送至浮渣层表面或其它部位，进

行循环搅拌，一般与进料和池外加热合

并一起进行；

②螺旋浆搅拌：在一个竖向导流管中安装螺旋桨；‘

③水射器搅拌：

● 沼气搅拌

①气提式搅拌： ②竖管式搅拌： ③气体扩散式搅拌：

● 加热

①池内蒸汽直接加热：设备简单，局部污泥易过热，会影响厌氧微生物的正常活动，并会增加污泥含水率； ②池外加热：把污泥预热后投配到消化池中，所需预热的污泥量较少，易于控制；预热温度较高，有利于杀灭虫卵；不会对一样微生物不利；但设备较复杂。

二、 消化池的设计：

——主要内容：①消化池池体设计； ②搅拌设备设计； ③加热保温系统设计。 ——消化池的池体设计：

● 目前国内一般按污泥投配率确定消化池容积，

p V V '=

式中：V ——消化池的有效容积，m 3；

V’——每天需要处理的新鲜污泥的统计，m 3/d ；

p ——污泥投配率，如高速消化池处理生活污水的污泥，在消化温度为30~35?C 时，p 可取6~18%； 一般要求消化池的个数不少于2。

● 国外则多按固体负荷率来计算消化池的有效容积：

v s L G V =

式中：G s ——每日需要处理的污泥干固体量，kgVSS/d ； L v ——单位容积消化池固体负荷率，kgVSS/m 3.d 。 ——L v

● 确定消化池有效容积后，既可计算消化池的构造尺寸，其一般要求： ①圆柱形池体的直径一般为6~35m ； ②柱体高径之比为1：2；

③池总高与直径之比为0.8~1.0； ④池底坡度一般为0.08；

⑤池顶部的集气罩，高度和直径相同，一般为2.0m ； ⑥池顶至少设两个直径为0.7m 的人孔。 ● 消化池的工艺管道：

污泥管：进泥管、出泥管、循环搅拌管；

上清液排放管；

溢流管；

沼气管；

取样管

三、沼气的收集与利用

——污泥和高浓度有机废水进行厌氧消化时均会产生大量沼气；

——沼气的热值很高（一般为21000~25000 kJ/m3，即5000~6000 kCal/m3），是一种可利用的生物能源。

1、污泥消化过程中沼气产量的估算：

●沼气成分：一般认为CH450~70%，CO220~30%，H22~5%，N2~10%，微量H2S等；

●沼气产率是指每处理单位体积的生污泥所产生的沼气量，即m3沼气/m3生污泥；

●产气率与污泥的性质、污泥投配率、污泥含水率、发酵温度等有关；

●当污泥来自城市污水处理厂，生污泥含水率为96%时：

中温消化，投配率为6~8%，产气率可达10~12 m3沼气/m3生污泥；

高温消化，投配率为6~8%，产气率可达22~26 m3沼气/m3生污泥

投配率为13~15%，产气率可达13~15 m3沼气/m3生污泥

1、沼气的收集：

设置凝结水罐；注意安全；阻火器；沼气管可加保温；

2、沼气的贮存：

调节产气量与用气量之间的平衡；

调节容积一般为日平均产气量的25~40%，即6~10h的产气量；

注意防腐、防火。

3.2.3 现代高速厌氧反应器

——厌氧消化技术发展上的第三个时期；

——1955年，Schroepter提出了厌氧接触法

●参考活性污泥法，增设二沉池和污泥回流系统；

●处理能力提高，应用于食品包装废水的处理；

●标志着厌氧技术应用于有机废水处理的开端。

——随后出现了AF(Anaerobic Filter)、UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)、AAFEB(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)、AFB(Anaerobic Fluidized Bed)等

●微生物不呈悬浮生长状态，而是呈附着生长；

●有机容积负荷大大提高，水力停留时间显著缩短；

●首先应用于高浓度有机工业废水的处理，如食品工业废水、酒精工业废水、发酵工业废水、造纸废水、

制药工业废水、屠宰废水等；

●城市废水的处理；

●与好氧工艺的串联和组合，可以脱氮和除磷；

●含难降解有机物的工业废水的处理。

一、厌氧接触法（Anaerobic Contact Process）

1、工艺流程与特点

图

——污泥回流是其最大的特点； ——污泥回流使得HRT 与SRT 分离：

W w e w c X Q X Q Q VX

+-=

)(θ

由于厌氧细菌生长缓慢，可以作到不从系统中排放剩余污泥，则Q w = 0，则有：

e e c X X HRT QX VX ?

==θ

对于普通高速厌氧消化池，其X e = X ， 所以其θc = HRT ，因此在中温条件下，为了满足产甲烷菌的生长繁殖，SRT 要求20~30d ，因此高速厌氧消化池的HRT 为20~30d 。

对于厌氧接触法，由于X >>X e ，所以HRT<

①污泥浓度高，一般为5~10 gVSS/l ，抗冲击负荷能力强；

②有机容积负荷高，中温时，COD 负荷1~6 kgCOD/m 3.d ，去除率为70~80%； BOD 负荷0.5~2.5 kgBOD/m 3.d ，去除率80~90%； ③出水水质较好；

④增加了沉淀池、污泥回流系统、真空脱气设备，流程较复杂； ⑤适合于处理悬浮物和有机物浓度均很高的废水。 最大的问题是污泥的沉淀： ● 污泥上附着有小气泡；

● 污泥在二沉池中还有活性，还会产生气体，导致已下沉的污泥上浮。 改进措施：

● 真空脱气设备（真空度为500mmH 2O ）；

● 增加热交换器，使污泥骤冷，暂时抑制厌氧污泥的活性。

2、厌氧接触法的工艺设计 ——消化池容积的计算：

有机容积负荷法：

vCOD i L S Q V ?=

vCOD L ——有机容积负荷，d m kgCOD ?3/。

3、厌氧接触法的应用实例

①美国：HRT=12~13 h ，X=7~12 g/l ，SRT=3.6~6 d ，L v =2.5d m kgBOD

?3

5/

②日本：T=52?C ，COD i =11~12g/l ，COD e =2100~2700mg/l ，V=3000m 3； ③我国：南阳酒精厂

Lv=9~12

d

m

kgCOD 3

/，

COD

E=~83%，

BOD

E=87%，HRT=4~4.5 d，COD

i

=50~54 g/l，BOD i=26~34

g/l

二、厌氧生物滤池

1、厌氧生物滤池的工艺特征

——60年代末，美国的Young和McCarty首先研制出厌氧生物滤池；

——1972年以来，一批生产性的厌氧生物滤池投入运行，处理废水的COD浓度在300~85000mg/l的范围内，处理效果良好，运行管理方便；

——与好氧生物滤池相似，厌氧生物滤池式装填有滤料的厌氧生物反应器，在滤料的表面形成了以生物膜形态生长的微生物群体，在滤料的空隙中则截留了大量的悬浮生长的微生物，废水通过滤料层(上向流或下向流)时，有机物被截留、吸附及分解。

2、厌氧生物滤池的构造特征

——可分为升流式厌氧生物滤池、降流式厌氧生物滤池和升流式混合型厌氧生物滤池：

图

——厌氧生物滤池的重要组成：滤料、布水系统、沼气收集系统

(1)、滤料：

——滤料是厌氧生物滤池的主体，其主要作用是提供微生物附着生长的表面及悬浮生长的空间，因此，应具备下列条件：

●比表面积大，以利于增加厌氧生物滤池中的生物量；孔隙率高，以截留并保持大量的悬浮的微生物，

同时也可防止堵塞；表面粗糙度较大，以利于厌氧细菌附着生长；其它：机械强度高；化学和生物学稳定性好；质轻；价廉易得；等

注意：被研究过的滤料种类很多，所得出的结论也不尽相同：

——有人认为孔隙率更重要(悬浮细菌所起的作用更大)；也有人认为滤料最重要的特性是：粗糙度、孔隙率以及孔隙大小。

●常用滤料：

①实心块状滤料：30~45mm的碎块；比表面积和孔隙率都较小，分别为40~50m2/m3和50~60%；这样的厌

氧生物滤池中的生物浓度较低，有机负荷也低，仅为3~6 kgCOD/m3.d；易发生局部堵塞，产生短流。

②空心块状滤料：多用塑料制成，呈圆柱形或球形，内部有不同形状和大小的孔隙；比表面积和孔隙率都

较大。

③管流型滤料：包括塑料波纹板和蜂窝填料等；比表面积为100~200 m2/m3，孔隙率可达80~90%；有机负

荷可达5~15 kgCOD/m3.d。

④交叉流型滤料：

⑤纤维滤料：包括软性尼龙纤维滤料、半软性聚乙烯、聚丙烯滤料、弹性聚苯乙烯填料；比表面积和孔隙

率都较大；偶有纤维结团现象；价格较低，应用普遍。

(2)、布水系统

——布水系统的作用是将进水均匀内地分配于全池，注意孔口的大小和流速；

——厌氧生物滤池多为封闭形，水位应高于滤料层；

——升流式厌氧生物滤池的布水系统设于池底，应用较广，直径为6~26m，高为3~13m；

——降流式厌氧生物滤池的水流方向相反；

——升流式混合型厌氧生物滤池的特点是减小了滤料层的厚度，留出了一定空间，以便悬浮状态的颗粒污泥在其中生长和累积。

(3)、沼气收集系统：

(4)、厌氧生物滤池的运行特征：

●厌氧生物滤池中生物膜的厚度约为1~4mm；生物固体浓度沿滤料层高度而有变化；降流式较升流式厌

氧生物滤池中的生物固体浓度的分布更均匀；厌氧生物滤池适合于处理多种类型、浓度的有机废水，其有机负荷为0.2~16 kgCOD/m3.d；在相同的水质条件及水力停留时间下，升流式的COD去除率较降流式的高；当进水COD浓度过高(>8000或12000mg/l)时，应采用出水回流的措施：①减少碱度的要求；②降低进水COD浓度；③增大进水流量，改善进水分布条件。

——二级交替式运行的厌氧生物滤池：

——当被处理的废水所含的悬浮固体浓度大于10%的COD浓度时，如采用升流式厌氧生物滤池，则应采取适当的预处理的SS浓度；如采用降流式厌氧生物滤池，则不必采取预处理。

——厌氧生物滤池的优缺点：

与传统的厌氧生物处理及其它新型厌氧生物反应器相比，厌氧滤池的突出优点是：

●生物固体浓度高，有机负荷高；SRT长，可缩短HRT，耐冲击负荷能力强；启动时间较短，停止运行

后的再启动也较容易；无需回流污泥，运行管理方便；运行稳定性较好。

主要缺点是易堵塞。

3、厌氧生物滤池的运行特征

a 厌氧生物滤池中生物膜的厚度约为1-4mm；

b 生物固体浓度沿滤料层高度而有变化；

c 降流式较升流式的生物固体浓度的分布更均匀；

d 厌氧生物滤池适合于处理多种类型、浓度的有机废水，其有机负荷为0.2-16 kgCOD/m3.d；

e 在相同的水质条件及水力停留时间下，升流式的COD去除率较降流式的高；

f 当进水COD浓度过高(>8000或12000mg/l)时，应采用出水回流的措施；

g 二级交替式运行的厌氧生物滤池；

4、厌氧生物滤池的设计计算

——厌氧生物滤池的设计计算主要包括：①滤料的选择；②滤料体积的计算；③布水系统的设计；④沼气系统的设计等。

——目前尚无定型的设计计算程序；

——主要介绍滤料体积的计算方法和一些常用参数：

①有机负荷法：

V = Q（S i– S e）/L vCOD

L vCOD——有机容积负荷，一般为0.5~12kgCOD/m3.d；

②常用设计参数：

●有机容积去除负荷——0.5~12 kgCOD/m3.d；有机物去除率——60~95%；滤料层高度——2~5m；相邻

进水孔口距离——1~2m（不大于2m）；污泥排放口距离——不大于3m。

③关于S e：

●S e取决于对处理后出水的水质要求；S e还取决于厌氧生物滤池一般能达到的有机物去除率；S e还取决

于所采用的有机负荷的高低。

④关于有机容积负荷，其影响因素主要有：

●废水水质，包括有机物的种类和浓度；滤料性质；温度；其它，如：pH值、营养物、有毒物质浓度

等。

——一般，当废水性质较特殊，无可靠资料可借鉴时，应通过小试或中试试验结果来确定。

5、厌氧生物滤池的应用实例

●AF在美、加已被广泛应用；不同类型的废水，包括生活污水及COD为3000~24000mg/l的各种工业

废水；处理规模也大小不等，最大的AF为12500m3；COD的去除率在61~94%之间；有机负荷为0.1~15 kgCOD/m3.d。

三、升流式厌氧污泥层(床)(UASB)反应器

——Upflow Anaerobic Sludge Blanket (Bed) Reactor, 简称UASB 反应器；

——是荷兰Wageningen农业大学的Gatze Lettinga教授于70年代初开发出来的；

——UASB反应器的工作原理示意图如下：

图

●UASB反应器的工艺特征：

①在反应器的上部设置了气、固、液三相分离器；②在反应器底部设置了均匀布水系统；③反应器内的污泥能形成颗粒污泥：——直径为0.1~0.5cm，湿比重为1.04~1.08；——具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性。

●上述工艺特征使得UASB反应器：

——污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度50gVSS/l以上，污泥龄一般为30天以上；反应器的水力停留时间相应较短；反应器具有很高的容积负荷；不仅适合于处理高、中浓度的有机工业废水，也适合于处理低浓度的城市污水；UASB反应器集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑；无需设置填料，节省了费用，提高了容积利用率；一般也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上升气流起到搅拌的作用；构造简单(?)，操作运行方便(?)。

●UASB反应器的构造

(1)进水配水系统：

——功能：①

第三章--厌氧生物处理

第三章厌氧生物处理 3.1基本概念 3.1.1厌氧生物处理的基本原理 一、厌氧生物处理的基本生物过程及其特征 ——又称厌氧消化、厌氧发酵； ——实际上，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。 1、厌氧生物处理工艺的发展简史： ①上述的厌氧过程广泛地存在于自然界中； ②人类第一次利用厌氧消化处理废弃物，是始于1881年——Louis Mouras的“自动净化器”； ③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）； ——长的HRT、低的处理效率、浓臭的气味等； ④50、60年代，特别是70年代中后期，随着能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废 水的研究得以强化，出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，厌氧消化工艺开 始大规模地应用于废水处理； ——HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高； ——厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等； ——HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。 ⑤最近（90年代以后），随着UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了EGSB和IC反应 器； ——EGSB反应器可以在较低温度下处理低浓度的有机废水； ——IC反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，可以达到更高的有机负荷。 2、厌氧消化过程的基本生物过程 ①两阶段理论： ——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； ——水解和酸化，产物主要是脂肪酸、醇类、CO2和H2等； ——主要参与微生物统称为发酵细菌或产酸细菌； ——其特点有：1）生长快，2）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； ——产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；

第六章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学

第六章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学207、微生物新陈代谢的本质是什么？它包括了哪些内容？ 208、什么是生物酶及其酶促反应？ 209、在生化反应过程中酶所起的作用是什么？酶具有哪些特征？ 210、微生物的呼吸作用有哪几种类型？各有什么特点？ 211、试述好氧呼吸和厌氧呼吸的本质。 212、微生物生长曲线的研究在废水生物处理中的指导意义是什么？ 213、微生物内源呼吸的本质是什么？ 214、影响微生物生长的环境因素有哪些？各如何影响？ 215、ATP在生物反应过程中所起的作用是什么？ 216、试推导M-M方程式。 217、证明当μ＝μm/2时，Ks＝[S]0。 218、试根据能量代谢作用解释为何厌氧生物处理过程中所产生的剩余污泥量要比好氧生物处理少？ 219、试推导一级反应、二级反应的速率常数表达式。 220、何谓反应的半衰期？写出一级反应和二级反应的半衰期公式并对它们进行比较说明。 221、试分别推导完全混合间歇反应器、连续流完全混合反应器、串联运行的连续流完全混合反应器和推流式反应器的反应时间与出水中基质浓度间的关系表达式。 222、某城市污水日流量为5000 m3/d，进水BOD5为200 mg/L，要求经处理后出水中的BOD5浓度≤20 mg/l。假定反应为一级反应，速率常数为K＝0.75d－1 。试比较下列反应器系统所需的总容积。 （1）单个完全混合反应器（CSTR）； （2）两个串联运行的完全混合反应器（CSTR）； （3）四个串联运行的完全混合反应器（CSTR）； （4）推流式反应器（PF）。 223、测定反应器中液体质点停留时间的方法有哪些？试举例说明之。 224、何谓反应器的停留时间分布函数？ 225、反应器中的水流扩散度可用什么指标加以描述？理想的推流式反应器和理想法的

环境工程第三章 习题

第三章习题 一、填空： 1、废水处理方法主要有：物理处理法，化学处理法，生物处理法。 2、影响厌氧生化反应的因素有pH 、温度、有机负荷、有毒物质。 3 、日常人们所说的废水，按其产生的来源，一般可分为生活污水、工业废水和雨水三种。 4、废水的物理指标包括温度、色度、气味、悬浮固体等指标。 5、微生物分解有机物的速度与温度有关，温度较高时分解较快，反之则较慢。 6、测定废水中有机污染物数量的指标，目前常用的有生物化学需氧量和化学需氧量两种。前者用BOD 来表，后者用COD 来表示。 7、废水生化处理工程设计的原则为技术先进、安全可靠、和质量第一和经济合理。 8、污水处理产生的沼气一般由甲烷、二氧化碳和其他微量气体组成。 9、生化需氧量是表示污水被有机物污染程度的综合指标。 10、有毒物质可分为重金属离子、有机物类、；无机物类。 11、一般好氧生化处理PH值可6.5-8.5之间变化，厌氧生物处理要求较为严格，pH值在6.7-7.4之间。 二、选择题 1、溶解氧在水体自净过程中是个重要参数，它可反映水体中（ D ）。 A．耗氧指标 B．溶氧指标C．有机物含量 D．耗氧和溶氧的平衡关系2、在理想沉淀池中，颗粒的水平分速度与水流速度的关系（C ）。 A．大于 B．小于 C. 相等 D. 无关 3、测定水中有机物的含量，通常用（ C ）指标来表示。 A．TOC B．SVI C．BOD5 D．MLSS 4、在水质分析中，常用过滤的方法将杂质分为（ C ）。 、A．悬浮物与胶体物 B．胶体物与溶解物 C．悬浮物与溶解物 D．无机物与有机物

5、一般衡量污水可生化的程度为BOD／COD为（C ）。 A．小于0．1 B．小于0．3 C．大于0．3 D．0．5—0．6 6、沉淀池的形式按（B）不同，可分为平流、竖流与辐流三种形式。 A：池的结构 B：水流方向 C 池的容积 D 水流速度 7、对污水中可沉悬浮物质常采用（B ）来去除 A：格栅 B：沉砂池 C：调节池 D：沉淀池 8、在水质分析中，常用过滤的方法将杂质分为（ C ）。 A：悬浮物与胶体物B：胶体物与 C：悬浮物与溶解物 D：无机物与有机物9、废水中各种有机物的相对组成如没有变化，那COD与之间的比例关系为（ D ）。 A：COD＞BOD5 B：COD＞BOD5 ＞第一阶段BOD C：COD＞BOD5 ＞第二阶段BOD D：COD＞第一阶段BOD ＞BOD5 10、废水治理需采用原则是（D ）。 A：分散 B：集中 C：局部 D：分散与集中相结合 11、测定水中微量有机物和含量，通常用（ C ）指标来说明。 A、BOD B、COD C、TOC D、DO 12、对污水中的无机的不溶解物质，常采用（ B ）来去除。 A、格栅 B、沉砂池 C、调节池 D、沉淀池 13、沉淀池的形式按（B ）不同，可分为平流、辐流、竖流3种形式。 A、池的结构 B、水流方向 C、池的容积 D、水流速度 14、BOD5指标是反映污水中（ B ）污染物的浓度。A、无机物 B、有机物 C、固体物 D、胶体物 15.在水质分析中，通常用过滤的方法将杂质分为（B ）。 A.悬浮物与胶体物 B.悬浮物与溶解物 C.胶体物与溶解物 D.漂浮物与有机物 16.饮用水消毒合格的主要指标为1L水中的大肠菌群数小于（ C ）。 A.5个 B.4个 C.3个 D.2个 17.城市污水一般用（ A ）法来进行处理。 A.物理法 B.化学法 C.生物法 D.物化法

环境工程学第三章讲义水的生物化学处理方法

环境工程学第三章讲义水的生物化 学处理方法 第3章水的生物化学处理方法本章教学内容：废水处理的微生物学基础，活性污泥法，生物膜法，厌氧生物技术，污泥处理技术本章教学要求：(1) 理解微生物处理废水的基本原理，掌握活性污泥法的原理与常用的几种工艺流程，掌握生物膜法的原理与几种典型处理工艺；掌握厌氧生物处理技术的机理与影响因素以及处理工艺；(2) 熟悉污泥的性质和常见的处理技术。本章教学重点：活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理技术、污泥的处理本章习题: P290 1, 2, 3, 5，7，13，14 废水处理微生物学基础一、废水处理中的微生物净化污水的微生物主要有细菌、真菌、藻类、原生动物和小型的后生动物等。从利用碳源的角度来

说，可分为自养型微生物和异养型微生物。从利用氧气的角度来分，有好氧、厌氧和兼性三类。针对单细胞的细菌，从形体来分，有球菌、杆菌和螺旋菌三类。净化污水中，微生物增长与递变的模式，祥教材205页。二、微生物的生理学特性生物酶与代谢过程祥教材206页。三、细菌生长曲线及莫诺公式活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增长。1、活性污泥的增殖曲线内源呼吸对数增殖减速增殖微生物增殖曲线氧利用速率曲线BOD降解曲线Xa 0 时间注意：1)间歇静态培养；2)底物是一次投加；3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。①适应期：是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适第 1 页应过程；经过适应期后，微生物从数量

上可能没有增殖，但发生了一些质的变化：a.菌体体积有所增大；b.酶系统也已做了相应调整；c.产生了一些适应新环境的变异；等等。BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。②对数增长期：F/M值高(?/kgVSS?d)，所以有机底物非常丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；微生物的增长速率与基质浓度无关，呈零级反应，它仅微生物本身所特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身的生理机能的限制；微生物以最高速率对有机物进行摄取，也以最高速率增殖，而合成新细胞；此时的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活动能力很强，导致污泥质地松散，不能形成较好的絮凝体，污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；一般不采用此阶段作为运行工况，但也有采用的，如高负荷活性污泥法。③减速增长期：F/M值下降到一定水平后，有机底物的浓度成为微生物增殖的控制

厌氧生物处理

3、厌氧反应概述： 利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单无机物，从而去除水中有机物污染的过程，称为废水的生物处理。根据代谢过程对氧的需求，微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧的情况下，把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物包括大量的生物气（即沼气）和水。 厌氧是一种低成本废水处理技术，把废水治理和能源相结合，特别适合发展中国家使用。 4、厌气处理技术的优势和不足： 优势： 4.1可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术，具有良好的社会、经济、环境效益。 4.2耗能少,运行费低,对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺1/3. 4.3回收能源,理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然气(3.93×10-1J/m3)。以日排10t COD工厂为例,按COD去除80%,甲烷为理论值80%计算，日产沼气2240m3,相当于2500m3天然气或3.85t煤,可发电5400Kwh. 4.4设备负荷高、占地少。 4.5剩余污泥少,仅相当于好氧工艺1/6～1/10. 4.6对N、P等营养物需求低，好氧工艺要求C：N=100:5:1,厌氧工艺为C:N=(350-500):5:1。 4.7可直接处理高浓有机废水,不需稀释。 4.8厌氧菌可在中止供水和营养条件下，保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。 4.9系统灵活,设备简单,易于制作管理，规模可大可小。 厌氧不足: 1、出水污染浓度高于好氧，一般不能达标； 2、对有毒性物质敏感； 3、初次启动缓慢，最少需8-12周以上方能转入正常水平。 5、反应机理：

微生物学习题及答案第三章

四、习题 填空题 1.证明细菌存在细胞壁的主要方法有、、和等4种。2，细菌细胞壁的主要功能为、、和等。 3.革兰氏阳性细菌细胞壁的主要成分为和，而革兰氏阴性细菌细胞壁的主要成分则是、、和。 4.肽聚糖单体是由和以糖苷键结合的，以及 和 3种成分组成的，其中的糖苷键可被水解。 5.G+细菌细胞壁上磷壁酸的主要生理功能为、、和 等几种。 6.G-细菌细胞外膜的构成成分为、、和。 7.脂多糖(LPS)是由3种成分组成的，即、、和。 8.在LPS的分子中，存在有3种独特糖，它们是、和。 9，用人为方法除尽细胞壁的细菌称为，未除尽细胞壁的细菌称为，因在实验室中发生缺壁突变的细菌称为，而在自然界长期进化中形成的稳定性缺壁细菌则称为。 10.细胞质膜的主要功能有、、、和。 11.在细胞质内贮藏有大量聚声一羟基丁酸(PHB)的细菌有、、 和等。 12.在芽孢核心的外面有4层结构紧紧包裹着，它们是、、 和。 13，在芽孢皮层中，存在着和 2种特有的与芽孢耐热性有关的物质，在芽孢核心中则存在另一种可防护DNA免受损伤的物质，称为。14.芽孢的形成须经过7个阶段，它们、、、、 、和。 15.芽孢萌发要经过、和 3个阶段。 16.在不同的细菌中存在着许多休眠体构造，如、、和 等。 17，在细菌中，存在着4种不同的糖被形式，即、、和14，。 18.细菌糖被的主要生理功能为、、、、和 等。 19，细菌的糖被可被用于、、和等实际工作中。 20.判断某细菌是否存在鞭毛，通常可采用、、和 等方法。 21.G-细菌的鞭毛是由基体以及和 3部分构成，在基体上着生 、、和 4个与鞭毛旋转有关的环。

22.在G-细菌鞭毛的基体附近，存在着与鞭毛运动有关的两种蛋白，一种称，位于，功能为；另一种称，位于，功能为。 23.借周生鞭毛进行运动的细菌有和等，借端生鞭毛运动的细菌有和等，而借侧生鞭毛运动的细菌则有等。 24.以下各类真核微生物的细胞壁主要成分分别是：酵母菌为，低等真菌为，高等真菌为，藻类为。 25.真核微生物所特有的鞭毛称，其构造由，和 3部分组成。 26.真核生物鞭毛杆的横切面为型，其基体横切面则为型，这类鞭毛的运动方式是。 27.真核生物的细胞核由、、和 4部分组成。28，染色质的基本单位是，由它进一步盘绕、折叠成和 后，再进一步浓缩成显微镜可见的。 29.细胞骨架是一种由、和 3种蛋白质纤维构成的细胞支架。 30.在真核微生物细胞质内存在着沉降系数为 S的核糖体，它是由 S和 S两个小亚基组成，而其线粒体和叶绿体内则存在着 S核糖体，它是由 S和 S两个小亚基组成。 31.真核微生物包括、、和等几个大类。 32.长有鞭毛的真核微生物类如、、和，长有纤毛的真核微生物如；长有鞭毛的原核生物如、和 等。 选择题（4个答案选1) 1.G-细菌细胞壁的最内层成分是( )。 (1)磷脂 (2)肽聚糖 (3)脂蛋白（4）LPS 2.G+细菌细胞壁中不含有的成分是( )。 (1)类脂 (2)磷壁酸 (3)肽聚糖（4）蛋白质 3.肽聚糖种类的多样性主要反映在( )结构的多样性上。 (1)肽桥 (2)黏肽 (3)双糖单位（4）四肽尾 4.磷壁酸是( )细菌细胞壁上的主要成分。 (1)分枝杆菌 (2)古生菌 (3)G+ (4)G- 5.在G-细菌肽聚糖的四肽尾上，有一个与G+细菌不同的称作( )的氨基酸。(1)赖氨酸 (2)苏氨酸 (3)二氨基庚二酸 (4)丝氨酸 6.脂多糖(LPS)是G-细菌的内毒素，其毒性来自分子中的( )。 (1)阿比可糖 (2)核心多糖 (3)O特异侧链 (4)类脂A

第三章厌氧生物处理

第三章 厌氧生物处理 3.1 基本概念 3.1.1厌氧生物处理的基本原理 一、厌氧生物处理的基本生物过程及其特征 ——又称厌氧消化、厌氧发酵； ——实际上，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、厌氧生物处理工艺的发展简史： ①上述的厌氧过程广泛地存在于自然界中； ②人类第一次利用厌氧消化处理废弃物，是始于1881年——Louis Mouras 的“自动净化器”； ③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）； ——长的HRT 、低的处理效率、浓臭的气味等； ④50、 60年代，特别是70年代中后期，随着能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废 水的研究得以强化，出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理； ——HRT 大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高； ——厌氧接触法、厌氧滤池（AF ）、上流式厌氧污泥床（UASB ）反应器、厌氧流化床（AFB ）、AAFEB 、 厌氧生物转盘（ARBC ）和挡板式厌氧反应器等； ——HRT 与SRT 分离，SRT 相对很长，HRT 则可以较短，反应器内生物量很高。 ⑤最近（90年代以后），随着UASB 反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了EGSB 和IC 反应器； ——EGSB 反应器可以在较低温度下处理低浓度的有机废水； ——IC 反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，可以达到更高的有机负荷。 2、厌氧消化过程的基本生物过程 ①两阶段理论： ——30~60 第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段； ——水解和酸化，产物主要是脂肪酸、醇类、CO 2和H 2等； ——主要参与微生物统称为发酵细菌或产酸细菌； ——其特点有：1）生长快，2）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； ——产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH 4和CO 2； ——主要参与微生物统称为产甲烷菌； 图1厌氧反应的两阶段理论图示 内源呼 吸产物 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18章 厌氧生物处理

第18章厌氧生物处理 18.1厌氧生物处理的发展 18.1.1 第一代厌氧生物反应器 化粪池、双层沉淀池，厌氧消化池等， 特点： ① 水力停留时间（HRT）很长， ② 虽然HRT相当长，但处理效率仍十分低，处理效果不理想； ③ 具有浓臭的气味， 18.1.2第二代厌氧生物反应器 主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等。 主要特点： ① HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高； ②HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。 18.1.3第三代厌氧生物反应器 进UASB反应器的广泛应用，在其基础上以颗粒污泥为主要特征的颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。 18.2厌氧生物处理的主要特征 18.2.1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。 3）厌氧微生物可以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。 18.2.2主要缺点

1）厌氧生物处理过程中所涉及的生化反应过程较为复杂，因此在厌氧反应器运行过程中对技术要求很高； 2）厌氧微生物特别是其中的产甲烷细菌对温度、pH等环境因素非常敏感，也使得厌氧反应器的运行和应用受到很多限制和困难； 3）虽然厌氧生物处理工艺在处理高浓度的工业废水时常常可以达到很高的处理效率，但其出水水质通常较差，一般需要利用好氧工艺进一步处理； 4）厌氧生物处理的气味较大； 5）对氨氮的去除效果不好，一般认为在厌氧条件下氨氮不会降低，而且还可能由于原废水中含有的有机氮在厌氧条件下的转化作用导致氨氮浓度的上升。 18.3 厌氧生物处理基本原理 Bryant认为消化经历四个阶段： 1.水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶水解； 2.酸化； 3.乙酸化阶段,指进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化 4.第四阶段是甲烷化阶段。 根据厌氧消化的两大类菌群，厌氧消化过程又可分为两个阶段，即：酸性发酵阶段和碱性发酵阶段，如(图 19-1)所示。 1.酸性发酵阶段 两阶段理论将液化阶段和产酸阶段合称为酸性发酵阶段。在酸性发酵阶段，高分子有机物首先在兼性厌氧菌胞外酶的作用下水解和液化，然后渗入细胞体内，在胞内酶的作用下转化为醋酸等挥发性有机酸和硫化物。pH 值下降。 氢的产生，是消化第一阶段的特征，所以第一阶段也称作“氢发酵”。 兼性厌氧菌在分解有机物的过程中产生的能量几乎全部消耗作为有机物发酵所需的能源，只有少部分合成新细胞。因此酸性消化时，细胞的增殖很少。产酸菌在低 pH 值时也能生存，具有适应温度、 pH 值迅速变化的能力。 2.碱性消化阶段

水污染控制工程第15章答案

1．厌氧生物处理的基本原理是什么？ 答：废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物 (包括兼氧微生物）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。 2、厌氧发酵分为哪个阶段？为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化之分？污水的厌氧生物处理有什么优势，又有哪些不足之处？ 答：通常厌氧发酵分为三个阶段： 第一阶段为水解发酵阶段：复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解为简单的有机物。继而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等。第二阶段为产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌把第一阶段中产生的中间产物转化为乙酸和氢，并有二氧化碳生成。第三阶段为产甲烷阶段：产甲烷菌把第一阶段和第二阶阶段产生的乙酸、氢气和二氧化碳等转化为甲烷。 厌氧生物处理可以在中温（35℃一38℃）进行（称中温消化），也可在高温（52℃一55℃）进行（称高温消化）。因为在厌氧生物处理过程中需考虑到各项因素对产甲烷菌的影响，因为产甲烷菌在两个温度段（即35℃一38℃和52℃一55℃）时，活性最高，处理的效果最好。 厌氧生物处理优势在于：应用范围广，能耗低，负荷高，剩余污泥量少，其浓缩性、脱水性良好，处理及处置简单。另外，氮、磷营养需要量较少，污泥可以长期贮存，厌氧反应器可间歇性或季节性运转。其不足之处：厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；出水达不到要求，需进一步进行处理；处理系统操作控制因素较复杂；过程中产生的异味与气体对空气有一定影响。 3、影响厌氧生物处理的主要因素有哪些？提高厌氧处理的效能主要从哪些方面考虑？ 答：影响厌氧生物处理的主要因素有如下：pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。 提高厌氧生物处理的效能可考虑：1 .pH维持在~之间, 2.温度可以维持在中温（35℃一38℃），也可以是高温（52℃一55℃） 3.保持较长的生物固体停留时间 4.系统内避免进行连续的剧烈搅拌 5.碳:氮:磷控制为200-300:5:1为宜。 6.需控制有毒物质的浓度，以防止有毒物质影响微生物的生存而使效果降低。

厌氧生物处理技术、

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

第十章 厌氧生物处理法

第十章厌氧生物处理法 本章重点：厌氧过程动力学 20世纪70年代以来，由于城市的扩大和工业的迅速发展，有机废.如仍用需氧法处理则需要消耗大量的能量。随着全球性能源问题的日益突出，在废水处理领域内，人们便逐渐对厌氧生物处理工艺产生了新的认识和估价。 厌氧生物处理法的主要优点有：能耗低；可回收生物能源(沼气)；每去除单位质量底物产生的微生物(污泥)量少；而且由于处理过程不需要氧，所以不受传氧能力的限制，因而具有较高的有机物负荷的潜力。其缺点是处理后出水的COD、BOD值较高，水力停留时间较长并产生恶臭等。 §10.1 厌氧生物处理法的基本原理和流程 1.基本原理 可将有机物在厌氧条件下的降解过程分成三个反应阶段。 第一阶段是，废水中的溶性大分子有机物和不溶性有机物水解为溶性小分子有机物。 反应的第二阶段为产酸和脱氢阶段。水解形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸，如乙酸等。 在废水的厌氧生物处理过程中，有机物的真正稳定发生在反应的第三阶段，即产甲烷阶段。产甲烷的反应由严格的专一性厌氧细菌来完成，这类细菌将产酸阶段产生的短链挥发酸(主要是乙酸)氧化成甲烷和二氧化碳。

图 10-1 厌氧处理的连续反应过程 2.甲烷的产生与形成途径 产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段，这一阶段产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH 4和CO 2，可能反应如下： 4H 2+CO 2 CH 4+2H 2O （10-1） 4H 2+CH 3COOH 2CH 4+2H 2O （10-2） CH 3COOH CH 4+CO 2 （10-3） 因为氧化氢形成甲烷的细菌可从二氧化碳中获得碳源，所以这些细菌带有自养性，其生长速率很慢，虽然它们与分解乙酸的细菌在厌氧反应器中有共生关系，但其数量较少，在厌氧反应过程中，生成的甲院大部分来自乙酸的分解。主要参与微生物统称为产甲烷菌； 其特点有：1）生长慢；2）对环境条件（温度、pH 、抑制物等）非常敏感。 3.基本流程

厌氧生物处理技术、

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 厌氧生物处理技术与好氧生物处理技术比较，有如下优缺点。

《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

水污染控制工程第15章答案

第十五章污水的厌氧生物处理 1．厌氧生物处理的基本原理是什么？ 答：废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物）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。 2、厌氧发酵分为哪个阶段？为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化之分？污水的厌氧生物处理有什么优势，又有哪些不足之处？ 答：通常厌氧发酵分为三个阶段： 第一阶段为水解发酵阶段：复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解为简单的有机物。继而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等。第二阶段为产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌把第一阶段中产生的中间产物转化为乙酸和氢，并有二氧化碳生成。第三阶段为产甲烷阶段：产甲烷菌把第一阶段和第二阶阶段产生的乙酸、氢气和二氧化碳等转化为甲烷。 厌氧生物处理可以在中温（35℃一38℃）进行（称中温消化），也可在高温（52℃一55℃）进行（称高温消化）。因为在厌氧生物处理过程中需考虑到各项因素对产甲烷菌的影响，因为产甲烷菌在两个温度段（即35℃一38℃和52℃一55℃）时，活性最高，处理的效果最好。 厌氧生物处理优势在于：应用范围广，能耗低，负荷高，剩余污泥量少，其浓缩性、脱水性良好，处理及处置简单。另外，氮、磷营养需要量较少，污泥可以长期贮存，厌氧反应器可间歇性或季节性运转。其不足之处：厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；出水达不到要求，需进一步进行处理；处理系统操作控制因素较复杂；过程中产生的异味与气体对空气有一定影响。 3、影响厌氧生物处理的主要因素有哪些？提高厌氧处理的效能主要从哪些方面考虑？ 答：影响厌氧生物处理的主要因素有如下：pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。 提高厌氧生物处理的效能可考虑：1 .pH维持在6.8~7.2之间, 2.温度可以维持在中温（35℃一38℃），也可以是高温（52℃一55℃） 3.保持较长的生物固体停留时间 4.系统内避免

第六章 好氧厌氧生物处理技术

第六章 好氧厌氧生物处理技术 生化处理法是利用微生物具有氧化分解有机物并将其转化为无机物这一功能，采取人工措施来创造更有利于微生物生长和繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高对污水中有机物氧化降解效率的一种污水处理方法。生化处理法是污水处理系统中最重要的过程之一:生物处理中对污染物进行转化和稳定的主体是微生物。微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特性。微生物的生存条件温和，新陈代谢过程中不需高温高压，它是不需投加催化剂的催化反应。生化处理法与一般化学法相比，处理费用低廉、运行管理方便。 生化处理法按参与作用的微生物种类和供氧情况，分为好氧处理和厌氧处理两类。二者区别如下：起作用的微生物群不同;产物不同;反应速率不同;对环境要求条件不同。 活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷素和氮素。废水生物处理中微生物悬浮在水中的各种方法的统称。因悬浮的微生物群体呈泥花状态。① 曝气池：反应主体② 二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。③ 回流系统： 1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。④剩余污泥排放系统： 1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。⑤供氧系统:主要由供氧曝气风机和专用曝气器构成向曝气池内提供足够的溶解氧。 反应动力学模型的建立（Monod 方程式）莫诺借用描述酶促反应速度与底物浓度之间关系的经典米－门公式，并做了如下假设：生化反应中起作用的酶的量可用好氧微生物的量近似表示；活性污泥完全由好氧微生物组成；反应中活性污泥的量不变。 μ—— 微生物的比增殖速度； KS —— 饱和常数，为当μ＝1/2 μmax 时的底物浓度； S —— 底物浓度。 在高浓度有机底物的条件下，有机底物以最大的速度进行降解，而与有机底物的浓度无关，呈零级反应关系。即有机底物的浓度再提高，降解速率也不会提高。因为这时微生物处于对数增殖期，其酶系统的活性位置都为有机底物所饱和。有机底物降解遵循一级反应，有机底物的含量已成为有机底物降解的控制因素。因为此时混合液中有机底物浓度已不高，微生物增殖处于减速增殖期或内源呼吸期，微生物酶系统多未被饱和。上式表示的是在活性污泥反应系统中，经过t 时反应后，混合液中残存的有机底物值S 与原污水中有机底物量S0 之间的关系。 厌氧处理法 产酸或酸化细菌：由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物。 厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法，分为酸性消化和碱性消化两个阶段。在酸性消化阶段。由产酸菌分泌的外酶作用，使大分子有机物变成简单的有机酸和醇类、醛类氨、二氧化碳等；在碱性消化阶段，酸性消化的代谢产物在甲烷细菌作用下进一步分解成甲烷、二氧化碳等构成的生物气体。这种处理方法主要用于对高浓度的有机废水和粪便污水等处理。 整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过格删或者筛率器，之后进S K S S +=m ax μμ

厌氧生物处理技术、教学内容

厌氧生物处理技术、

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 厌氧生物处理技术与好氧生物处理技术比较，有如下优缺点。 （1）厌氧法的主要优点：①应用范围较广：适用于处理污泥及有机废水；可处理好氧法难降解的有机物，也可处理含有毒有害物质较高的有机废水。②运行成本与能耗较低：厌氧处理的污泥产率低；厌氧法所需营养成分较少，一般可不必投加营养分；厌氧法不需要供氧设备，因而能耗较少。③负荷高，相对来说厌氧法的反应容积较较好氧法为小。 （2）厌氧法的主要缺点：①处理程度往往达不到排放标准，常需好氧法或其他处理法补充，才能达到排放标准；②厌氧生物处理技术，不能除磷；③厌氧生物处理的启动与处理时间较好氧法长。④厌氧生物处理技术，在处理高、低浓度的有机废水时，生产运行经验及理论研究，尚欠成熟。 3厌氧生物处理工艺 3.1厌氧接触工艺 厌氧接触工艺是在一个厌氧的完全混合反应器基础上增加了污泥分离和回流装置。从完全混合式反应器中排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，可以采用沉淀池或气浮处理装置进行处置。污水从沉淀池上部排出，沉淀下的污泥回流至消化池，这样做既可保证污泥不流失，又可提高消化池内的污泥浓度，从而在一定程度上提高设备的有机负荷率和处理效率。

第九讲 第三章 厌氧生物技术

第九讲第三章厌氧生物处理技术 厌氧生物处理工艺的特征 一、厌氧生物处理工艺的发展简史 实际上，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”。 当进入上世纪50、60年代，特别是70年代的中后期，随着世界范围的能源危机的加剧，处理有机废水的研究得以强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。被统一称为“第二代厌氧生物反应器”，彻底改变了原来人们对厌氧生物过程的认识，因此其实际应用也越来越广泛。 进入20世纪90年代以后，随着以颗粒污泥为主要特点的UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。这些反应器又被统一称为“第三代厌氧生物反应器”。 二、厌氧生物处理的主要特征 1、主要优点 与废水的好氧生物处理工艺相比，废水的厌氧生物处理工艺具有以下主要优点： ①能耗大大降低，而且还可以回收生物能（沼气）；因为厌氧生物处理工艺无需为微生物提供氧气，所以不需要鼓风曝气，减少了能耗，而且厌氧生物处理工艺在大量降低废水中的有机物的同时，还会产生大量的沼气，其中主要的有效成分是甲烷，是一种可以燃烧的气体，具有很高的利用价值，可以直接用于锅炉燃烧或发电； ②污泥产量很低；这是由于在厌氧生物处理过程中废水中的大部分有机污染物都被用来产生沼气——甲烷和二氧化碳了，用于细胞合成的有机物相对来说要少得多；同时，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；因此，对于某些含有难降解有机物的废水，利用厌氧工艺进行处理可以获得更好的处理效果，或者可以利用厌氧工艺作为预处理工艺，可以提高废水的可生化性，提高后续好氧处理工艺的处理效果。 2、主要缺点 与废水的好氧生物处理工艺相比，废水厌氧生物处理工艺也存在着以下的明显缺点： ①厌氧生物处理过程中所涉及到的生化反应过程较为复杂，因为厌氧消化过程是由多种不同性质、不同功能的厌氧微生物协同工作的一个连续的生化过程，不同种属间细菌的相互配合或平衡较难控制，因此在运行厌氧反应器的过程中需要很高的技术要求； ②厌氧微生物特别是其中的产甲烷细菌对温度、pH等环境因素非常敏感，也使得厌氧反应器的运行和应用受到很多限制和困难； ③虽然厌氧生物处理工艺在处理高浓度的工业废水时常常可以达到很高的处理效率，

COD去除,BOD去除,好氧生物处理与厌氧生物处理区别

C O D去除,B O D去除,好氧生物处理与厌氧生物 处理区别 https://www.doczj.com/doc/e42919492.html,work Information Technology Company.2020YEAR

cod去除方法 （1）物理法：是利用物理作用来分离废水中的悬浮物或乳浊物，可去除废水中的COD。常见的有格栅、筛滤、离心、澄清、过滤、隔油等方法。 （2）化学法：是利用化学反应的作用来去除废水中的溶解物质或胶体物质,可去除废水中的COD。常见的有中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝、焚烧等方法。 （3）物理化学法：是利用物理化学作用来去除废水中溶解物质或胶体物质。可去除废水中的COD。常见的有格栅、筛滤、离心、澄清、过滤、隔油等方法。（4）生物处理法：是利用微生物代谢作用，使废水中的有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质。常见的有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物消化法、稳定塘与湿地处理等。 怎样才能降低污水的BOD 不同BOD(COD)负荷,不同处理方法: 负荷小于300mg/l 作Fenton法就能处理。可以将有机污染物负荷降低到100mg/l以下。 负荷在300到3000之间,采用好氧处理。流程为初沉一生化曝气一二沉池。运行良好也可以将有机污染物负荷降低到100以下。 负荷大于5000mg/l 则要用厌氧+好氧的处理方法。 流程为:初沉一厌氧一好氧一二沉 3000一5000的负荷要以有机污染物的具体组成来决定是否加厌氧处理。 目前采用最多的就是活性污泥法，利用活性污泥中的微生物对污水中的有机物进行生化降解。 好氧微生物污水处理法与厌氧微生物污水处理法的相同点与不同点 1，好氧生物处理法 好氧生物处理就是在充分供氧或者供气的条件下，借助好氧微生物（主要是好氧细菌）或兼性好氧微生物，将污水中有机物氧化分解成较稳定的无机物的处