厌氧生化处理

厌氧生物处理的影响因素厌氧生物处理的基本原理三阶段论——1979年由Bryant提出1) 水解阶段：碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解发酵菌作用下转化为糖类、挥发性脂肪酸VFA、（较高级有机酸）氨基酸、水和二氧化碳；2) 酸化阶段（产酸产乙酸阶段）：挥发性脂肪酸在产氢产乙酸菌作用下转化成H2、CO2、乙酸： CH3CH2COOH→CO2↑+CH3COOH+H2↑3) 产甲烷阶段：最后两组生理不同的产甲烷菌，有共同的产物：4H2+CO2→CH4↑+2H2O —— （28%）CO2被还原的反应2CH3COOH→2CH4↑+2CO2↑ —— （72%）乙酸脱羧的反应 ，CH3COOH脱羧。

厌氧生物处理的影响因素(1) 温度。

存在两个不同的最佳温度范围(55℃左右，35℃左右)。

通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个最佳温度范围。

甲烷菌对温度的适应性很差，根据其生存的适宜温度范围，甲烷菌可分为两类，即中温甲烷菌（适宜温度33－35℃）和高温甲烷菌（适宜温度50－53℃）。

当温度超出适宜温度范围时，厌氧消化反应速率则急剧下降。

厌氧消化的允许温度波动范围为±1.5－2.0℃。

当波动范围为±3℃时，就会严重抑制消化速率。

当波动范围超过±5℃时，就会使有机酸大量积累而破坏厌氧消化过程的正常运行。

(2) pH值。

厌氧消化最佳pH值范围为6．8～7．2。

产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围较广，在4.5-8.0之间。

产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。

在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范围内。

(3) 有机负荷。

① 厌氧生物反应器的有机负荷通常指的是容积负荷，其直接影响处理效率和产气量。

厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素一、厌氧生化法的基本原理废水厌氧生物处理是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。

因而粗略地将厌氧消化过程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，如下图所示：（1）水解酸化（2）产氢产乙酸（3）产甲烷第一阶段为水解酸化阶段。

复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。

这个阶段主要产生较高级脂肪酸。

含氮有机物分解产生的NH除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电离，形成NHHCO，具有缓冲消化液PH值的作用。

第二阶段为产氢产乙酸阶段。

在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2 ，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2 。

第三阶段为产甲烷阶段。

产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2 和H2 等转化成甲烷。

虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡。

这种动态平衡一旦被PH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，贝y首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至会导致整个厌氧消化过程停滞。

二、影响厌氧处理效果的因素水解产酸细菌和产氢产乙酸细菌，可统称为不产甲烷菌，它包括厌氧细菌和兼性细菌，尤以兼性细菌居多。

与产甲烷菌相比，不产甲烷菌对PH值、温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性，且其增殖速度快。

而产甲烷菌是一群非常特殊的、严格厌氧的细菌，它们对环境条件的要求比不产甲烷菌更严格，而且其繁殖的世代期更长。

因此，产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤。

厌氧生物处理的特点厌氧生物处理，也称为厌氧消化或厌氧发酵，是一种在无氧环境下利用微生物将有机废弃物转化为甲烷、二氧化碳等小分子有机物和无机物的生物技术。

这种处理方法在环境保护、能源利用以及农业废弃物处理等领域具有广泛的应用前景。

本文将详细介绍厌氧生物处理的特点。

厌氧生物处理具有高效性。

在无氧环境下，微生物通过厌氧呼吸将有机物转化为能量和新的细胞物质。

由于没有氧气竞争，厌氧微生物能够更有效地利用有机物中的能量，使得处理效率高于传统的好氧处理方法。

厌氧生物处理能够产生能源。

在转化有机物的过程中，厌氧微生物会产生大量的甲烷和二氧化碳等小分子有机物，这些物质可以用于生产燃料和化工产品。

因此，厌氧生物处理不仅解决了废弃物处理问题，还为能源生产提供了新的途径。

再者，厌氧生物处理对环境的影响较小。

由于处理过程中不需要氧气，因此不会产生大量的氧化还原产物，对环境造成的污染较小。

同时，由于厌氧处理能够产生甲烷等可燃性气体，可以减少温室气体的排放，对气候变化产生积极影响。

厌氧生物处理能够促进农业废弃物的利用。

农业废弃物如畜禽粪便、秸秆等是丰富的有机资源，通过厌氧消化技术可以将其转化为能源和有机肥，促进农业废弃物的资源化利用。

厌氧生物处理具有高效性、能源产生、环境友好和促进农业废弃物利用等特点，使得它在废弃物处理、能源生产和环境保护等领域具有广泛的应用前景。

然而，厌氧生物处理也存在一些挑战，如启动慢、对水质和气候的适应性差等问题，需要进一步研究和改进。

未来，随着科技的进步和环保意识的增强，厌氧生物处理将在更多领域得到应用和发展。

污水厌氧生物处理的新工艺——IC厌氧反应器引言随着城市化进程的加快，污水处理已成为一个重要的环境问题。

厌氧生物处理作为一种污水处理技术，通过微生物的作用将有机污染物转化为无机物，具有节能、环保等优点。

然而，传统厌氧生物处理工艺存在处理效率低、效果差等问题，因此研发新型的厌氧生物处理工艺势在必行。

浅谈运用厌氧与好氧生化工艺处理氨氮总氮氨氮和总氮是水体中常见的污染物，对环境和生物造成严重的危害。

常用的处理氨氮和总氮的生化工艺包括厌氧处理和好氧处理。

本文将对这两种生化工艺进行浅谈。

厌氧处理是利用厌氧菌将有机物和氨氮转化为甲烷、二氧化碳和硫化氢等产物的过程。

厌氧生化处理氨氮的主要机理是厌氧菌通过硝酸盐的还原反应将氨氮转化为亚硝酸盐，进一步还原生成氮气。

在该过程中，厌氧菌可以利用有机物作为电子供体，也可以利用无机物（如硫酸盐和硫化物）作为电子供体。

厌氧处理的优点是产生的有机物和能量可以进一步利用，如甲烷可以作为能源利用，同时还能减少处理过程中的氧需求。

但是，厌氧处理过程相对较慢，需要较长的处理时间。

好氧处理是利用好氧菌将有机物和氨氮氧化为二氧化碳和水的过程。

好氧生化处理氨氮的机理是好氧菌通过氨氧化反应将氨氮转化为亚硝酸盐，然后再通过硝化反应将亚硝酸盐转化为硝酸盐。

在该过程中，好氧菌需要充足的氧气供应来完成氧化反应。

好氧处理的优点是反应速度相对较快，处理效果较好，适用于对水质要求较高的情况。

但是，好氧处理过程需要供应大量的氧气，增加了处理设备和运行成本。

在实际应用中，通常将厌氧处理和好氧处理结合起来进行废水的综合处理。

首先进行厌氧处理，通过将氨氮还原为亚硝酸盐以减少氨氮的浓度，然后再进行好氧处理，将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，进一步降低氨氮和总氮的浓度。

这种联合处理的好处是可以充分利用两个过程的优势，提高处理效率，同时减少废水中的氮污染物。

除了厌氧和好氧生化工艺外，还可以采用生物膜工艺进行氨氮和总氮的处理。

生物膜工艺是利用生物膜固定好氧菌和厌氧菌来处理废水，通过菌膜上的各类菌的协同作用，将废水中的有机物和氮污染物转化为无害物质。

生物膜工艺相比传统的生化工艺有更高的处理效率和更好的稳定性，适用于处理高浓度氨氮和总氮的废水。

综上所述，厌氧和好氧生化工艺是常用的处理氨氮和总氮的方法，可以根据不同的水质和处理要求选择合适的工艺组合。

（2）升流式厌氧污泥床(UASB) • 该工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污 泥法的双重特点，作为能够将污水中的 污染物转化成再生清洁能源——沼气的 一项技术。对于不同含固量污水的适应 性也强，且其结构、运行操作维护管理 相对简单，造价也相对较低，技术已经 成熟，正日益受到污水处理业界的重视 ，得到广泛的欢迎和应用。
ABR反应器示意图
⑥厌氧迁移式污泥床反应器（AMBR）
• AMBR工艺类似ABR工艺,在每个隔室里增加了机 械搅拌,通过周期性改变进出水的方向来保持大 量的污泥,使每个上流式污泥床保持一致。有实 验证明，AMBR处理工艺在15℃和20℃时处理脱 脂牛奶,水力停留时间4~12h,有机负荷为 1·0~3·0kgCOD/m3·d,在更高COD负荷,在15℃时 COD的去除率为59%;在20℃时,COD负荷为1·0~2·0 kg COD/m3·d COD的去除率为80~95%。
注：(a)EGSB; (b)IC; ©UFB 第三代反应器结构示意图
④ASBR反应器
• ASBR法的主要特征是以序批式间歇的方 式运行,通常由一个或几个ASBR反应器组 成.运行时,废水分批进入反应器,与其中的 厌氧颗粒污泥发生生化反应,直到净化后 的上清液排出,完成一个运行期。ASBR法 一个完整的运行操作周期按次序应分为四 个阶段:进水期、反应期、沉降期和排水 期,如下图所示：
五、现代厌氧反应器技术的发展方向
5.1 两相或多级厌氧处理技术
第三代厌氧反应器特点比较
• 厌氧反应器的处理效率主要决定于反应器所能保有的 微生物浓度及其生化反应速率,而传质条件对生化反应 速率起着重要的作用。针对这些因素，新一代的反应 器具有一些共同的特性: • 1)微生物均以颗粒污泥固定化的方式存在于反应器中, 单位容积达微生物持有量更高; • 2)能承受更高的水力负荷,具有较高的有机污染物净化 效能; • 3)具有较大的高径比,占地面积小,动力消耗小; • 4)颗粒污泥与有机物之间具有更好的传质,使反应器的 处理能力大大提高. • 他们也具有各自的特点，也有各自的不足，具体见下 表：

04 好氧生物处理法与厌氧生 物处理法的比较
处理过程比较
反应条件
好氧生物处理法在有氧条件下进行，而厌氧生物处理法在无氧条件 下进行。
微生物种类
好氧生物处理法主要利用好氧微生物，如细菌和真菌，而厌氧生物 处理法主要利用厌氧微生物，如甲烷菌。
反应速度
好氧生物处理法的反应速度较快，而厌氧生物处理法的反应速度较 慢。
处理效果比较
污染物去除效率
剩余污泥
好氧生物处理法对有机物和氨氮的去 除效率较高，而厌氧生物处理法对有 机物和硫化物的去除效率较高。
Hale Waihona Puke 好氧生物处理法产生的剩余污泥较少， 而厌氧生物处理法产生的剩余污泥较 多。
能源利用
厌氧生物处理法可以产生甲烷作为能 源，而好氧生物处理法则没有这种能 源利用方式。
应用范围比较
适用条件
好氧生物处理法适用于处理可生化性较好的废水，而厌氧生物处理法适用于处理高浓度 有机废水。
能源需求
好氧生物处理法需要消耗大量的氧气，而厌氧生物处理法则不需要氧气。
适用领域
好氧生物处理法广泛应用于城市污水处理和工业废水处理领域，而厌氧生物处理法则广 泛应用于农业废弃物和城市垃圾等有机废弃物资源化利用领域。
厌氧微生物主要包括产酸菌和产甲烷菌，产酸菌将有机物转化为酸和醇，产甲烷 菌将酸和醇转化为甲烷和二氧化碳。
厌氧生物处理法的应用场景
厌氧生物处理法适用于处理高浓度有机废水、低浓度有机 废水、中低浓度有机废水等。
厌氧生物处理法在能源回收方面具有较大潜力，可将产生 的甲烷进行燃烧或发电，实现能源的循环利用。
对于某些有机物去除效果不佳。
处理效果不稳定
02
受水质、温度等因素影响较大。

1)厌氧生物处理的早期目的和过程
2、气化阶段： 有机酸、醇、醛等中间产物在甲烷菌的作用下转化为生物气，也可称消化气，主体是CH4，因此气化阶段常称甲烷化阶段。该阶段除产生CH4外，还产生CO2和微量H2S。
1)厌氧生物处理的早期目的和过程
液化阶段： 兼性厌氧菌作用，大量氢产生，也称氢发酵阶段，有机酸大量积累，pH迅速下降，污泥带有粘性，呈灰黄色，并发出恶臭，污泥称为酸性发酵污泥。 气化阶段： 专性厌氧菌作用，需隔绝光和空气，最佳pH值7.2-7.5，有机酸浓度不超过2000mg/L，最佳50－500mg/L， 碱度不应超过5000mg/L，最佳2000－3000mg/L 污泥呈黑色，稳定不易腐化，无甚恶臭，易于脱水，这种污泥成为熟污泥或消化污泥。
早期的厌氧处理研究主要针对污泥消化，即将污泥中的固态有机物降解为液态和气态的物质。 污泥的消化过程明显分为两个阶段：固态有机物先液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；整个过程历时半年以上。
1)厌氧生物处理的早期目的和过程
1、液化阶段 最显著的特征是液态污泥的PH值迅速下降，不到10天，降到最低值(例如在室温下，露在空气中的食物几天内就变馊发酸)，所以又称酸化阶段。 污泥中的固态有机物如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和C02、H2、NH3、H2S等气体分子。由于转化产物中有机酸是主体，所以导致PH值下降。 又由于产生的NH3溶解于水后产生的NH4OH具有碱性，产生中和反应并经过长时间的过程后使PH值回升，并进入气化阶段。
2、酸碱度、pH值
三、厌氧消化的影响因素与控制要求
厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态下运行。最适pH值为7.0～7.2，pH6.6～7.4较为适宜。 pH值和温度是影响甲烷细菌生长的两个重要环境因素。 影响微生物对营养物的吸收； pH强烈地影响酶的活性，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。

简述好氧生化处理与厌氧生化处理好氧生化处理和厌氧生化处理是两种常见的污水处理方法。

好氧生化处理是指在氧气存在的情况下，利用微生物将有机物质分解为无机物质的过程。

而厌氧生化处理则是在缺氧或无氧的情况下，利用厌氧微生物将有机物质分解为无机物质的过程。

下面将分别介绍这两种处理方法的原理、优缺点以及应用场景。

一、好氧生化处理好氧生化处理是一种利用好氧微生物将有机物质分解为无机物质的过程。

在好氧条件下，微生物通过氧化反应将有机物质分解为二氧化碳、水和微生物生物质等无机物质。

好氧生化处理的主要优点是处理效果稳定，处理效率高，处理后的水质好，适用于处理有机物质浓度较高的污水。

但是，好氧生化处理需要大量的氧气供应，因此能耗较高，处理成本也较高。

好氧生化处理的应用场景主要包括城市污水处理厂、工业废水处理厂等。

在城市污水处理厂中，好氧生化处理通常是在初级处理和中级处理之后进行的，用于进一步降解有机物质，提高水质。

在工业废水处理厂中，好氧生化处理通常是在生化处理的前期进行的，用于降解有机物质，减轻后续处理的负担。

二、厌氧生化处理厌氧生化处理是一种利用厌氧微生物将有机物质分解为无机物质的过程。

在缺氧或无氧条件下，厌氧微生物通过还原反应将有机物质分解为甲烷、二氧化碳、硫化氢等无机物质。

厌氧生化处理的主要优点是能耗低，处理成本较低，同时还能产生甲烷等可再生能源。

但是，厌氧生化处理对环境条件要求较高，处理效果不稳定，处理效率也较低。

厌氧生化处理的应用场景主要包括农村生活污水处理、有机废弃物处理等。

在农村生活污水处理中，厌氧生化处理通常是在初级处理之后进行的，用于降解有机物质，同时还能产生甲烷等可再生能源。

在有机废弃物处理中，厌氧生化处理通常是在前期进行的，用于降解有机物质，减轻后续处理的负担。

好氧生化处理和厌氧生化处理是两种常见的污水处理方法。

好氧生化处理适用于处理有机物质浓度较高的污水，处理效果稳定，但处理成本较高；厌氧生化处理适用于处理有机物质浓度较低的污水，能耗低，但处理效果不稳定。

污水处理工艺流程之生化处理好氧与厌氧处理在污水处理工艺中，生化处理是一种常见且有效的处理方法。

生化处理将有机物质在微生物的作用下转化为无机物质，达到净化水质的目的。

在生化处理中，又包括了好氧处理和厌氧处理两种不同的工艺流程。

1. 好氧处理好氧处理是指在富氧条件下进行生物降解的过程。

工艺流程如下：（1）进水调节：首先需要对进水进行调节，包括调节 pH 值、温度等。

（2）初级处理：通过格栅、沉砂池等设备将较大的悬浮物和沉淀物去除，进一步净化水质。

（3）曝气池：将初级处理后的污水引入曝气池，通过机械曝气或其他方式向污水中注入空气，提供氧气供微生物进行生物降解反应。

在曝气池中，微生物利用有机物进行生长和繁殖，降解污水中的有机物质。

（4）二沉池：曝气池处理后的污水进入二沉池，通过净水板或斜板等装置将浮性悬浮物和生物絮凝物与水进行分离，产生污泥。

（5）污泥处理：从二沉池中获得的污泥，经过浓缩、脱水等处理措施，得到污泥饼或污泥液体，进一步处理。

2. 厌氧处理厌氧处理是指在无氧或缺氧条件下进行生物降解的过程。

工艺流程如下：（1）进水调节：同样需要对进水进行调节，以适应厌氧处理的环境要求。

（2）厌氧池：将进入的污水引入厌氧池，通过提供适宜的温度、容器内部的混合等条件，为厌氧微生物提供合适的生存环境。

在厌氧池中，厌氧微生物通过厌氧降解有机物质，产生甲烷等有价值的产物。

（3）沉淀池：经过厌氧处理的污水进入沉淀池，通过沉淀和分离，将产生的污泥与水进行分离，进一步净化水质。

（4）厌氧消化池：从沉淀池中获得的污泥，进一步经过厌氧消化池的处理，将污泥中的有机物质进行分解，释放出可再生的有机产物。

综上所述，生化处理中的好氧处理和厌氧处理是常见的工艺流程。

好氧处理适用于需要大量氧气供应的环境，能够有效地降解有机物质；而厌氧处理则适用于无氧或缺氧环境下的处理，能够产生有价值的产物。

无论是好氧处理还是厌氧处理，都需要合理调节进水的水质和控制处理过程中的条件，以保证处理效果的达到。

4）但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备 ； 6）厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离
的缺点
3.3 上流式厌氧污泥床反应器
• 上流式厌氧污泥床反应器（upflow anaerobic sludge blanket reactor)，简称UASB反应器， 由荷兰的G. Lettnga等人在70年代初研制开发的 。反应器经历了360L、6m3、30m3、200m3的 逐次放大，至今最大的设备容积已达5500m3。
• 污泥床内有短流现象发生，影响设备的处 理能力，不适于处理高悬浮物固体浓度的 废水 ；
• 对水质和负荷较敏感，缓冲能力小，要求 进水和负荷要相对稳定，管理要求更高。
UASB反应器一般不能去除废水中的氮和 磷，故在处理高、中等浓度的废水时，宜 采用厌氧－好氧串联工艺，即用UASB反应 器去除废水中大部分含碳有机物作为预处 理，用好氧处理设备去除残余的含碳有机 物和氮、磷等物质。
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 ℃ ）
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）

厌氧生物处理
厌氧生物处理
水解可以部分实现对难生物降解有机物的分解, 促进后续处理过程的生物有效性, 故对难降解废水可以预置厌氧反应器. Water Pollution Control Engineering 温度,停留时间对水解速率常数Kh的影响
温度(℃)
15
60
15
60
15
60
15
0
0
0.03
0.018
废水厌氧生物处理反应器
第三节
第一代厌氧反应器：第一代厌氧反应器由于无法对水力停留时间和污泥停留时间分离, 造成处理废水的停留时间至少需要20～30d, 因此处理污水效率低.
A
第二代厌氧反应器： 50 年代-厌氧接触工艺，60 年代-厌氧滤池 (AF), 70年代-UASB 反应器, 标志着厌氧反应器的研究进入了新的时代.以这些反应器为代表的第二代厌氧反应器的共同特点,就是实现了污泥停留时间与水力停留时间相分离,从而提高了反应器内污泥的浓度.
Water Pollution Control Engineering
厌氧生物处理
产甲烷菌：严格厌氧菌。
01
对环境的条件要求比较苛刻, 对pH, 温度, 氧, 有毒物质浓度等较敏感.
02
厌氧生物处理
厌氧生物处理
厌氧微生物与好氧微生物参数的比较
细菌类型
世代时间d
Y(VSS/COD)
Kmax(gCOD/gVSS·d)
S底物浓度, X污泥浓度, Y厌氧产率系数, kd厌氧的内源代谢系数.
5 废水厌氧生物处理动力学简介 好氧的动力学方程仍适用,厌氧生化反应动力学方程:
厌氧生物处理
废水厌氧生物处理工艺流程
第二节
厌氧生物处理

1、废水厌氧生物处理：是指才无分子氧条件下通过厌氧微生物和兼氧微生物的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化为甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。

主要包含三大类群的细菌：水解产酸菌、产氢产乙酸菌、产甲烷细菌。

2、厌氧生化法较好氧生化法的优缺点优点1）应用范围广：好氧法因供氧限制一般只适用于中低浓度有机废水的处理，而厌氧法及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来说是难降解的，但对于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燃料等。

2）能耗低。

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加，而厌氧发不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源。

废水有机物达到一定浓度后，沼气所产生的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。

有机物浓度越高，剩余能量越多。

一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。

3）负荷高。

通常好养发的有机容积负荷为2~4kgBOD/（m3•d）,二厌氧法为2~10kgBOD/（m3•d），高的可达到50 kgBOD/（m3•d）.4）剩余污泥量少，其浓缩性、脱水性良好，易于处理。

好氧法每去除1kgCOD 将产生0.25kg~0.6kg生物量，而厌氧法去除1kgCOD只产生0.002kg~0.1kg 生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5%~20%。

同时，消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。

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、饲料或饵料使用。

5）营养物质需要量较少。

好氧法一般要求BOD：N：P为100:5:1，而厌氧法的BOD：N：P为100:2.5:0.5，对处理氮、磷缺乏的工业废水时所需偷家的营养盐量较少。

6）厌氧处理过程中有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。

7）厌氧活性污泥可长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。

厌氧生物处理法废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术改革，过去，它在构筑物型式上主要采用普通消化池，由于存在水力停留时间长、有机负荷低等缺点，较长时期限制了它在废水处理中的应用。

70年代以来，世界能源短缺日益突出，从节约和利用能源上考虑，废水厌氧处理技术受到重视，开发了各种新型处理工艺和设备，大大提高了厌氧反应器内活性污泥的持留量，使处理时间大大缩短，处理效率有了很多提高。

目前，厌氧生化法不仅可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也可用于处理中、低浓度有机废水，包括城市污水。

厌氧生物处理与好氧生物处理相比具有下列优点：（1）应用范围广。

好氧法因供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水的处理。

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。

（2）能耗低。

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，而且产生的沼气能量可以抵偿消耗能量。

（3）负荷高。

通常好氧法的有机容积负荷（BOD）为2～4Kg（m3·d），而厌氧法为2～10Kg（m3·d）。

（4）剩余污泥量少，且污泥浓缩、脱水性良好。

好氧法每去除1KgCOD将产生0.4～0.6Kg生物量，而厌氧法去除1KgCOD只产生0.02～0.1Kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％～20％.此外，消化污泥在卫生学上和化学上都是较稳定的，因此剩余污泥的处理和处置简单，运行费用低，甚至可作为肥料利用。

（5）氮、磷营养需要量较少。

好氧一般要求BOD：N：P 为100：5：1，而厌氧法要求的BOD：N：P为100：2.5：0.5，因此厌氧法对氮磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐较少。

（6）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。

（7）厌氧活性污泥可以长期储存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运行，在停止运行一段时间后，能较迅速启动。

厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素一、厌氧生化法的基本原理废水厌氧生物处理是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;因而粗略地将厌氧消化过程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,如下图所示：24% 28%CH4 52% 72%乙酸1水解酸化 2产氢产乙酸 3产甲烷第一阶段为水解酸化阶段;复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等;这个阶段主要产生较高级脂肪酸;含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外,在水中部分电离,形成NH4HCO3 ,具有缓冲消化液PH值的作用;第二阶段为产氢产乙酸阶段;在产氢产乙酸细菌的作用下,第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2 ,在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2 ;第三阶段为产甲烷阶段;产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化成甲烷 ;虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段,但是在厌氧反应器中,三个阶段是同时进行的,并保持某种程度的动态平衡;这种动态平衡一旦被PH 值、温度、有机负荷等外加因素所破坏,则首先将使产甲烷阶段受到抑制,其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化,甚至会导致整个厌氧消化过程停滞;二、影响厌氧处理效果的因素水解产酸细菌和产氢产乙酸细菌,可统称为不产甲烷菌,它包括厌氧细菌和兼性细菌,尤以兼性细菌居多;与产甲烷菌相比,不产甲烷菌对PH 值、温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性,且其增殖速度快;而产甲烷菌是一群非常特殊的、严格厌氧的细菌,它们对环境条件的要求比不产甲烷菌更严格,而且其繁殖的世代期更长;因此,产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物,产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤;1、温度条件温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一;各种产甲烷菌的适应温度区域不一致,而且最适温度范围较小;根据产甲烷菌适宜温度条件的不同,厌氧法可分为常温厌氧消化10—30℃、中温厌氧消化35—38℃和高温厌氧消化50—55℃三种类型;温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用;应尽可能采取一定的控温措施,温度变化幅度不超过2—3℃/h ;然而,温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本性的破坏,温度一经恢复到原来水平时,处理效率和产气量也随之恢复,只是温度降低持续的时间较长时,恢复所需的时间也相应延长;2、PH值每种微生物可在一定的PH值范围内活动,产酸细菌对酸碱度不及产甲烷细菌敏感,其适宜的PH值范围较广,在—之间;产甲烷菌要求环境介质PH值在中性附近,最适PH值为— ,—较为适宜 ;由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行,故为了维持平衡,避免过多的酸积累,常保持反应器内的PH值在—最好在—的范围内;PH值条件失常,首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受抑制,使产酸过程所形成的有机酸不能被正常地代谢降解,从而使整个消化过程的各阶段间的协调平衡丧失;若PH值降到5以下,对产甲烷菌毒性较大,同时产酸作用本身也受抑制,整个厌氧消化过程即停滞;即使PH值恢复到左右,厌氧装置的处理能力仍不易恢复；而在稍高的PH值时,只要恢复中性,产甲烷菌能较快地恢复活性;所以,厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态下运行;3、氧化还原电位无氧环境无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一;产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感,这是因为它不象好氧菌那样具有过氧化氢酶;对厌氧反应器介质中的氧浓度可根据其与电位的关系来判断,即由氧化还原电位来表达;研究表明,产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还原电位不能高于-330mV,相当于×1056L水中有1mol氧;可见产甲烷菌对介质中分子态氧极为敏感;在厌氧消化全过程中,不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成,氧化还原电位为+— V；而在产甲烷阶段,氧化还原电位须控制为 V— V中温消化与—高温消化,常温消化与中温消化相近;4、有机负荷在厌氧法中,有机负荷通常指容积有机负荷,简称容积负荷,即消化器单位有效容积每天接受的有机物量kgCOD/m3·d;也有用污泥负荷表达的,即kgCOD/kg污泥·d ;有机负荷是影响厌氧消化效率的一个重要因素,直接影响产气率和处理效率;在一定范围内,随着有机负荷的提高,产气率即单位重量物料的产气量趋向下降,而消化器的容积产气量则增多,反之亦然;对于具体应用场合,若进料的有机物浓度一定,有机负荷的提高意味着停留时间缩短,则有机物分解率将下降,势必使单位重量物料的产气量减少;但因反应器相对的处理量增多了,单位容积的产气量将提高;厌氧处理系统正常运转取决于产酸与产甲烷反应速率的相对平衡;一般产酸速度大于产甲烷速度,若有机负荷过高,则产酸率将大于用酸产甲烷率,挥发酸将累积而使PH值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行,严重时产甲烷作用停顿,系统失败,并难以调整复苏;此外,若有机负荷过高,则过高的水力负荷还会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率;相反,若有机负荷过低,物料产气率或有机物去除率虽可提高,但容积产气量降低,反应器容积将增大,使消化设备的利用效率降低,投资和运行费用提高;有机负荷值因工艺类型、运行条件以及废水废物的种类及其浓度而异;在通常的情况下,常规厌氧消化工艺中温处理高浓度工业废水的有机负荷为2—3 kgCOD/m3·d,在高温下为4—6 kgCOD/m3·d ;上流式厌氧污泥床反应器ＵＡＳＢ、厌氧滤池、厌氧流化床等新型厌氧工艺的有机负荷在中温下为5—10kgCOD/m3·d,ＩＣ或ＥＧＳＢ等新型厌氧工艺的有机负荷在中温下可达１０－30kgCOD/m3·d;5、厌氧活性污泥厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成;厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系;性状良好污泥是厌氧消化效率的基本保证;厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉淀性能;厌氧活性污泥的作用效能,主要取决于活微生物的比例及其对底物的适应性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不产甲烷菌数量相适应的水平;厌氧活性污泥的沉淀性能,是指污泥混合液在静止状态下的沉降速度,它与污泥的凝聚性有关,与好氧处理一样,也可用SVI衡量;在上流式厌氧污泥床反应器中,当其SVI为15—20ml/g时,污泥具有良好的沉淀性能;厌氧处理时,废水中的有机物主要靠活性污泥中的微生物分解去除,故在一定的范围内,活性污泥浓度愈高,厌氧消化的效率也愈高;但至一定程度后,效率的提高不再明显;这主要因为：①厌氧污泥的生长率低、增长速度慢,积累时间过长后,污泥中无机成分比例增高,活性降低；②污泥浓度过高,有时易于引起堵塞而影响正常运行;6、搅拌与混合混合搅拌也是提高消化效率的工艺条件之一;没有搅拌的厌氧消化池,池内料液常有分层现象;通过搅拌可消除池内梯度,增加食料与微生物之间的接触,避免产生分层,促进沼气分离;搅拌的方法有：机械搅拌器搅拌法；消化液循环搅拌法；沼气循环搅拌法等;其中沼气循环搅拌,还有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的底物被细菌利用,提高甲烷的产量;7、废水的营养比厌氧微生物的生长繁殖需按一定的比例摄取碳、氮、磷以及其他微量元素;工程上主要控制进料的碳、氮、磷比例,因为其他营养元素不足的情况较少见;不同的微生物、在不同的环境条件下所需的碳、氮、磷比例不完全一致;一般认为,厌氧进水中碳：氮：磷控制为200—300：5：1为宜;此比值大于好氧进水时的100：5：1 ,这与厌氧微生物对碳素养分的利用率较好氧微生物低有关;在碳、氮、磷比例中,碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要;研究表明,合适的C/N为10—18：1 ;在厌氧处理时提供氮源,除满足合成菌体所需之外,还有利于提高反应器的缓冲能力;若氮源不足,即碳氮比太高,则不仅厌氧菌增殖缓慢,而且消化液的缓冲能力降低,PH值容易下降;相反,若氮源过剩,即碳氮比太低,氮不能被充分利用,将导致系统中氨的过分积累,PH值上升至以上,而抑制产甲烷菌的生长繁殖,使消化效率降低;8、有毒物质厌氧系统中的有毒物质会不同程度地对过程产生抑制作用,这些物质可能是进水中所含成分,或是厌氧菌代谢的副产物,通常包括有毒有机物、重金属离子和一些阴离子等;对有机物来说,带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构,往往具有抑制性;重金属被认为是使反应器失效的最普通及最主要的因素,它通过与微生物酶中的巯基、氨基、羧基等相结合,而使酶失活,或者通过金属氢氧化物凝聚作用使酶沉淀;。

③当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，pH＞7.5是碱性发 酵状态，是低效发酵状态。 Ⅲ、温度控制——发酵要求较高的温度，每去除8000mg/L的COD 所产沼气，能使水温升高10℃，一般工艺设计中温消化30～35℃。 Ⅳ、pH的控制——当液料pH＜6.5或高于8.0，则要调整液料pH。 pH＜6.8～7，应减少有机负荷率， pH＜6.5，应停止加料，必要时加入石灰中和。
二、 厌氧反应器
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。

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：池内机械搅拌；沼气搅拌； 循环消化液搅拌。


二、厌氧消化原理




1、厌氧消化的生化阶段 第Ⅰ阶段——水解产酸阶段 污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、 炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、 脂肪水解生成氨和胺，多肽等（所以有的书又把水解产酸分为二个阶段）。 第Ⅱ阶段——厌氧发酵产气阶段 第（1）阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷 菌的作用下，通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以 在水解酸化阶段COD、BOD值变化不很大，仅在产气阶段由于构成COD或 BOD 的有机物多以CO2和H4的形式逸出，才使废水中COD、BOD明显下降。

厌氧处理技术现状及发展趋势摘要：厌氧生物处理技术是在厌氧条件下,利用厌氧微生物降解作用将有机污染物转化为甲烷、水、二氧化碳、硫化氢和氨等复杂的生化过程。

厌氧生物处理技术在污水处理中的应用己有一个多世纪,其中厌氧反应器是该处理技术发展最快的领域之一。

本文简介了污泥厌氧消化技术的情况，对该技术在国内外的主要研究进展和应用现状做了较详细的描述;提出了国内的污泥厌氧消化技术研究重点,展望了该技术的发展趋势。

关键词：厌氧处理技术；现状；发展趋势1 厌氧生物反应器的发展历程1.1第一代厌氧反应器第一代厌氧生物反应器的典型特征是没有专门的污泥持留机制。

以传统消化器和高速消化器为典型代表。

传统厌氧消化器没有设置加热和搅拌装置，存在易分层、效率低的缺陷。

废水从池子一端连续输入，从另一端连续输出，由于泥水分层，基质与微生物接触不良，容积效能较低。

1.2第二代厌氧反应器第二代厌氧生物反应器的典型特征是设置了专门的污泥持留机制，以厌氧接触（AC）反应器、厌氧滤池(AF)、上流式厌氧污泥床(UASB)反应器为典型代表。

其主要特点有：SRT长于HRT，装置内生物量很高。

厌氧接触（AC）反应器由于厌氧微生物生长较慢，分离流失污泥以延长成为提高反应器效能的关键。

Shrorfer在高效厌氧消化器后增设了沉淀池，用以分离流失污泥并将其返回至反应器内，实现HRT与SRT分离，由此诞生了厌氧接触消化器。

在厌氧接触反应器中，废水先进入消化池与回流的厌氧污泥相混合，废水中的有机物被厌氧污泥所吸附、分解，厌氧反应所产生的沼气由顶部排出；消化池于沉淀池内完成固液分离，上清液由沉淀池排出，同时将部分污泥回流至厌氧消化池，部分作为剩余污泥进行处置。

上流式厌氧污泥床USAB反应器：在USAB反应器中，有机废水由底部布水器进入反应器，然后经过颗粒污泥床以及悬浮污泥层后继续向上流动。

此过程中，有机废水与污泥充分接触，废水中部分有机物最后被转化为沼气。

产生的沼气以气泡的形式上逸，并将反应器内污泥向上托起，最终致使污泥床发生膨胀。