废水厌氧生物处理原理及工艺

污水处理AO工艺介绍

污水处理是指将含有各种污染物质的废水经过一系列的物理、化学和生物处理过程，使其达到国家和地方规定的排放标准，以保护环境和人类健康。在污水处理过程中，AO工艺是一种常用的处理方法，本文将详细介绍AO工艺的原理、工艺流程和应用案例。

一、AO工艺原理

AO工艺是一种组合了好氧和厌氧处理过程的生物处理工艺。它利用好氧微生物和厌氧微生物的共同作用，将废水中的有机物质和氨氮等污染物转化为无害的物质。AO工艺包括两个主要的处理单元，即好氧池和厌氧池。

好氧池中，废水中的有机物质被好氧微生物氧化为二氧化碳和水，同时氨氮也被氧化为硝酸盐。厌氧池中，硝酸盐被厌氧微生物还原为氮气，并同时产生一定量的亚硝酸盐。通过好氧和厌氧两个阶段的处理，AO工艺能够有效去除废水中的有机物质和氨氮，达到排放标准。

二、AO工艺工艺流程

AO工艺的处理流程普通包括进水、预处理、好氧处理、厌氧处理、沉淀和出水等步骤。下面将详细介绍每一个步骤的具体内容。

1. 进水：将污水通过管道引入处理系统，进入预处理单元。

2. 预处理：在预处理单元中，通过物理和化学方法去除废水中的大颗粒悬浮物、油脂和固体颗粒等，以减少对后续处理单元的影响。

3. 好氧处理：将经过预处理的废水引入好氧池中，通过曝气装置向废水中供氧，促进好氧微生物的生长和代谢。好氧微生物将废水中的有机物质氧化为二氧化碳和水，同时氨氮被氧化为硝酸盐。 4. 厌氧处理：经过好氧处理的废水进入厌氧池，厌氧微生物利用废水中的硝酸盐作为电子受体，将其还原为氮气。同时，亚硝酸盐也会产生。

5. 沉淀：经过厌氧处理的废水进入沉淀池，在此处停留一段时间，使废水中的悬浮物和沉淀物沉淀下来，形成污泥。

6. 出水：经过沉淀后的废水经过过滤等处理，去除残留的悬浮物和污泥颗粒，最终得到符合排放标准的清洁水。

三、AO工艺应用案例

AO工艺在污水处理领域广泛应用，以下是一个典型的应用案例。

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CH4和CO2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、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。 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、H2、CO2 其它产物

细菌细胞 CO2、CH4 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；

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）；因而，Bryant提出了厌氧消化过程的“三阶段理论”：

厌氧污水处理

厌氧污水处理是一种常见的污水处理方法，主要用于处理含有高浓度有机物的废水。本文将详细介绍厌氧污水处理的工艺流程、原理及其应用领域。

一、厌氧污水处理的工艺流程

1. 预处理：将原始废水经过预处理工艺，去除大颗粒悬浮物、沉淀物和油脂等杂质。预处理可以采用物理方法如格栅、沉砂池和油水分离器等，也可以采用化学方法如中和、混凝和絮凝等。

2. 厌氧消化：经过预处理后的废水进入厌氧消化池，废水在此处被厌氧微生物分解为甲烷和二氧化碳等产物。厌氧消化是通过微生物的代谢作用来降解有机物质，产生可再生能源。

3. 沉淀：厌氧消化产生的污泥含有大量的微生物和有机物，需要通过沉淀来分离出清水。沉淀池中，污泥沉淀至底部形成淤泥层，清水从上部流出。

4. 滤池：经过沉淀后的清水进入滤池进行进一步处理。滤池通常采用生物滤池，其中填料上生长着厌氧微生物，这些微生物能够进一步降解有机物质。

5. 深度处理：滤池处理后的水质仍然含有一定量的有机物和微生物。为了进一步提高水质，可以采用深度处理技术，如活性炭吸附、臭氧氧化和紫外线消毒等。

6. 出水：经过深度处理后，废水的有机物和微生物被有效去除，出水达到国家排放标准要求，可以直接排放或用于灌溉、冲洗等非饮用水用途。

二、厌氧污水处理的原理

1. 厌氧消化原理：厌氧消化是在缺氧的条件下进行的微生物降解过程。厌氧微生物通过发酵代谢有机物质，产生甲烷和二氧化碳等气体。厌氧消化的主要原理是有机物质的降解过程中，产生的甲烷可用作能源利用。 2. 沉淀原理：沉淀是利用重力作用，将废水中的悬浮物和污泥分离出来的过程。在沉淀池中，废水停留一段时间，悬浮物和污泥沉降至底部形成淤泥层，清水从上部流出。

3. 滤池原理：滤池是利用滤料上的微生物降解废水中的有机物质。填料上的微生物通过吸附、降解和氧化等作用，将有机物质转化为无机物质。

4. 深度处理原理：深度处理是通过进一步的物理、化学和生物过程，去除废水中的有机物和微生物。活性炭吸附可以去除废水中的有机物质，臭氧氧化和紫外线消毒可以杀灭废水中的微生物。

厌氧+人工湿地工艺原理

厌氧+人工湿地工艺是一种常用于废水处理的技术，它结合了厌氧和人工湿地的优点，能够高效地去除废水中的污染物。下面将介绍厌氧+人工湿地工艺的原理。

1. 厌氧处理单元：

厌氧处理是厌氧+人工湿地工艺的核心部分。在厌氧处理单元中，利用厌氧微生物将有机污染物转化为甲烷等可回收能源，同时去除废水中的大部分有机污染物。厌氧反应器中的厌氧微生物是在缺氧条件下生活和繁殖的，他们通过产生乙酸、甲醇等中间产物将有机物降解为甲烷。

2. 人工湿地单元：

人工湿地是另一个重要的处理单元。它是由填充介质、湿地植被等构成的人工湿地系统。废水首先通过这一单元，通过与植物根系和介质相互作用进行物理、化学和生物反应，达到去除废水中的污染物的目的。

3. 厌氧+人工湿地的优点：

厌氧+人工湿地工艺相比于传统的废水处理方法具有以下优点：

- 高效去除有机污染物：厌氧处理单元能够将废水中的有机污染物转化为可回收能源，大大提高了废水处理的效率。

- 低能耗：厌氧处理单元产生的甲烷等可回收能源可以被利用，从而降低了废水处理的能耗。

- 降低化学品使用：相比于传统的废水处理方法，厌氧+人工湿地工艺对化学品的使用量更少，更环保。

- 自主维护：人工湿地系统中的植物和微生物能够自主地进行自养修复，无需额外的人工维护。

通过厌氧+人工湿地工艺，我们可以将废水中的有机污染物高效地去除掉，同时降低能耗和化学品使用量，实现废水的可持续处理。