废水厌氧生物处理讲述.pptx

环 境 生 物 技 术 第七章 污水的厌氧生物处理 第一节 概述 第二节 厌氧生物处理的基本原理 第三节 污水的厌氧生物处理方法 第四节 厌氧和好氧技术的联合运用 污水生物处理 第一节 概述 第一节 概述 1. 定义 厌氧生物法也称厌氧消化法或厌氧发酵法。是在无氧条件下，通过厌氧微生物（anaerobic microbes）(兼性菌和厌氧菌)的代谢作用降解污泥和废水中的有机污染物，分解的终产物主要是沼气(CH4 和CO2)。 2. 发展历程 （1）早期发展 1881~1950年 厌氧生物处理法始于19世纪末。 1881年法国人Louis Mouras 将简易的沉淀池改进为污水处理构筑物，降解生活污水中的悬浮物 1895年出现的化粪池处理粪便污泥 1904年出现的双层沉淀池 1950年出现高效的、可加温和搅拌的厌氧消化反应池，加快了厌氧技术的发展。 以上，属于传统的厌氧反应器。 （2）第二代厌氧反应器 1955年开发了厌氧接触法新工艺，标志着现代厌氧反应器的开端。进一步推动了厌氧技术的应用和发展。 上世纪60年代末，McCarty等开发了厌氧生物滤池(AF) 1974年荷兰的Lettinga开发了上流式厌氧污泥床反应器（UASB）厌氧生物转盘、 UASB+ AF 。 （3）第三代厌氧反应器 1980年Switzenbaum等推出了厌氧附着膜膨胀床反应器（AAFEB）, 还有厌氧流化床（AFB）； 上世纪90年代后，出现了厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）、内循环反应器（IC）、升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）。 第二节 厌氧生物处理的基本原理 自上世纪30年代，厌氧消化过程被认为由不产甲烷的发酵性细菌和产甲烷的细菌 共同进行的两阶段过程。 酸性发酵阶段：发酵性细菌把复杂有机物进行水解发酵，形成脂肪酸、醇类、CO2和H2； 甲烷发酵阶段：由产甲烷菌将第一阶段的发酵产物转化为CH4和CO2。 1.两阶段理论： 参数 产甲烷菌 产酸菌 对pH的敏感性 敏感，最佳pH为6.8-7.2 不太敏感，最佳pH为5.5-7.0 氧化还原电位Eh -350mv（中温），-560mv（高温） -150~200mv 对温度的敏感性 最佳温度：30-38℃，50-55℃ 最佳温度：20-35℃ 在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌（non-menthanogens）和产甲烷细菌（methanogens）。 与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。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(fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌(acetogenic bacteria)和产甲烷细菌(methanogenic bacteria)的联合作用完成。参与消化的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌。 2.四阶段理论 1.水解阶段 碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解菌作用下转化为糖类、脂肪酸、氨基酸等小分子有机质； 2.发酵阶段 梭状芽胞杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等。 厌氧消化四阶段理论1979年由Bryant提出 复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段：水解阶段、发酵阶段（又称酸化 阶段）、产乙酸阶段、产甲烷阶段 3.产乙酸阶段 上一阶段的产物被进一步转化为了乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。 4.产甲烷阶段 乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用转化为甲烷以及甲烷菌的细胞物质；经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。 注意点 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。 上述四个阶段的反应速度依废水性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中，水解易成为速度限制步骤； 简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，产甲烷易成为限速阶段。 3.甲烷菌的微生物学特征 简介：甲烷菌属于古菌中的一类。 古菌（Archaeobacteria）与原核微生物及其接近。研究利用基因分析手段发现，有一些特点与真核微生物相同。 古菌的特点 形态：薄、扁平、直角几何形态； 细胞结构：组分特异性；含有内分子； 代谢：特殊的辅酶，代谢多