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第三章 废水厌氧生物处理技术 第一节 厌氧生物处理的基本原理 第二节 厌氧消化池 第三节 厌氧接触法 第四节 升流式厌氧污泥层反应器 第一节 厌氧生物处理的基本原理 一、厌氧生物处理过程及其特征 厌氧生物处理过程又称厌氧消化，是在厌氧条件下由多种微生物的共同作用，使有机物分解并生成CH4和CO2的过程。 厌氧分解过程 图3-2 厌氧生物处理的四阶段理论 （1967年，Bryant) 图3-3 厌氧生物处理的三阶段理论（1979年） 第一阶段：水解发酵阶段 水解 糖酵解 多糖 单糖 乙醇和脂肪酸 水解 脱氨基 蛋白质 氨基酸 脂肪酸和氨 第二阶段：产氢、产乙酸阶段，由产氢产乙酸 细菌将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为 乙酸、H2和CO2。 第三阶段：产甲烷阶段，由产甲烷细菌利用乙 酸、H2和CO2，产生甲烷。 厌氧生物处理的主要特征： 1. 能量需求大大降低，还可产生能量。 不需供氧，相反却能生产出沼气。 污泥产量极低。 厌氧微生物的增殖 速率比好氧微生物低得多。 对温度、pH等环境因素更为敏感。高 温厌氧菌和中温厌氧菌的适宜温度范 围分别为55 ℃和35 ℃左右。 4.处理后废水有机物浓度高于好氧处理。 厌氧微生物可对好氧微生物所不能降 解的一些有机物进行降解（或部分降解）。 6. 处理过程的反应较复杂。 二、厌氧消化微生物 （一） 发酵细菌（产酸细菌) 1.属别包括梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属和双歧杆菌属。 大多数为专性厌氧菌，也有大量兼性厌氧菌。 2.功能 通过胞外酶将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等。 （二）产氢产乙酸细菌 1.属别 包括互营单胞菌属、互营杆菌属、 梭菌属和暗杆菌属。 为绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。 2.功能 把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸 H2，反应如下： 乙醇：CH3CH2OH + H2O CH3COOH + 2H2 丙酸：CH3CH2COOH + 2H2O CH3COOH + 3H2 +CO2 丁酸：CH3CH2CH2COOH + 2H2O 2CH3COOH + 2H2 (三）产甲烷细菌 最常见的是：产甲烷杆菌、产甲烷球菌、产 甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌和产甲烷丝 菌等。 产甲烷菌都是绝对厌氧菌,在分类学上属于古细菌。 可分为两类： （1）利用乙酸产生甲烷 CH3COOH CH4 + CO2 (2) 利用H2和CO2合成CH4 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 三、厌氧微生物的培养 上世纪60年代末Hungate 开创了绝对厌氧微生物的培养技术。 (一）Hungate 滚管法 （二）充氮厌氧培养袋法 原理利用NaBH4或 KBH4与水反应生成氢气，在催化剂钯的作用下，H2与袋内的O2生成水。 （三）焦性没食子酸去氧法 在碱性溶液中。 （四）厌氧罐培养法 (五） 倒扣平板法 四、产甲烷菌－古细菌与 三原界系统 在对各大类生物的16SrRNA核苷酸顺序的同源性测定的基础上，R. H. Whittaker 和 L. Marhulis提出了三原界学说（图3－4） 产甲烷菌在分类学上属于古细菌 （Archaebacteria) 与真细菌相比，古细菌有特点： （1）细胞膜的类脂结构 古细菌所含的类 是不可皂化的。 （2）细胞壁成分独特而多样 不含胞壁酸、 D型氨基酸和二氨基庚二酸 （3）核糖体的16SrRNA 其核苷酸顺序独特，不同于真细菌和真核生物。 （4) tRNA成分 顺序独特，不存在T (5)蛋白质合成的起始密码 始于甲硫氨酸 与真核生物相同。 （6）对抗生素等的敏感性