补充厌氧法
厌氧的基本原理及影响其效果的因素

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。
第六章厌氧生物处理

(2)消化池的容积负荷较普通消化池高,中温消化时, 容积负荷较普通消化池高
一般为2~5kgCOD/(m3· d), 水力停留时间 (3)水力停留时间比普通消化池大大缩短,如常温下, 大大缩短 普通消化池为15~30天,而接触法小于10天; (4)不仅可以处理溶解性有机污水,也可以用于处理 可以处理溶解性
物的分解作用,池底
部容积主要用于贮存 和浓缩污泥。 特点:消化速率低, 消化时间长,适用于
小型装臵。
单级浮动盖式消化池: 不设搅拌装臵,有分 层,顶部为浮渣层,
中间是清液和起厌氧
分解的活性层,底部 为熟污泥。 功能:挥发性有机物 的消化、熟污泥的浓
缩和贮存。
特点:能提供1/3的 贮存体积。
(2)二级消化工艺
UASB 反应器 EGSB反应器 厌氧塘
完全混合型 厌氧滤池 流化床-复合床
工业上应用的UASB装置
厌氧生物处理的运行管理(UASB)
UASB反应器良好运行的三个重要前提是:
1)反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥; 2)由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作 用; 3)设计合理的三相分离器,这使沉淀性能良好的污泥能 保留在反应器内。
升流式厌氧污泥床反应器的特点是:(1)反应器内污 泥浓度高,一般平均污泥浓度为30~40g/L,高的可达60~ 80g/L ;(2)有机负荷高,水力停留时间短,中温消化, COD容积负荷一般为10~20kgCOD/(m3· d);(3)反应器内设 三相分离器,被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区,一
颗粒污泥来源:①原有的UASB反应器;②购买
厌氧菌的培养方法

1 液体培养基的厌氧培养法
培养基煮沸:驱气后置流水中急速冷却 添加还原剂:
0.03~0.05%L-盐酸半胱氨酸 0.01~0.02%硫乙醇钠 0.5~1%葡萄糖 0.1%抗坏血酸 其它还原剂 添加琼脂
精品课件
2 固体培养基的厌氧培养法
厌氧罐法 简易厌氧罐和厌氧袋法 钢丝绒法 焦性没食子酸法 抽气换气厌氧培养法 生物好氧厌氧培养法 转管技术和气体喷射培养法 厌氧手套箱法 (又称厌氧室法)
2.6 生物好氧厌氧培养法
疱肉培养基:
牛肉渣
0.5g
牛肉浸液 7ml
液面上加盖3~4mm厚的融化凡士林,灭菌。
生物好氧厌氧培养方法
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2.7 转管技术和气体喷射培养法
钢瓶进气 除氧气体
微量O2 H2源
铜柱
360℃ (亮黄色)
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CuO (黑色)
2.8厌氧手套箱法
又称厌氧室法
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干燥器容内径(厘米) 容器3
容积(毫升)
容器1
0.2克
柠檬酸0.6克
15cm(约2150毫升)
和
1.5克
碳酸氢钠0.7克
容器2
硼氢钠
氯化钴
或
0.6克
钯粒
18cm(约3500毫升) 1克
硼氢钠
氯化钴0.33克
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柠檬酸
2.2.2 厌氧袋法
聚碳酸酯(复合塑料膜)制厌氧袋 产气袋 厌氧指示剂 触媒
融化的白蜡封边
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2.5 抽气换气厌氧培养法
玻璃干燥罐 混合气钢瓶:
10%二氧化碳、10%的氢气、80%的氮气
三通阀 触媒:钯粒 / 浸泡钢丝绒 / 氯化钴 厌氧指示剂
厌氧菌的培养方法

厌氧菌的培养方法厌氧菌是一类不能在氧气存在下生长和繁殖的微生物。
这些微生物在许多领域都具有重要的应用价值,包括环境保护、生物能源生产等。
因此,为了研究和应用这些厌氧菌,科学家们发展了多种厌氧菌的培养方法。
本文将详细介绍常用的三种厌氧菌的培养方法。
一、利用情境气氛培养厌氧菌情境气氛培养是培养厌氧菌的一种常用方法,其原理是通过调节培养基的气氛来控制氧气浓度。
在培养厌氧菌时,一般会采用以下方法之一来制备情境气氛。
1.预氧化法:将培养容器密封,置于28-37°C的恒温灭菌箱中。
然后通过注入一定比例的高纯度二氧化碳-氧气混合气体,使容器内的气氛变为厌氧情境。
这种方法适用于厌氧菌培养基中氧气浓度较低的情况。
2.双液低压法:将培养基分成两个相隔的容器,分别加入不同的培养液。
然后将两个容器封口并贴膜,用胶带封好。
经过一段时间后,在密封的容器内会形成低压情境。
这种方法适用于厌氧菌培养基中氧气浓度较高的情况。
通过以上两种情境气氛培养方法,可以模拟出适合厌氧菌生长的条件。
二、利用厌氧培养器培养厌氧菌厌氧培养器是一种专门用于培养厌氧菌的装置,其原理是通过封闭式容器和气氛控制系统,实现在厌氧情境下的培养。
常用的厌氧培养器有以下两种类型:1.商用厌氧培养器:通常有专门的培养室和压力控制系统,可以产生适合厌氧菌生长的气氛。
在这种培养器中,可以根据菌株的特性进行相应的操作和调节。
2.自制厌氧培养器:由于商用的厌氧培养器设备较为昂贵,对于一些实验室来说并不实际。
因此,一些实验室会开发自己的厌氧培养器。
自制培养器的原理和商用培养器类似,只是在设计和制作上有所差异。
利用厌氧培养器进行培养时,需要注意以下几点:1.气氛控制:厌氧培养器应能够调节培养基的气氛,包括氮气、二氧化碳等气体的供应和排除。
2.温度调节:厌氧培养器应能够保持恒定的培养温度,一般为28-37°C。
3.培养基搅拌:适当的培养基搅拌可以增加氧气的溶解度,并促进菌体的生长和分散。
厌氧菌的培养方法

2.2.1 简易厌氧罐
干燥器容内径(厘米) 容器1 容积(毫升) 硼氢钠
15cm(约2150毫升) 0.6克
容器2
容器3
氯化钴 0.2克 柠檬酸0.6克
或
和
钯粒1.5克 碳酸氢钠0.7克
18cm(约3500毫升) 硼氢钠 1克
氯化钴0.33克 柠檬酸1克
或
和
钯粒2克 碳酸氢钠1.15克
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厌氧菌的培养方法
祁红兵
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物理方法包括遮断空气法、煮沸法、真空法、空 气置换法、气体喷射法或转管法等
化学方法包括焦性没食子酸法、铁丝绒法、保险 粉法等
生物学方法包括与需氧菌共生好氧法、燕麦发芽 法等
混合法包括厌氧罐(袋)法、厌氧手套箱法或厌 氧室法、空气置换铁丝绒法、空气置换钯粒法等。
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2.1 Gas-pak法
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原理
气体发生袋:
柠檬酸和碳酸氢钠 +H2O
CO2
硼氢化钠 111+11H2O
H2
触媒 :
钯粒
H2O
厌氧罐中的O2
厌氧指示剂
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厌氧指示剂
亚甲基兰 指示剂 卢卡斯固体厌氧指示剂 布鲁氏指示剂
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亚甲基兰 指示剂
6%葡萄糖水溶液
2
0.1N氢氧化钠水溶液
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2.4 焦性没食子酸法
焦性末食子酸粉末, NaHCO3 或NaOH溶液
无菌玻片
已接种细菌的平板倒扣在上面
融化的白蜡封边
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2.5 抽气换气厌氧培养法
玻璃干燥罐 混合气钢瓶:
10%二氧化碳、10%的氢气、80%的氮气
几种厌氧处理技术的比较

几种厌氧处理技术的比较1 厌氧处理原理概述厌氧处理技术是有机废弃物生物处理方法的一种,近年来在污水处理领域内发展很快,是消减有机污染物、降低运行成本的有效途径。
污水中的有机废弃物始终是造成环境污染最重要的污染物,它是使水域变质、发黑发臭的主要原因。
有机废弃物在废水中可以以悬浮物、胶状物或溶解性有机物的方式存在,在水污染控制中主要以TS (固体物含量)、化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)作为监测目标。
一般而言,生物方法是去除废水中有机物最经济有效的方法,特别是对废水中BOD 含量较高的有机废水更为适宜。
利用微生物生命过程中的代谢活动,将有机废弃物分解为简单无机物从而去除有机物污染的过程被称之为废水的生物处理。
根据代谢过程中对氧的需求情况,微生物可以分为好氧微生物、厌氧微生物和介于二者之间的兼性微生物,因此,相应的污水处理工艺也可以分为三大类。
好氧生物处理利用好氧微生物的代谢活动来处理废水,它需要不断向废水中补充大量空气或氧气,以维持其中好氧微生物所需要的足够的溶解氧浓度。
在好氧条件下,有机物最终被氧化为水和二氧化碳等,部分有机物被微生物同化以产生新的微生物细胞,活性污泥法、生物转盘法和好氧滤器等都属于好氧处理工艺。
厌氧生物处理则利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧气的情况下把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物主要包括大量的生物气(即沼气)和水。
沼气的主要成分是约2/3 的甲烷和1/3 的二氧化碳,是一种可回收的能源。
厌氧废水处理是一种低成本的废水处理技术,它又是把废水处理和能源回收利用相结合的一种技术。
包括中国在内的大多数发展中国家面临严重的资金不足。
这些国家需要既有效、简单又费用低廉的技术。
厌氧技术因而是特别适合我国国情的一种技术。
厌氧废水处理技术同时可以作为能源生产和环境保护体系的一个核心部分(如图一),其产物可以被积极利用而产生经济价值。
例如,处理过的洁净水能被用于鱼塘养鱼、灌溉和施肥;产生的沼气可作为能源;剩余污泥可以作为肥料并用于土壤改良。
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(HomoacetogenicBacteria),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。
厌氧活性污泥法

甲醇
厌氧 反硝 化 滤池
出水
两级滤池法工艺流程
补充反硝化菌的碳源!
三、微生物除磷原理、工艺及其微生物
(BOD:N:P)100:5:1——微生物除碳的同时吸收磷元素 用以合成细胞物质和合成ATP等,但只去除污水中约19%左右 的磷。某些高含磷废水中残留的磷还相当高,故需用除磷工艺 处理。
1.微生物除磷原理
回流污泥 剩余污泥
其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心
四、厌氧生物膜法
主要指厌氧滤器(AF) 沼气 出水
AF
进水
五、厌氧生物反应器发展
第一代厌氧反应器——化粪池
工作原理 2级(平流沉淀 +厌氧污泥消 化)
缺点:污泥量少、 易被带出,静态 消化
全国各地使用广泛,为生活污水的预处理— —液固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌
复杂有机物
1水解 2发酵
脂肪酸
3产乙酸 硫酸盐还原
H2 + CO2
4产甲烷
乙酸
4产甲烷
硫酸盐还原
CH4 + CO2
硫酸盐还原
H2S+ CO2
3.产乙酸阶段
上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、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。
生物处理的水质要求表
厌氧生物处理 不需 30~40 6.5~7.5 只代表常用的中 温细菌特点 备注
好氧生物处理 氧气 温度℃ pH BOD5 BOD:N:P 需 10~40 6~9
500~1500mg/L 之 间 , 不 低 于 1500 mg/L 以上 50~100mg/L 100:5:1 (350~500) :5:1 工业废水常需要 额外补充氮磷源
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控制厌氧处理效率的基本因素有两类:
一类是基础因素,包括微生物量 (污泥浓度)、
营养比、混合接触状况、有机负荷等;
另一类是环境因素,如温度、pH值、氧化还原电
位、有毒物质等。
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。
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(3)负荷高
好氧法有机容积负荷为2-4 kgBOD/(m3·d); 而厌氧法为2-1OkgCOD/(m3·d),高的可达50kgCOD/(m3·d)。
(4)剩余污泥量少,且其浓缩性、脱水性良好 厌氧法的剩余污泥量只有好氧法的5%-20%。
(5)氮、磷营养需要量较少 好氧法一般要求BOD:N:P为l00:5:1,而厌氧法的
氧处理。
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#.1 厌氧生物处理的基本原理
➢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。
➢厌氧消化过程划分为四个连续的阶段,即水解阶 段、酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
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#.2 厌氧法的影响因素 二、pH值
➢ 每种微生物可在一定的pH值范围内活动,产酸 细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感,其适宜的pH 值范围较广,在4.5-8.0之间。
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大分子有机 物(碳水化 水解
合物、蛋白 胞外酶 质、脂肪等)
有机酸
水解和 酸化 溶解的 产酸细菌
醇类
有机物
醛类等
产氢产乙酸 乙酸
甲烷化 CH4 甲烷细菌
产氢产乙酸细菌
H2,2
甲烷化 甲烷细菌 CH4
#.2 厌氧法的影响因素
一、温度条件 各类微生物适宜的温度范围是不同的,一般认 为,产甲烷菌的温度范围为5-60℃。
在35℃和53℃上下可以分别获得较高的消化效 率,温度为40-45℃时,厌氧消化效率较低。
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。
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和好氧法相比,厌氧法的特点:
(1)应用范围广 好氧法一般只适用于中、低浓度有机废水的
处理,而厌氧法既适用于高浓度有机废水,又 适用于中、低浓度有机废水。
(2)能耗低 一般厌氧法动力消耗约为好氧法的10%-15%。
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5.第三阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细 菌的作用下,第二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。
6.第四阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、
乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。此阶段由两组 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。
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#.2 厌氧法的影响因素
BOD:N:P为200:5:1。
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(6)有杀菌作用 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、病毒等。
(7)厌氧污泥增殖慢,系统启动和处理时间长
(8)出水往往达不到排放标准 需要进一步处理,故一般在厌氧处理后串联好
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• 概述
• 废水厌氧生物处理是指在无氧条件下通过厌氧 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,也称厌氧消化。
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1.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.厌氧消化过程划分为四个连续的阶段,即水解阶 段、酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
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#.2 厌氧法的影响因素 温度对厌氧消化过程的影响
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#.2 厌氧法的影响因素
温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作 用。短时内温度升降5℃,沼气产量明显下降, 波动的幅度过大时,甚至停止产气。
温度的波动,不仅影响沼气产量,还影响沼气 中甲烷的含量,尤其高温消化对温度变化更为 敏感。
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。
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3.第一阶段为水解阶段。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;
4.第二阶段为酸化阶段。水解后的小分子、溶解性 有机物渗入细胞体内,在细胞内酶的作用下,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。