废水厌氧生物处理过程
废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件.
废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件好氧生物处理好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。
微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。
过程:有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质(细胞质)，即进行微生物自身生长繁殖。
后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。
在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。
优点:好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。
且处理过程中散发的臭气较少。
所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。
在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。
厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。
在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。
在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。
由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。
废水厌氧生物处理废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。
此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等优点。
其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。
但通过对新型构筑物的研究开发，其容积可缩小。
此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。
对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。
5废水的厌氧生物处理
磷
废水中常见的磷有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。生活污水中磷含量 一般在10 mg/L—15mg/L，70%可溶。传统二级处理出水中有90% 左右以磷酸盐形式存在。
磷在生物处理过程中化合价不变。
的工业废水需投加的营养盐少。 有一定杀菌作用（废水、污泥中的寄生虫卵、细菌、病毒等）。 生产灵活、适应性强：可季节性、间歇性运转。 可产生有价值的副产物：如沼气。
缺点
★ 厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。 ★ 出水水质达不到排放标准，需进一步好氧处理。 ★ 操作控制因素比较复杂。 ★ 采用厌氧生物法不能去除水中的氮和磷，含氮和磷的有机物通过厌
沼气 出水
AF
进水
B 厌氧接触反应器（ACP）
基于普通厌氧反应器而发展起来。由消化池排出的混合液首先在沉淀池中进行固、液 分离。污水处理后由沉淀池上部排出，下沉的污泥回流至消化池。在消化池之外增设沉 淀池，从而保证污泥不流失而稳定了工艺流程。回流污泥提高了消化池内的污泥浓度和 在消化他内停留时间，设备的处理能力有所提高，从而提高系统的有机负荷处理能力。
2） 危害
——过量氮、磷导致水体富营养化 ——氨氮消耗溶解氧 ——氨氮会与自来水中用于消毒的余氯发生反应生成氯胺，消耗水体的余氯，使自来水 得不到保证。增加水处理成本 ——氮化合物对人和生物有害。
★亚硝酸盐超过1 mg/L，水生生物血氧结合力下降；3mg/L，可在24－96h内使金 鱼、鳊鱼死亡；
合 并： NH4 2O2 硝化 细菌NO3 2H H2O
好氧过程，每氧化1g的氨氮需要氧4.57 g，放热反应。硝化过程中放出H+，消耗混合液的碱度 （1：7.14）。这使混合液碱度下降，而硝酸细菌和亚硝酸细菌对PH变化很敏感，所以为保持 混合液中较稳定的PH值，需要不断添加碱。
厌氧污水处理
厌氧污水处理厌氧污水处理是一种常见的污水处理方法，通过在缺氧或无氧环境下进行微生物降解有机物质，达到净化水体的效果。
在厌氧污水处理过程中，有一些关键的技术和方法需要注意。
本文将从不同角度分析厌氧污水处理的重要性和方法。
一、厌氧污水处理的原理1.1 厌氧污水处理是通过微生物在缺氧或无氧环境下降解有机物质的过程。
1.2 厌氧微生物利用有机物质作为碳源，通过厌氧呼吸将有机物质转化为甲烷和二氧化碳。
1.3 厌氧污水处理可以有效去除水体中的有机物质和氮、磷等营养物质，净化水体。
二、厌氧污水处理的优势2.1 厌氧污水处理相比于好氧处理更适合处理高浓度有机废水。
2.2 厌氧污水处理过程中产生的甲烷可以作为能源利用，提高资源利用效率。
2.3 厌氧污水处理对氮、磷等营养物质的去除效果较好，有利于水体生态环境的改善。
三、厌氧污水处理的关键技术3.1 控制好缺氧或无氧环境是厌氧污水处理的关键，需要合理设计反应器结构。
3.2 选择适合的厌氧微生物菌种，保证微生物的活性和生长。
3.3 厌氧污水处理过程中需要监测和调控PH值、温度等参数，保证处理效果。
四、厌氧污水处理的应用领域4.1 厌氧污水处理广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理等领域。
4.2 在一些偏远地区或资源匮乏地区，厌氧污水处理可以作为一种有效的废水处理方法。
4.3 厌氧污水处理也可以与其他污水处理方法结合使用，提高处理效率。
五、厌氧污水处理的发展趋势5.1 随着环保意识的提高，厌氧污水处理技术将得到更广泛的应用。
5.2 未来厌氧污水处理技术可能会向着高效、节能、环保的方向发展。
5.3 厌氧污水处理技术的不断创新将推动污水处理行业的发展，为环境保护作出更大的贡献。
综上所述，厌氧污水处理是一种重要的污水处理方法，具有许多优势和应用前景。
通过不断的技术创新和实践经验总结，厌氧污水处理技术将为环境保护和资源利用做出更大的贡献。
污水处理-厌氧生物处理方法
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。
废水厌氧处理原理介绍
废水厌氧处理原理介绍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。
一、厌氧生物处理中的基本生物过程1、三阶段理论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。
（1）水解、发酵阶段；（2）产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2；（3) 产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2 产生CH4；一般认为，在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4 产自乙酸的分解，其余的则产自H2和CO2。
2、四阶段理论：实际上，是在上述三阶段理论的基础上，增加了一类细菌——同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2 合成为乙酸。
但研究表明，实际上这一部分由H2/CO2 合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。
总体来说，“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。
二、厌氧消化过程中的主要微生物主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
1、发酵细菌（产酸细菌）：发酵产酸细菌的主要功能有两种：①水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物；②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等；主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。
第五章 厌氧生物处理
1.水解阶段
产酸细菌胞外水解酶 简单有机物 （糖、肽、氨基酸）
2.产酸发酵阶段
产酸发酵细菌 挥发性脂肪酸和醇，H2、CO2 （乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇）
3.产氢产乙酸阶段 4.产甲烷阶段
产氢产乙酸细菌 乙酸、H2、CO2
产甲烷细菌
CH4、CO2
厌氧生物处理的微生物
产酸发酵菌群
多为兼性厌氧或专性厌氧细菌，其主要功能是：
二、影响产甲烷细菌的主要生态因子
1.pH和碱度
产甲烷菌pH 6.5～7.5
2.氧化还原电位ORP（溶解氧）
-300～-500mV
3.负荷率
厌氧反应的负荷率决定厌氧反应池的容积。
容积负荷 表 达
参数为投配率(%)
每日投加的生污泥（污染物）与池容之比，其 倒数相当于污泥在消化池中的平均停留时间 污泥负荷 参数为有机负荷率 (kgCOD/kgSS·d)
（截止1999年3月共1303个项目）
EGSB 11% FB 2% HYBR 4% LAG 6%
CSTR 10%
UASB 59%
AF 8%
国内厌氧反应器的应用（共219个项目）
AF+UASB 1% AF 1% UBF 1% « ì È » 29%
UASB 58%
ä ü Æ Ë 10%
一、悬浮生长厌氧生物处理法
度废水由于产气量小，搅拌强度小，使得污泥不能很好
悬浮，泥水接触不均，有效处理容积大为减弱。
（4）第四阶段（高效） 改进：保持污水和活性污泥的良好接触，加强传质效果，
大大提高反应器的容积利用率，抗负荷冲击能力强。
代表：厌氧颗粒污泥膨胀床、复合式厌氧反应器
特点：水力停留时间短，容积负荷高，可间歇性运行，
废水厌氧生物处理原理与工艺
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
废水厌氧生物处理原理及工艺
废水厌氧生物处理原理及工艺废水厌氧生物处理是指利用厌氧菌在缺氧状态下对有机废水进行处理过程。
废水厌氧生物处理的原理是通过在无氧环境下，厌氧菌利用废水中的有机物质进行生物降解，将有机物质转化为低分子有机物、沼气和微生物生长等产物，从而实现废水的污染物去除。
废水厌氧处理的工艺主要包括以下几个步骤：1.厌氧池：将废水引入厌氧池，厌氧池是一种无氧环境的容器，池内有效维护低氧条件，为厌氧菌的生长提供合适的环境。
2.厌氧菌的附着生长：在厌氧池中，废水中的有机物质作为厌氧菌的营养物质，菌群会附着在填料、颗粒状介质等表面，形成生物膜。
生物膜可以提供良好的微生物附着环境，增加厌氧菌的数量和降解能力。
3.产甲烷反应：在厌氧池中，厌氧菌通过发酵分解有机废水中的有机物质，产生甲烷气体。
甲烷气体可以在池内积聚，然后被收集利用或者排放。
4.污泥处理：污泥是产生在厌氧处理过程中的附着生物膜，污泥中含有大量的厌氧菌。
为了保持厌氧池内菌群的恒定和活性，需要对污泥进行定期处理，如提取部分活性污泥，根据需要增加或减少菌群数量。
1.适应性强：厌氧菌对环境条件的要求较低，适应性强，可以处理含有高浓度有机物质的废水。
2.产甲烷气体：厌氧处理过程中产生的甲烷气体可以作为一种可再生能源，可以被回收利用。
3.污泥产生少：相比于好氧处理过程，厌氧处理过程中产生的污泥量较少。
4.不需供氧：厌氧处理过程中不需要供氧设备，降低了能耗和运行成本。
虽然废水厌氧生物处理有着很多优点，但是也存在着一些问题和挑战。
例如，厌氧处理过程中产生的沼气中可能含有硫化氢等有害物质，需要进行处理和处理；污泥的处理和处置也是一个难题，需要采取适当的方式进行处理。
此外，厌氧处理过程对环境条件的要求相对较高，需要合理的工艺控制和操作管理。
综上所述，废水厌氧生物处理是一种有效的废水处理技术，通过厌氧菌对有机废水进行降解，实现对废水污染物的去除。
深入研究废水厌氧生物处理原理与工艺将有助于改进处理技术，提高废水处理效果，同时也有助于开发可再生能源和实现资源化利用。
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温度对微生物活性的影响
3、厌氧生物处理的主要特征
• ④处理后废水有机物浓度高于好氧处理。
• ⑤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。
•
厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的
微生物协同工作的一个连续的微生物学过程，
远比好氧生物处理中的微生物过程复杂。
二、厌氧消化微生物
• (一)发酵细菌(产酸细菌) • 主要包括梭菌属(Clostridigm)、似杆菌属
(Bacteroides) 、 丁 酸 弧 菌 属 (Butyrivibrio) 、 真 细 菌 属 (Eubacterium) 和 双 歧 杆 菌 属 (Bifidobacterium)等。
• 但产酸的反应速率较快，并远高于产 甲烷反应。
• 发酵细菌大多数为专性厌氧菌，但 也有大量兼性厌氧菌。
• 除发酵细菌外，在厌氧消化的发酵阶 段，也可发现真菌和为数不多的原生动 物。
(二)产氢产乙酸菌
• 近年来的研究所发现的产氢产乙酸菌包括互营单 孢 菌 属 (Syntrophomonas) 、 杆 菌 属 (Syntrophobacter)、梭菌属(Clostridium)、暗杆 菌属(Petobacter)等。
3、厌氧生物处理的主要特征
• ③对温度、pH等环境因素更为敏感。 • 厌氧细菌可分为高温菌和中温菌两大类，
其适宜的温度范围分别为55℃左右和35℃ 左右。、 • 如温度降至10℃以下，厌氧微生物的活动 能力将非常低下。
• 而好氧微生物对温度的适应能力较强，在 5℃以上的温度条件下均能较好地发挥作用。
• 水解发酵菌， • 产氢产乙酸菌， • 同型产乙酸菌（又称耗氢产乙酸菌）， • 以及产甲烷菌。
• 四种群说有机物厌氧降解示意图
有硫酸盐存在条件下葡萄糖的厌氧消化
3、厌氧生物处理的主要特征
• 与好氧生物处理相比较，厌氧生物处理的主要特征有： • ①能量需求大大降低，还可产生能量。 • 因为厌氧生物处理不要求供给氧气，相反却能生
• 酸性发酵和碱性发酵两个阶段。
三阶段理论
• 1979年布利安特(Bryant)等人提出了厌氧消化 的三阶段理论。
• 三阶段理论认为，厌氧消化过程是按以下步骤进 行的：
• 三阶段厌氧消化过程
第一阶段，水解、发酵阶段
• 复杂有机物在微生物作用下进行水解和发酵。 • 例如，多糖先水解为单糖，再通过酵解途径
自乙酸的分解， • 其余少量则产自H2和CO2的合成。
• 三阶段理论是对厌氧生物处理过程较全面和较准 确的描述。
• 几乎与Bryant提出三阶段理论的同时， Zeikus(1979)在第一届国际厌氧消化会议上提 出了四种群说理论。
四种群说理论
• 复杂有机物厌氧消化过程有四种群厌氧微生物 参与，四种群即是：
得多。 • 一般，厌氧消化中产酸细菌的产率
(VSS/COD)为0.15～0.34，产甲烷细菌为 0.03左右，混合菌群的产率约 0.17； 好氧微生物的产率约为0.25 ～0.6。
3、厌氧生物处理的主要特征
• 因此，去除每千克COD， • 好氧生物处理的污泥产量约为250～600g VSS； • 而厌氧生物处理的污泥产量仅为180～200gVSS。
产出含有50%～70%甲烷(CH4)的沼气，含有较高 的热值(约为21000 ～25000Kg/m3)，可用作能源。 • 为去除1kgCOD，好氧生物处理大约需消耗0.5～ 1.0kW·h电能。 • 而厌氧生物处理每去除1kgCOD大约能产生 3.5kW·h电能。
3、厌氧生物处理的主要特征
②污泥产量极低 • 因为厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低
• 1、原理 • 厌氧生物处理过程又称厌氧消化，是在厌氧条件
下由活性污泥中的多种微生物共同作用，使有机 物分解并生成CH4和CO2的过程。
2、厌氧生物处理过程
• 人们对有机物厌氧消化的认识不断深化： • 两段说 • 三段说 • 四种群说
两段说
• 1930年Buswell 和Neave 肯定了Thumm 和 Reichie(1914)与Imhoff(1916)的看法，把有机物厌 氧消化过程分为:
进一步发酵成乙醇和脂肪酸，如丙酸、丁酸、乳 酸等； • 蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生 脂肪酸和氨。
第二阶段 产氢、产乙酸阶段
• 由一类专门的细菌，称为产氢产乙酸菌， 将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、 H2和C02。
第三阶段 产甲烷阶段
• 由产甲烷细菌利用乙酸和H2、C02，产生CH4。 • 研究表明，厌氧生物处理过程中约有70%CH4产
(二)产氢产乙酸菌
• 上述反应只有在乙酸浓度低、液体中氢分压也很 低时才能完成。
• 产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧 菌。
(三)产甲烷细菌
• 产甲烷菌大致可分为两类： • 一类主要利用乙酸产生甲烷； • 另一类数量较少，利用氢和CO2合成生成甲烷。 • 也有极少量细菌，既能利用乙酸，也能利用氢。
废水厌氧生物处理过程 设计与优化
王广权
主要内容
• 一、厌氧生物处理过程及其特征 • 二、厌氧消化微生物 • 三、厌氧生物处理的影响因素 • 四、厌氧消化工艺的发展及其应用 • 五、升流式厌氧污泥床反应器的设计 • 六、升流式厌氧污泥床反应器的启动和应用 • 七、第三代厌氧反应器
一、厌氧生物处理过程及其特征
(二)产氢产乙酸菌
• 这类细菌能把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸
和H2。其反应如下： • 降解乙醇
• CH3CH2OH十H2O →CH3COOH+2H2 • 降解丙酸
• CH3CH2COOH
十
→CH3COOH+3H2+CO2
• OOH+2H2O →2CH3COOH+2H2
• 这类细菌的主要功能是先通过胞外酶的作
用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。
• 不溶性有机物
可溶性有机物
• 可溶性的大分子有机物 小分子
• 研究表明，该类细菌对有机物的水解 过程相当缓慢，pH和细胞平均停留时间等 因素对水解速率的影响很大。
• 因此，当处理的废水中含有大量难水解 的类脂时，水解就会成为厌氧消化过程的 限速步骤。