第九章 厌氧生物处理：概述 原理 主要构筑物及工艺
厌氧
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河北省污染治理设施运营培训中心 分析：
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河北省污染治理设施运营培训中心 二、厌氧生物处理法的基本原理
（2）第二个阶段（产氢产乙酸阶段)
①第一阶段产生的各种有机酸（除乙酸）和 醇被分解转化成乙酸和H2。在降解奇数碳数 有机酸时除了产氢产乙酸外还产生CO2。 ② 微生物:
产氢产乙酸细菌
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河北省污染治理设施运营培训中心 二、厌氧生物处理法的基本原理
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河北省污染治理设施运营培训中心 三、厌氧生物处理的优点：
6.杀菌效果好。
可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等 。
7、厌氧活性污泥可以长期贮存。 8、厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。与好 氧反应器相比，在停止运行一段时间后，能 较迅速启动。
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河北省污染治理设施运营培训中心 三、厌氧生物处理的缺点：
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河北省污染治理设施运营培训中心 二、厌氧生物处理法的基本原理
（2）第二个阶段（产氢产乙酸阶段) ①第一阶段产生的各种有机酸（除乙酸）和 醇被分解转化成乙酸和H2。在降解奇数碳数 有机酸时除了产氢产乙酸外还产生CO2。 ② 微生物: 产氢产乙酸细菌
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河北省污染治理设施运营培训中心 （一）厌氧生物处理法的基本原理
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河北省污染治理设施运营培训中心 三、厌氧生物处理的优点：
3.负荷高 通常好氧法的有机容积负荷为2～ 4kgBOD5/m3.d， 而厌氧法为2～10kgBOD5/m3.d，高的可达 50kgBOD5/m3.d
厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理是一种利用厌氧微生物处理有机废物的生物处理技术。
它主要通过创造低氧或无氧环境，使厌氧微生物能够在缺氧条件下分解有机废物，并将其转化为沼气和其他有价值的产物。
厌氧生物处理的基本原理包括以下几个方面：
1. 创造缺氧环境：厌氧生物处理系统会采用密封的容器或反应器，以确保内部的氧气供应非常有限甚至完全没有。
这样可以创造出缺氧的环境，为厌氧微生物的生长和活动提供良好的条件。
2. 厌氧微生物的活动：厌氧微生物通常是一些厌氧细菌和古菌，它们能够在缺氧环境下进行代谢活动。
这些微生物会利用有机废物作为其碳源，并通过发酵、产氢、产酒精、产乳酸等代谢途径将有机废物分解为简单的有机化合物。
3. 沼气的产生：厌氧微生物分解有机废物的过程中，会产生大量的沼气，主要成分是甲烷和二氧化碳。
通过控制厌氧环境中的温度、pH值等条件，可以促进沼气的产生和积累。
4. 有价值产物的回收利用：除了沼气之外，厌氧生物处理还能够产生其他有价值的产物，如有机肥料、发酵液等。
这些产物可以进行回收利用，提高废物处理的效益。
总的来说，厌氧生物处理通过利用厌氧微生物的活动，将有机
废物转化为沼气和其他有价值的产物，从而实现对废物的处理和资源化利用。
这种处理技术具有高效、环保、经济等特点，在污水处理、有机废物处理等领域得到广泛应用。
厌氧生物处理原理及工艺
当有机负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸 基本上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为沼 气，溶液中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。 此时消化液中pH值维持在7~7.5之间，溶液呈弱碱性。 这种在弱碱性条件下进行的厌氧消化过程称之为弱 碱性发酵状态，它是一种高效而又稳定的发酵状态， 最佳负荷率应达此状态。
超高
三相分离区
反应区
布水区
UASB布置结果示意图
厌氧生物处理——主要构筑物及工艺
六、厌氧流化床反应器 厌氧流化床反应器的内部充填着粒径很小 （d=0.5mm左右）的挂膜介质，当其表面长满微生 物时，称为生物颗粒。 在上升水流速度很小时，生物颗粒相互接触，形成 固定床。借助循环管增大（即图9-6中回流用水泵及 流量计控制）反应器内的上升流速，可使生物颗粒 开始脱离接触，并呈悬浮状态。当继续增大流速至 污泥床的膨胀率达10~20%时，生物颗粒便呈流化态。
完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产 气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应 用。
原理
一、厌氧消化的生化阶段 复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同 的细菌群接替完成。根据复杂有机物在此过程中的 物态及物性变化，可分三个阶段（表9-1）。
厌氧生物处理——原理
表9-1 有机物厌氧消化过程
d1
D
d2
圆筒形厌氧消化池
h4
h3
h2 h1
蛋形厌氧消化池
厌氧生物处理——主要构筑物及工艺
三、厌氧接触系统 普通消化池用于处理高浓度有机废水时，为了强化有机物与 池内厌氧污泥的充分接触，必须连续搅拌； 同时为了提高处理效率，必须改间断进水排水为连续进水排 水。但这样一来，会造成厌氧污泥的大量流失。 为了克服这一缺点，可在消化池后串联一个沉淀池，将沉淀 下的污泥又送回消化池，因此组成了厌氧接触系统（图9-4）。 污泥回流量约为进水流量的2~3倍。消化池内的MLVSS为 6~10g/L。
简述厌氧生物处理机理
简述厌氧生物处理机理
厌氧生物处理技术是利用厌氧生物将污染物去除，是一种环保友好的技术。
厌氧生物是不需要氧气作为能源及代谢物质，而是依靠由其他物质（如甲烷、硫化氢和硫酸根）构成的碳源来开展生物代谢反应的微生物群落。
厌氧生物处理技术能较高效地去掉污水中的污染物，因此深受广泛应用。
厌氧生物处理技术主要包括厌氧基本反应和厌氧生物处理步骤。
厌氧基本反应是指厌氧微生物能将高浓度的有机物质，如饱和醇、蛋白质等，通过氧化降解有机物转变为低强度的有机物或无机物，从而降低废水的污染强度；厌氧生物处理步骤包括厌氧发酵、缓冲、浓缩、脱水、有机物脱除及处理后水的处理。
首先，厌氧发酵罐中加入废水，在高温条件下发酵，缓慢进行微生物代谢，能有效去除废水中的污染物，从而减少废水中有害物质的浓度；其次，在反应液进行缓冲后，通过密度梯度分离技术能提高反应液的温度及湿度，使有机物的水溶性、悬浮性较低，从而有效降解有机物；最后，在过滤处理后的污水排放前，需经过最后净化环节，使废水中有害物质排放达到规定标准，以确保废水能有效进行深度处理。
总结起来，厌氧生物处理技术是近年来新兴的环保友好技术，是用厌氧生物及其代谢产物将污染物去除，有效地降解污水中的污染物，并使用缓冲、浓缩等技术来满足排放标准，有助于实现污水的有效处理，从而保护环境免受污染。
厌氧生物处理
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厌氧生物处理 3）负荷高 通常好氧法的有机容积负荷最高为 2 kgBOD/(m3·d)， kgBOD/(m3·d)， 而 厌 氧 法 为 2-l0 kgCOD/(m3·d) ， 高 的 可 达 50 kgCOD/(m3 kgCOD/(m3·d)。 kgCOD/(m3·d)。 4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 剩余污泥量少，且其浓缩性、 好氧法每去除l kgCOD将产生0 好氧法每去除l kgCOD将产生0.4-O.6 kg生物量，而 kg生物量， 厌氧法去除l kgCOD只产生0 02- kg生物量， 厌氧法去除l kgCOD只产生0.02-0.l kg生物量，其剩 余污泥量只有好氧法的5 20％ 余污泥量只有好氧法的5％-20％。 消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此， 消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此， 剩余污泥处理和处置简单、运行费用低， 剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作 为肥料、饲料或饵料利用。 为肥料、饲料或饵料利用。
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厌 氧 生 物 处 理Fra bibliotek厌氧生物处理 (二)工艺操作条件
确定厌氧消化装置的负荷率
厌 氧 生 物 处 理 重要的原则是： 在两个转化（酸化和气化）速率保持稳定平衡的条件下， 求得最大的处理目标（最大处理量或最大产气量） 三种状态的发酵: 三种状态的发酵: 酸性发酵状态 不稳定 弱碱性发酵状态 稳定高效 碱性发酵状态 稳定低效 （3）温度和pH ）温度和pH
厌 氧 生 物 处 理
二、甲烷发酵的控制条件 （一）营养与环境条件 COD大于1000mg/L。 COD大于1000mg/L。 COD∶ COD∶N∶P=200∶5∶1 P=200∶ (1)氧化还原电位（ORP或Eh） (1)氧化还原电位（ORP或Eh）(-350mV)
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。
厌氧发酵原理 ppt课件
厌氧发酵原理
（3）pH值及酸碱度 由于发酵系统中的CO2分压很高 （20.3~40.5kPa），发酵液的实际pH值比在大气 条件下的实测值为低。一般认为，实测值应在 7.2~7.4之间为好。
（4）毒物 凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质， 都可称为毒物。
厌氧发酵原理
（二）控制条件 （1）生物量
厌氧发酵原理
生化阶段 物态变化
生化过程
菌群
有机物厌氧消化过程
Ⅰ 液化（水解）
大分子不溶态 有机物转化为 小分子溶解态
有机物
Ⅱ
酸化（1）
酸化（2）
小分子溶解态 有机物转化为 （H2+CO2）及 A、B两类产物
B类产物转化为 （H2+CO2）及
乙酸等
Ⅲ 气化
CH4、CO2等
发酵细菌
产氢产乙酸细菌 甲烷细菌
厌氧发酵原理
概述 原理 主要构筑物及工艺
厌氧发酵原理
在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌 氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程， 称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。
厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、 城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。
厌氧发酵原理
厌氧生物处理的方法和基本功能有二： （1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生物
厌氧发酵原理
当有机负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有 机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为 沼气，溶液中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。 此时消化液中pH值维持在7~7.5之间，溶液呈弱碱性。 这种在弱碱性条件下进行的厌氧消化过程称之为弱碱 性发酵状态，它是一种高效而又稳定的发酵状态，最 佳负荷率应达此状态。
试述厌氧生物处理工艺的原理及控制条件。
试述厌氧生物处理工艺的原理及控制条件。
厌氧生物处理工艺是一种有效、高性能的污水净化技术，可以去除污染物，如有机物、氨氮和氰化物等。
厌氧生物处理实际上是几种微生物的合作来处理有机污染物，也被称为
生物床系统。
厌氧生物处理工艺的原理是利用厌氧微生物作用，以有机物为能量源，发酵转化为水
和二氧化碳，从而将有机物去除。
厌氧微生物体外具有多种代谢活性，可以分解很多有机
化合物，其中以酸性、中性、碱性代谢活性最为显著。
厌氧生物处理工艺的控制条件主要包括温度、pH值、溶解氧浓度、有机物负荷、氨氮浓度等因素。
为了保证厌氧生物的生存和有效分解污染物，这些参数的适宜范围必须保持。
首先，温度是影响厌氧生物活性的重要因素，常见温度范围通常在20-35°C之间，
在此温度范围中，厌氧微生物具有最高的分解效率。
其次，为了保持其最佳活性，pH值应控制在6-7.5之间。
另外，溶解氧的浓度也是影响厌氧生物处理的关键因素，应尽量保持溶解氧大于
2mg/L。
此外，有机物负荷工艺控制也是厌氧生物处理的关键因素，有机物的分解速度与有机
物负荷的大小成正比，因此，应控制有机物负荷，以便有效处理污水。
最后，氨氮是一种比较持久性和有害的污染物，为了有效去除氨氮，应控制其氨氮浓
度在0.2-2.0mg/L之间。
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厌氧生物处理——原理
（2）负荷率 负荷率是表示消化装置处理能力的一个参数。 负荷率有三种表示方法：容积负荷率、污泥负荷率、 投配率。 反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量， 称为容积负荷率，单位为kg/m3· d或g/L· d。有机物 量可用COD、BOD、SS和VSS表示。 反应器内单位重量的污泥在单位时间内接纳的有机物 量，称为污泥负荷率，单位为kg/kg· d或g/g· d。 每天向单位有效容积投加的新料的体积，称为投配率， 单位为m3/m3· d。投配率的倒数为平均停留时间或消 化时间，单位为d。投配率有时也用百分数表示，例如， 0.07m3/m3· d的投配率也可表示为7%。
当有机负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸基本 上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为沼气，溶液 中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。此时消化液中 pH值维持在7~7.5之间，溶液呈弱碱性。这种在弱碱 性条件下进行的厌氧消化过程称之为弱碱性发酵状态， 它是一种高效而又稳定的发酵状态，最佳负荷率应达此 状态。
第九章 厌氧生物处理
概述 原理 主要构筑物及工艺
厌氧生物处理——概述
在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌 氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程， 称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。
厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、 城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。
厌氧生物处理——原理
（2）温度 温度是影响微生物生命活动过程的重要因素之 一。温度主要影响微生物的生化反应速度，因而与有 机物的分解速率有关。 工程上： 中温消化温度为30~38℃（以33~35℃为多）； 高温消化温度为50~55℃。 厌氧消化对温度的突变也十分敏感，要求日变化小于 ±2℃。温度突变幅度太大，会招致系统的停止产气。
厌氧生物处理——原理
（3）pH值及酸碱度 由于发酵系统中的CO2分压很高 （20.3~40.5kPa），发酵液的实际pH值比在大气 条件下的实测值为低。一般认为，实测值应在 7.2~7.4之间为好。 （4）毒物 凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质， 都可称为毒物。
厌氧生物处理——原理
（1）生物量 各种反应器要求的污泥浓度不尽相同，一般介于 10~30gVSS/L之间。
厌氧生物处理——原理
（1）氧化还原电位（ORP或Eh） 厌氧环境是厌氧消化过程赖以正常进行的最重要的条件。 厌氧环境，主要以体系中的氧化还原电位来反映。 一般情况下，氧的溶入无疑是引起发酵系统的氧化还原电 位升高的最主要和最直接的原因。但是，除氧以外， 其它一些氧化剂或氧化态物质的存在（如某些工业废 水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性 废水中的H+等），同样能使体系中的氧化还原电位升 高。当其浓度达到一定程度时，同样会危害厌氧消化 过程的进行。
厌氧生物处理——原理
厌氧消化装置的负荷率是怎样确定的呢？ 一个重要的原则是：在两个转化（酸化和气化）速 率保持稳定平衡的条件下，求得最大的处理目标 （最大处理量或最大产气量）。 一般而言，厌氧消化微生物进行酸化转化的能力强， 速率快，对环境条件的适应能力也强；而进行气化 转化的能力相对较弱，速率也较慢，对环境的适应 能力也较脆弱。这种前强后弱的特征使两个转化速 率保持稳定平衡颇为困难，因而形成了三种发酵状 态。
厌氧生物处理——概述
厌氧生物处理的方法和基本功能有二： （1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生物 降解的基质； （2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃 料。
厌氧生物处理——概述
完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产气 体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应用。
厌氧生物处理——原理
高温厌氧消化系统适宜的氧化还原电位为-500~-600mV； 中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化还原 电位应低于-300~-380mV。 产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在 +100~-100mV的兼性条件下生长繁殖； 甲烷细菌最适宜的氧化还原电位为-350mV或更低。
当有机物负荷率很高时，由于供给产酸菌的食物相当充分， 致使作为其代谢产物的有机物酸产量很大，超过了甲烷 细菌的吸收利用能力，导致有机酸在消化液中的积累和 pH值（以下均指大气压条件下的实测值）下降，其结 果是使消化液显酸性（pH<7）。这种在酸性条件下进 行的厌氧消化过程称为酸性发酵状态，它是一种低效而 又不稳定的发酵状态，应尽量避免。
厌氧生物处理——原理
一、厌氧消化的生化阶段 复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同的 细菌群接替完成。根据复杂有机物在此过程中的物态 及物性变化，可分三个阶段（表9-1）。
厌氧生物处理——原理
表9-1 有机物厌氧消化过程
生化阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
物态变化
液化（水解） 大分子不溶态 有机物转化为 小分子溶解态 有机物
当有机物负荷率偏小时，供给产酸细菌的食物不足，产酸 量偏少，不能满足甲烷细菌的需要。此时，消化液中的 有机酸残存量很少，pH值偏高，在pH值偏高（大于 7.5）的条件下进行的厌氧消化过程，称为碱性发酵状 态。如前所述，由于负荷偏低，因而是一种虽稳定但低 效的厌氧消化状态。
酸化（1）
小分子溶解态 有机物转化为 （H2+CO2）及 A、B两类产物
酸化（2）
B类产物转化为 （H2+CO2）及 乙酸等 产氢产乙酸细菌
气 化
生化过程
CH4、CO2等
菌
群 甲烷发酵
发酵细菌
甲烷细菌
发酵工艺 酸发酵 ——
厌氧生物处理——原理
二、发酵的控制条件 （以下重点讨论甲烷发酵的控制条件。） （一）营养与环境条件 废水、污泥及废料中的有机物种类繁多，只要未达到抑 制浓度，都可连续进行厌氧生物处理。对生物可降解 性有机物的浓度并无严格限制，但若浓度太低，比耗 热量高，经济上不合算；水力停留时间短，生物污泥 易流失，难以实现稳定的运行。一般要求COD大于 1000mg/L。 COD∶N∶P=200∶5∶1