厌氧生物特点、分类和处理

15.2.1 复杂有机物的厌氧降解
传统观点认为：有机物的厌氧生物处理分为两个阶段： 产酸（或酸化）阶段（acidogenic phase）和产甲烷（或 甲烷）阶段（methanogenic phase）
1967年Bryant报告认为，复杂有机物的厌氧反应过程经 历3个阶段。
后来发展为4阶段的厌氧代谢过程：①水解（hydrolysis） 阶段；②产酸发酵（acidogenic fermentation）阶段；③ 产氢产乙酸（H2-producing acetogenesis）阶段； ④产 甲烷（methanogenesis）阶段
机负荷。
15.1.2 厌氧生物处理的特点
厌氧生物处理优点： 能耗少（可产生沼气）、运行费用低、污泥产量少，
能处理高浓度有机废水和某些好氧不能处理的有机废 水、BOD（COD）有机负荷和容积负荷高、可间歇运 行。 厌氧生物处理缺点： 启动周期长、出水不达标（需加好氧工艺）。
15.1.4 厌氧生物处理的发展趋势
15.2.6 其他厌氧生物处理过程
硫酸盐还原过程对厌氧生物处理的影响 ：
废水SO42-浓度低时，还原作用弱，对厌氧处理无影响， 且SO42-还原菌可利用H2，从而降低氢分压，一定程度上 促进有机物厌氧处理。
15.2.3 产酸发酵阶段
发酵（fermentation）定义：有机物既作为电子受体也 是电子供体的生物降解过程 。
简单的有机物在产酸菌的作用下（胞内酶）经过厌氧 发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等（挥发性）脂 肪酸和醇类等 。
产酸发酵的末端产物组成取决于厌氧生态条件、底物 种类和参与的微生物群。
从目前厌氧处理工艺技术和设备发展前景来看，进一 步提高生物处理能力和稳定性的途径有以下方面：
（1）提高反应器中生物持有量； （2）利用厌氧微生物处理中微生物种群的特点，实现
相分离； （3）研制反应器使之形成特殊的水力流态，创造厌氧
微生物的最适生存条件。
15.2 厌氧生物处理的基本原理
15.2.1 复杂有机物的厌氧降解 15.2.2 水解阶段 15.2.3 产酸发酵阶段 15.2.4 产氢产乙酸阶段 15.2.5 产甲烷阶段 15.2.6 其他厌氧生物处理过程
15.2.5 产甲烷阶段
产甲烷阶段：由严格专性厌氧的产甲烷细菌将乙酸、 甲酸、甲醇、甲胺和二氧化碳/氢气等转化为甲烷和二 氧化碳（沼气）的过程
产甲烷细菌利用CO2、H2、三甲一乙将有机物中的碳 最终以CH4、CO2等产物形式逸出。
15.2.6 其他厌氧生物处理过程
1. 硫酸盐还原过程 硫酸盐还原：是指在厌氧条件下，化能异养型硫酸盐还
15.2.4 产氢产乙酸阶段
产氢产乙酸阶段：将产酸发酵阶段2C以上的有机酸 （除乙酸）和醇转化为乙酸、氢气、二氧化碳的过程， 并产生新的细菌物质。
这类细菌称为产氢产乙酸细菌。 水解的产物被发酵细菌摄入体内，进行代谢，由于菌
种不同，产物也不一样，众多产物中仅CO2、H2、乙 酸、甲酸、甲醇、甲胺（三甲一乙）可以被产甲烷细 菌利用。 其它产物（丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类）经产氢产乙 酸细菌进一步转化成H2和乙酸等方可被利用。
28%
CH4 CO2
72%
15.2.2 水解阶段
水解定义：复杂的非溶解性的有机物质在产酸细菌胞 外水解酶的作用下被转化为简单的溶解性单体或二聚 体的过程
不溶解性大分子有机物经胞外水解酶的作用，在溶液 中分解为水溶性的小分子有机物，如氨基酸、脂肪酸、 葡萄糖、甘油等
纤维素经水解转化成较简单的糖类； 蛋白质转化成较简单的氨基酸； 脂类转化成脂肪酸和甘油等
Sludge Blanket (Bed)、UASB ) 厌氧流化床 (Anaerobic Fluidized Bed、AFB ) 厌 氧 附 着 膜 膨 胀 床 (Anaerobic Attached Film
Expanded Bed 、AAFEB) 厌 氧 生 物 转 盘 （ Anaerobic Rotated Biological
Disc、ARBD）
折流式厌氧反应器（Anaerobic Baffled Reactor、 ABR）
厌氧生物处理的发展
⑤90年代以后，在UASB反应器基础上又发展起来了
EGSB和IC反应器； ——EGSB反应器，处理低温低浓度的有机废水； ——IC反应器，处理高浓度有机废水，可达到更高的有
厌氧生物特点、分类和处理
15.1 概述
15.1.1 厌氧生物处理的发展 15.1.2 厌氧生物处理的特点 15.1.3 厌氧生物处理工艺的分类 15.1.4 厌氧生物处理的发展趋势
厌氧生物处理的发展
① 厌氧过程广泛存在于自然界中，主要用于剩余污泥的 厌氧消化处理.
② 1881年，法国，Louis Mouras ，“自动净化器”； ③ 处理城市污水的化粪池、双层沉淀池等 处理剩余污泥
的各种厌氧消化池等； ——HRT很长、处理效率很低、浓臭的气味等； ④70年代后，能源危机，现代高速厌氧反应器，厌氧消
化工艺开始大规模地应用于废水处理；
厌氧生物处理的发展
厌氧接触法（Anaerobic Contact Process）
厌氧滤池（Anaerobic Filter、 AF ）
上流式厌氧污泥层（床）反应器(Upflow Anaerobic
细菌类型分为两大类型：产酸细菌（acidogens）和产甲 烷细菌（metபைடு நூலகம்anogens）
厌氧生物代谢过程示意图
5% 10%
13% H2 CO2
复杂有机化合物 （碳水化合物、蛋白质、类脂类）
水解 简单有机化合物 （糖、氨基酸、肽）
长链脂肪酸 （丙酸、丁酸等）
20 %
35 % 产酸
17 % 乙酸
原细菌（sulfate-reducing bactecia，简称SRB）利用废 水中的有机物作为电子供体，将氧化态硫化合物还原为 硫化物的过程。 以乳酸为电子供体的化学反应式可表示为：
2 C H 3 C H O H C O O H S O 4 2 4A D P 4 H 3P O 4 2 C H 3 C O O H 2 C O 2S2 6 H 2 O 4A T P