厌氧生化法概述
第1516讲厌氧生物处理
⑦ ⑧
2 ( C 3 ) 3 H S 3 H 2 O 3 C 4 H H 3 H C 2 H O 2 S
4 C 3 O H H 2 C 4 H H 2 O
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产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有：①产甲烷杆菌； ②产甲烷球菌；③产甲烷八叠球菌；④产甲烷丝菌；等 等。
产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在150-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用； 产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达46 天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步 骤。
(3)负荷高 通常好氧法的有机容积负荷为2~4kgBOD/m3.d， 而厌氧法为2～10kg COD/m3.d，高的可达50kgCOD／ m3.d。
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(4)剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 好氧法每去除 1kg COD将产生0.4~0.6 kg生物量，而厌氧法去除1kg COD只产生0.02~0.1kg 生物量，其剩余污泥量只有好氧法 的5％~20％。
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四、 营养
厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生 物，其要求COD：N：P = 200：5：1；多数厌氧 菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能，所 以有时需要投加： ①K、Na、Ca等金属盐类； ②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等； ③有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等。
氧生物转盘等。
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（一）、厌氧消化池
厌氧消化池主要应用于处理城市污水厂的污泥，也可 应用于处理固体含量很高的有机废水；它的主要作用 是：① 将污泥中的一部分有机物转化为沼气；② 将 污泥中的一部分有机物转化成为稳定性良好的腐殖质； ③ 提高污泥的脱水性能；④ 使得污泥的体积减少1/2 以上；⑤ 使污泥中的致病微生物得到一定程度的灭活， 有利于污泥的进一步处理和利用。
厌氧生物处理的影响因素
厌氧生物处理的影响因素厌氧生物处理的基本原理三阶段论——1979年由Bryant提出1) 水解阶段：碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解发酵菌作用下转化为糖类、挥发性脂肪酸VFA、（较高级有机酸）氨基酸、水和二氧化碳；2) 酸化阶段（产酸产乙酸阶段）：挥发性脂肪酸在产氢产乙酸菌作用下转化成H2、CO2、乙酸： CH3CH2COOH→CO2↑+CH3COOH+H2↑3) 产甲烷阶段：最后两组生理不同的产甲烷菌，有共同的产物：4H2+CO2→CH4↑+2H2O —— （28%）CO2被还原的反应2CH3COOH→2CH4↑+2CO2↑ —— （72%）乙酸脱羧的反应 ，CH3COOH脱羧。
厌氧生物处理的影响因素(1) 温度。
存在两个不同的最佳温度范围(55℃左右，35℃左右)。
通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个最佳温度范围。
甲烷菌对温度的适应性很差，根据其生存的适宜温度范围，甲烷菌可分为两类，即中温甲烷菌（适宜温度33－35℃）和高温甲烷菌（适宜温度50－53℃）。
当温度超出适宜温度范围时，厌氧消化反应速率则急剧下降。
厌氧消化的允许温度波动范围为±1.5－2.0℃。
当波动范围为±3℃时，就会严重抑制消化速率。
当波动范围超过±5℃时，就会使有机酸大量积累而破坏厌氧消化过程的正常运行。
(2) pH值。
厌氧消化最佳pH值范围为6．8～7．2。
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。
产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。
在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范围内。
(3) 有机负荷。
① 厌氧生物反应器的有机负荷通常指的是容积负荷，其直接影响处理效率和产气量。
渗滤液处理站工艺流程说明
光大（常州）渗滤液处理站工艺流程图本渗滤液处理系统处理规模为200 m3/d，即8.4 m3/h。
本渗滤液处理系统设计出水水质执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。
渗滤液处理包括氨吹脱预处理系统、厌氧处理系统、好氧处理系统、、膜处理系统、污泥处理系统，以及废气处理系统。
调节池：。
由于渗滤液来水呈峰、谷不均匀状态，渗滤液处理系统设置一定容积的调节池，以缓解来水质、水量不均匀有可能给后续处理系-N 1500～2000mgL、统带来的冲击负荷渗滤液原水的主要指标：COD 50000 mg∕L、 BOD 30000 mg∕L、 SS 3000 mg∕L NH3PH 5.0～6.0 。
一级反应沉淀池：一级反应沉淀池分为反应池、沉淀池、一级中间水池，渗滤液在反应池与石灰乳混合反应后与PAM搅拌混凝自流进入一级沉淀池，经斜管沉淀分离，污泥排至浓缩池，上清液溢流进入一级中间水池，由提升泵将污水泵入吹脱塔。
一级反应沉淀池主要是为后续处理做准备，将渗滤液PH值调至9.5～10.5 ，同时去除渗滤液中部分悬浮物和胶体物质，以及重金属阳离子。
出水的主要指标：COD 45000～50000 mg∕L、NH-N 1500 mg∕L左右、PH 9.5～10.5 。
3脱氨塔：主要特征是在塔内装填一定高度的填料层，一级中间水池的出水（PH 9.5～10.5）从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状向下流动。
空气由氨吹脱塔底部进入，在氨吹脱塔内逆流接触传质，进行脱氨反应；脱氨反应后的渗滤液进入二级反应沉淀池，被吹脱的NH3送入主厂锅炉进行焚烧。
吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论。
在一定温度下，当气液之间达到平衡时，-N值下降40％～60％，PH值有所下溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比（亨利定律）。
此过程的指标NH3降，其他的一些指标基本没有太大的变化。
二级反应沉淀池：二级反应沉淀池的结构与一级反应沉淀池的结构基本一致，吹脱后的渗滤液进入反应池；在反应池与三氯化铁、PAM搅拌混凝自流进入二级沉淀池，在经过斜管沉淀分离，污泥排至浓缩池，上清液溢流进入二级中间水池，同时混凝沉淀去除悬浮物和胶体物质。
厌氧生物处理的特点
厌氧生物处理的特点厌氧生物处理，也称为厌氧消化或厌氧发酵，是一种在无氧环境下利用微生物将有机废弃物转化为甲烷、二氧化碳等小分子有机物和无机物的生物技术。
这种处理方法在环境保护、能源利用以及农业废弃物处理等领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍厌氧生物处理的特点。
厌氧生物处理具有高效性。
在无氧环境下，微生物通过厌氧呼吸将有机物转化为能量和新的细胞物质。
由于没有氧气竞争，厌氧微生物能够更有效地利用有机物中的能量，使得处理效率高于传统的好氧处理方法。
厌氧生物处理能够产生能源。
在转化有机物的过程中，厌氧微生物会产生大量的甲烷和二氧化碳等小分子有机物，这些物质可以用于生产燃料和化工产品。
因此，厌氧生物处理不仅解决了废弃物处理问题，还为能源生产提供了新的途径。
再者，厌氧生物处理对环境的影响较小。
由于处理过程中不需要氧气，因此不会产生大量的氧化还原产物，对环境造成的污染较小。
同时，由于厌氧处理能够产生甲烷等可燃性气体，可以减少温室气体的排放，对气候变化产生积极影响。
厌氧生物处理能够促进农业废弃物的利用。
农业废弃物如畜禽粪便、秸秆等是丰富的有机资源，通过厌氧消化技术可以将其转化为能源和有机肥，促进农业废弃物的资源化利用。
厌氧生物处理具有高效性、能源产生、环境友好和促进农业废弃物利用等特点，使得它在废弃物处理、能源生产和环境保护等领域具有广泛的应用前景。
然而，厌氧生物处理也存在一些挑战，如启动慢、对水质和气候的适应性差等问题，需要进一步研究和改进。
未来，随着科技的进步和环保意识的增强，厌氧生物处理将在更多领域得到应用和发展。
污水厌氧生物处理的新工艺——IC厌氧反应器引言随着城市化进程的加快，污水处理已成为一个重要的环境问题。
厌氧生物处理作为一种污水处理技术，通过微生物的作用将有机污染物转化为无机物，具有节能、环保等优点。
然而，传统厌氧生物处理工艺存在处理效率低、效果差等问题，因此研发新型的厌氧生物处理工艺势在必行。
(完整版)第三节污泥的厌氧消化
两级消化工艺：减少耗热量，减少搅拌能耗，
熟污泥含水率低。
一级：二级= 3：1 –2：1—1：1 （一级有搅拌、加热；二级
无搅拌，利用余热消化，兼做浓缩池，排除上清液）消化前 8-10 天
产气量占 80%）两级消化不减少池容,两级池子总池容等于一个单
---污泥的干燥与焚烧 干燥：进一步降低污泥含水率 20%----干燥器---肥料 焚烧：不能做为农肥时（或含有毒）---焚烧：焚烧炉 ---污泥堆肥
污泥堆肥是有机物的好氧发酵的产物。在有氧的条件下，
利用嗜温菌、嗜热菌的作用，使污泥中水分及大量有有机
物质好氧分解。
污泥 1/2
21 天
2 天 1/2 30 天
有机物降解程度，VFA，总碱度，NH3 控制参数：搅拌强度，排泥量，沼气气压 （1000-2000Pa）。 8.3.7 污泥好氧消化
8
机理：污泥的好氧内源呼吸 C5H7NO2+7O2 5CO2+3H2O+H++NO-3
适用小泥量； 特点：无臭，有机物降解程度高，上清液 COD 低，运行管理简单， 缺点：能耗大，无沼气利用。
60
50
40
30
20
10
0
0
15 30 45
60 75
90 105 120
digestion time(day)
Fig.8-23 Relationship between tempearture
and digestion time
T (c)
4
2、生物固体停留时间( SRT)与污泥投配率 完全混合消化池的水力停留时间等于污泥
污水的生化处理工艺
污水的生化处理工艺
污水的生化处理工艺主要包括生物膜反应器、曝气法、好氧/厌氧处理法等。
1. 生物膜反应器（MBBR）
生物膜反应器是一种基于移动床生物反应器和生物过滤器的组合系统。
它利用生物膜将废水中的有机物质降解成二氧化碳和水。
该工艺的优点是处理效率高、反应器设计灵活、占地面积小等。
2. 曝气法
曝气法是利用氧气和微生物将有机物氧化成二氧化碳和水的方法。
在曝气池中通过注入高压氧气来增加水的氧含量，进而促进微生物分解有机物所利用的生物膜的生长和微生物的代谢活动。
该工艺的缺点是能耗高、占地面积大。
3. 好氧/厌氧处理法
好氧/厌氧处理法是通过好氧阶段和厌氧阶段的交替来处理污水。
在好氧条件下，微生物通过对氧气的利用将污水中的有机物分解成二氧化碳和水，而在厌氧条件下，微生物缩合有机物，进而将有机物完全氧化成水和二氧化碳。
该工艺的优点是处理效率高，但是需要多阶段反应器，这就要求系统的设计和管理较为复杂。
污水处理工艺
污水处理工艺就是对城市生活污水和工业废水的各种经济、合理、科学、行之有效的工艺方法。
污水处理被广泛应用于建筑、农业,交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域。
城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优选确定。
AAO生化处理工艺AAO法又称A2O法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（厌氧-缺氧-好氧法），是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。
通过厌氧过程使废水中的部分难降解有机物得以降解去除，进而改善废水的可生化性，并为后续的缺氧段提供适合于反硝化过程的碳源，最终达到高效去除COD、BOD、N、P的目的。
优点：1、本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他类工艺；2、在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥丝状膨胀，SVI值一般小于100；3、污泥含磷高，具有较高肥效；4、运行中勿需投药，两个A段只用轻轻搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低；缺点：1、除磷效果难再提高，污泥增长有一定限度，不易提高，特别是P/BOD值高时更是如此；2、脱氮效果也难再进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；（内循环范围为2Q-4Q）3、进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。
AAO工艺流程图：泵房：主要是收集从污水管网进来的生活污水，利用潜水泵将污水提升至处理单元。
粗格栅：粗格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。
粗格栅是由一组相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。
细格栅：一种可连续清除流体中杂物的固液分离设备，主要去除水中一些细小的颗粒及悬浮物。
7 厌氧生物处理
二、厌氧生物处理的基本原理
5、产甲烷阶段
理论产生甲烷量：
1、糖类、脂类和蛋白质等有机物经过厌氧消化能转化为 甲烷和CO2等气体，这样的混合气体统称为沼气；产生 沼气的数量和成分取决于被消化的有机物的化学组成， 一般可以用下式进行估算：
4、产氢产乙酸阶段
主要微生物： 产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌 产物：乙酸、甲烷、CO2、H2
二、厌氧生物处理的基本原理
5、产甲烷阶段
主要微生物：产甲烷菌
产物：甲烷
特征：细胞的增殖很少，（甲烷细菌不繁殖，数量少，
消化时间长）；食物不足；产生能量仅为好氧1/20-1/30。
反应方程式：
在厌氧消化产甲烷菌时：
离。
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二、厌氧生物处理的基本原理
1、复杂有机物的厌氧降解过程
传统观念－－两阶段理论
•酸性发酵阶段——柠檬酸、乳酸、醋酸、脂肪酸等； •稳定发酵阶段（产气阶段）——甲烷和CO2
•发酵：指氢供体和受氢体都是有机化合物的生物氧化作用。
•产生有还原性的有机物；
• CH3COCOOH→2CO2+CH3CHO • 2CH3COOH→2CH4+2CO2
3）接触的作用：提高传质速率，厌氧污泥与介质间的液 膜厚度，布水系统。
三、厌氧微生物生态学
2、影响甲烷细菌的主要生态因子
生物固体停留时间（污泥龄）与负荷
1） 停留时间 θc=Mr/Фe
其中：Mr－－ 消化池内总生物量 Фe=Me/t －－消化池每日排出的生物量； Me－－－排出的生物总量， t－－－排泥时间
行降解或部分降解；对于某些含有难降解有机物的废水， 利用厌氧工艺进行处理可以获得更好的处理效果。
厌氧生物处理工艺
第六章厌氧生物处理工艺第一节厌氧生物处理工艺的发展概况及特征一、厌氧生物处理工艺的发展简史实际上，厌氧生物过程广泛地存在于自然界中，但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物，则是在1881年由法国的Louis Mouras所发明的“自动净化器”开始的，随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污泥（如各种厌氧消化池等）。
这些厌氧反应器现在通称为“第一代厌氧生物反应器”，它们的共同特点是：①水力停留时间（HRT）很长，有时在污泥处理时，污泥消化池的HRT会长达90天，即使是目前在很多现代化城市污水处理厂内所采用的污泥消化池的HRT也还长达20~30天；②虽然HRT相当长，但处理效率仍十分低，处理效果还很不好；③具有浓臭的气味，因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢，而它们都具有十分特别的臭味。
以上这些特点使得人们对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣大大降低，而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理城市污水已经十分成功。
但是，当进入上世纪50、60年代，特别是70年代的中后期，随着世界范围的能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废水的研究得以强化，相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。
这些被称为现代高速厌氧消化反应器的厌氧生物处理工艺又被统一称为“第二代厌氧生物反应器”，它们的主要特点有：①HRT大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率大大提高；②主要包括：厌氧接触法、厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、AAFEB、厌氧生物转盘（ARBC）和挡板式厌氧反应器等；③HRT与SRT分离，SRT相对很长，HRT则可以较短，反应器内生物量很高。
以上这些特点彻底改变了原来人们对厌氧生物过程的认识，因此其实际应用也越来越广泛。
污水生物处理(好氧、厌氧生物处理)
活性污泥法工艺流程
空气
进水 初次沉 淀池
曝气池
出水
二次沉淀池
回流污泥
污 泥
剩余污泥
氧化沟（OD）
1.概念： 氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池 呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在 其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又 称‘‘环形曝气池”。
采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
(英国ASH Vale 污水处理厂)
小结
(厌氧生物处理反应机理图) 不溶性有机物和高分子 溶性有机物
水解阶段 （细菌胞外酶作用）
原酸化阶段和产 乙酸阶段可合并 为一个阶段
小分子溶性有机物
产酸脱氢 （产酸菌作用） 阶段
细菌细胞
挥发酸 (如乙酸)
CO2+H2
其他产物 (如醇类等)
产甲烷阶段 (产甲烷细菌作用)
细菌细胞
CH4+CO2
几种厌氧生物滤池
➢ 要保证污水处理的效果，首先必须有足够数量 的微生物，同时，还必须有足够数量的营养物 质。
好氧生物处理
❖ 传统活性污泥法 ❖ 氧化沟 ❖ 序批式活性污泥法 ❖ 生物滤池、生物转盘 ❖ 流化床
活性污泥法
生物膜法
活性污泥的特征与微生物
①特征 a、形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。 b、颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变
UASB反应器工作原理
进水 厌氧膨胀床和流化床工艺流程
污水自然生物处理
污水自然生物处理的回顾与前瞻
❖ 污水的自然生物处理已有300多年的历史，但随着经济和社会 的发展，生活污水和工业废水的水质水量发生了很大的变化， “经典式”生态系统的自然净化能力承受不了越来越沉重的 污染负荷。为了解决日益严重的水环境污染问题，出现了以 普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工净化技术。但进入 20世纪70年代，严重的世界能源危机，迫使人们又转向研究 节省能源、资源和投资的处理方法。污水的自然生物处理作 为“替代技术”之一受到重视。