第三章厭氧生物處理技術編輯課件厭氧生物處理過程又稱厭氧消化，是在厭氧條件下由多種微生物的共同作用，使有機物分解外生成CH4和CO2的過程。厭氧消化三階段理論如以下圖：一、厭氧處理的原理編輯課件分解乙酸產甲烷菌發酵性細菌產氫產乙酸細菌復雜有機物水解1簡單溶解性有機物發酵1脂肪酸、醇類、丙酸、丁酸、乳酸等氫氣、二氧化碳1231245乙酸甲烷、二氧化碳同型產乙酸菌利用氫氣和二氧化碳產甲烷菌編輯課件如果有機污染物生物處理系統不充氧，由于好氧微生物活動造成厭氧環境，使厭氧微生物生長繁殖，最終成為優勢菌群，并對有機污染物進行厭氧分解。好氧與厭氧處理編輯課件與好氧生物處理相比較，厭氧生物處理的主要特征是：(1)能量需求大大降低．還可產生能量。這是因為厭氧生物處理不要求供給氧氣，相反卻能生產出含有50％一70％甲烷的沼氣，含有較高的熱值(21000一25000KJ／m3)，可以用作能源。(2)污泥產量極低。這是因為厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。編輯課件

(3)對溫度、pH等環境因素更為敏感。厭氧細菌可分為高溫菌和中溫菌兩大類。其適宜的溫度范圍分別為55℃左右和35℃左右。如溫度降至10℃以下，厭氧微生物的活動能力將非常低。產甲烷菌的最適pH范圍也較好氧菌為小。(4)處理后廢水有機物濃度高于好氧處理。編輯課件(5)厭氧微生物可對好氧微生物所不能降解的一些有機物進行降解(或局部降解)。(6)處理過程的反響較復雜。如前所述，厭氧消化是由多種不同性質、不同功能的微生物協同工作的一個連續的微生物學過程，遠比好氧生物處理中的微生物過程復雜。編輯課件厭氧條件下，簡單有機物或無機物成為最終電子受體，而好氧條件下氧是最終電子受體。兩者比較，厭氧分解過程產生的能量少，細胞產量和污染物分解速率低，有機物只能進行不完全的分解，最后由產甲烷細菌作用而生成甲烷。編輯課件優缺點優點：有機負荷高，產生的剩余污泥少，運行費用低，對氮磷等需求低，產生甲烷可作為能源。缺點：厭氧微生物生長慢，產生臭味，對進水水質和操作控制要求高，對低濃度有機廢水處理效果低，出水水質一般達不到規定的排放標準，需要進一步處理。

編輯課件應用

可以處理高濃度的有機廢水，也能處理中低濃度的廢水；廣泛應用于食品、釀造、有機化工和制藥等工業廢水處理。編輯課件

1、發酵細菌(產酸細菌)主要包括梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、真細菌屬和雙歧桿菌屬等。這類細菌的主要功能是先通過胞外酶的作用將不溶性有機物水解成可溶性有機物，再將可溶性的大分子有機物轉化成脂肪酸、醇類等。發酵細菌大多數為專性厭氧菌，但也有大量兼性厭氧菌。按照其代謝功能，發酵細菌可分為纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌和脂肪分解菌等。除發酵細菌外，在厭氧消化的發酵階段，也可發現真菌和為數不多的原生動物。二、厭氧處理微生物編輯課件2、產氫產乙酸細菌研究所發現的產氫產乙酸細菌包括互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬和暗桿菌屬等。這類細菌能把各種揮發性脂肪酸降解為乙酸和H2。只有在乙酸濃度低、液體中氫分壓也很低時才能完成。編輯課件3、產甲烷細菌產甲烷菌大致可分為兩類：一類主要利用乙酸產生甲烷，另一類數量較少，利用氫和CO2的合成生成甲烷。也有極少量細菌，既能利用乙酸，也能利用氫。以下是兩個典型的產甲烷反響：氧和氧化劑對產甲烷菌有很強的毒害作用。編輯課件4、厭氧微生物群體間的關系在厭氧生物處理反響器中．不產甲烷菌和產甲烷茵相互依賴，互為對方創造與維持生命活動所需要的良好環境和條件。但又相互制約。厭氧微生物群體間的相互關系表現在以下幾個方面：編輯課件A、不產甲烷細菌為產甲烷細菌提供生長和產甲烷所需要的基質；B、不產甲烷細菌為產甲烷細菌創造適宜的氧化復原條件；C、不產甲烷細菌為產甲烷細菌去除有毒物質；D、產甲烷細菌由為不產甲烷細菌的生化反響解除反響抑制；E、不產甲烷細菌和產甲烷細菌共同維持環境中適宜的pH值。編輯課件三、厭氧處理的影響因子pH6.8～7.2溫度〔中溫35℃、高溫55℃〕營養鹽毒物—高濃度的離子以及其他有機毒物氧濃度〔厭氧菌的生活環境〕氧化復原電位食料微生物比編輯課件溫度因素溫度與有機物負荷、產氣量關系見圖1消化溫度與消化時間的關系見圖2厭氧消化中的微生物對溫度的變化非常敏感，溫度的突然變化，對沼氣產量有明顯影響，溫度突變超過一定范圍時，那么會停止產氣。根據采用消化溫度的上下，可以分為常溫消化〔10~30℃〕、中溫消化〔35℃左右〕和高溫消化〔54℃左右〕。編輯課件溫度與有機物負荷、產氣量關系編輯課件消化溫度與消化時間的關系編輯課件生物固體停留時間〔污泥齡〕與負荷編輯課件攪拌和混合攪拌可使消化物料分布均勻，增加微生物與物料的接觸，并使消化產物及時別離，從而提高消化效率、增加產氣量。同時，對消化池進行攪拌，可使池內溫度均勻，加快消化速度，提高產氣量。消化池在不攪拌的情況下，消化料液明顯地分成結殼層、清液層、沉渣層，嚴重影響消化效果。污水處理廠污泥厭氧消化池的厭氧消化攪拌方法包括氣體攪拌、機械攪拌、泵循環等。機械攪拌時機械攪拌器安裝在消化池液面以下，定位于上、中、下層皆可，如果料液濃度高，安裝要偏下一些；泵循環指用泵使沼氣池內的料液循環流動，以到達攪拌的目的；氣體攪拌，將消化池產生的沼氣，加壓后從池底部沖入，利用產生的氣流，到達攪拌的目的。機械攪拌適合于小的消化池，液攪拌和氣攪拌適合于大、中型的沼氣工程。編輯課件營養與C/N比厭氧消化原料在厭氧消化過程中既是產生沼氣的基質，又是厭氧消化微生物賴以生長、繁殖的營養物質。這些營養物質中最重要的是碳素和氨素兩種營養物質，在厭氧菌生命活動過程中需要一定比例的氮素和碳素。表1給出了常用沼氣發酵原料的碳氮比。原料C/N比過高，碳素多，氮素養料相對缺乏，細菌和其他微生物的生長繁殖受到限制，有機物的分解速度就慢、發酵過程就長。假設C/N比過低，可供消耗的碳素少，氮素養料相對過剩，那么容易造成系統中氨氮濃度過高，出現氨中毒。編輯課件各種廢物的碳氮比〔C/N〕原料碳氮比原料碳氮比大便(6~10):1廚房垃圾25:1小便0.8:1混合垃圾34:1牛廄肥18:1初沉池污泥5:1鮮馬糞24:1二沉池污泥10:1鮮羊糞29:1鮮豬糞13:1編輯課件氨氮厭氧消化過程中，氮的平衡是非常重要的因素。消化系統中的由于細胞的增殖很少，故只有很少的氮轉化為細胞，大局部可生物降解的氮都轉化為消化液中的氨氮，因此消化液中氨氮的濃度都高于進料中氨氮的濃度。實驗研究說明，氨氮對厭氧消化過程有較強的毒性或抑制性，氨氮以NH4+及NH3等形式存在于消化液中，NH3對產甲烷菌的活性有比NH4+更強的抑制能力。編輯課件有毒物質揮發性脂肪酸〔VFA是消化原料酸性消化的產物，同時也是甲烷菌的生長代謝的基質。一定的揮發性脂肪酸濃度是保證系統正常運行的必要條件，但過高的VFA會抑制甲烷菌的生長，從而破壞消化過程。有許多化學物質能抑制厭氧消化過程中微生物的生命活動，這類物質被稱為抑制劑。抑制劑的種類也很多，包括局部氣態物質、重金屬離子、酸類、醇類、苯、氰化物及去垢劑等。對厭氧消化具有抑制作用的物質編輯課件對厭氧消化具有抑制作用的物質抑制物質濃度/(mg/L)抑制物質濃度/(mg/L)揮發性脂肪酸>2000Na3500～5500氨氮1500～3000Fe1710溶解性硫化物>200Cr6+3Ca2500～4500Cr3+500Mg1000～1500Cd150K2500～4500編輯課件酸堿度、pH值和消化液的緩沖作用厭氧微生物的生命活動、物質代謝與pH有密切的關系，pH值的變化直接影響著消化過程和消化產物，不同的微生物要求不同的pH值，過高或過低的pH對微生物是不利的，表現在：1．由于pH的變化引起微生物體外表的電荷變化，進而影響微生物對營養物的吸收；2．pH除了對微生物細胞有直接影響外，還可以促使有機化合物的離子化作用，從而對微生物產生間接影響，因為多數非離子狀態化合物比離子狀態化合物更容易滲入細胞；3．pH強烈地影響酶的活性，酶只有在最適宜的pH值時才能發揮最大活性，不適宜的pH值使酶的活性降低，進而影響微生物細胞內的生物化學過程。編輯課件四、厭氧處理的主要方法核心：厭氧反響器工藝流程包括：調節池厭氧反響器甲烷收集利用系統污泥處理系統編輯課件厭氧處理的根本流程廢水調節池熱交換器氣柜厭氧反應器沉淀池出水回流污泥剩余污泥37℃編輯課件1〕普通厭氧反響器〔AP〕也稱普通消化池無輔助攪拌設施，固體停留時間30～60d；溫度不到30℃的低濃度有機廢水、水量變化很大或間歇排除或毒物負荷波動等情況下的廢水，需要較大的反響體積；普通厭氧反響器厭氧反響器的類型編輯課件沼氣池農村用的沼氣池為無攪拌普通厭氧反響器編輯課件2〕厭氧接觸反響器排出的混合液在沉淀池中別離后回流到反響器中有效處理的關鍵在于污泥沉淀性能和污泥別離效率圖2-8厭氧接觸反響器編輯課件3〕厭氧污泥床反響器特點：沒有載體，絮狀污泥在上升水流和氣泡的作用下處于懸浮狀態。上流式厭氧污泥床反響器〔UASB〕是其中的一種，已經得到廣泛應用。編輯課件UASB示意圖編輯課件4〕厭氧固定膜反響器類似于好氧生物膜反響器，填料固定。5〕厭氧流化床反響器類似于好氧流化床生物膜反響器，載體通常為沙粒、活性炭，懸浮，處理有毒物質效果較好編輯課件項目好氧處理厭氧處理基本原理主要方法活性污泥法、生物膜法、好氧塘法厭氧消化法、厭氧生物膜法、厭氧塘法起主要作用微生物類群1.活性污泥法好氧呼吸細菌是降解的主力，原生動物、后生動物影響出水水質，絲狀細菌、真菌異常生長會導致污泥膨脹厭氧微生物群體起主要作用：發酵細菌水解不溶性有機物，將可溶性大分子有機物轉化為脂肪酸或醇類；產氫產乙酸細菌將揮發性脂肪酸降解為乙酸和氫；產甲烷菌利用乙酸產生甲烷，少部分利用氫和二氧化碳合成甲烷2.生物膜法好氧菌、兼性厭氧菌和厭氧菌均能代謝降解有機物，真菌對廢水凈化有作用，藻類能增加溶解氧濃度，原生動物和后生動物對出水水質有影響好氧處理與厭氧處理的