第15章污水的厌氧生物处理素材ppt课件.ppt

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1、第15章污水的厌氧生物处理目录15.1厌氧生物处理的基本原理15.2污水的厌氧生物处理工艺15.3厌氧生物处理的设计计算15.4厌氧和好氧技术的联合应用人们有目的地利用厌氧生物处理法已有近百年的历史。由于传统的厌氧法存在水力停留时间长、有机负荷率低等特点，在过去很长时间里，没有得到广泛采用。它仅限于处理污水厂的污泥、粪便等。在废水处理方面，几乎都是采用好氧生物处理。近二十多年来，世界上的能源问题突出，而随着生物学、生物化学等学科的发展和工程实践经验的累积，不断开发出新的厌氧处理工艺和构筑物，克服了传统工艺的缺点，使得这一处理技术的理论和实践

2、都有了很大进步，使它在处理高浓度有机废水方面取得了良好的效果和经济效益。引言厌氧工艺多半是能量的净生产者，而好氧工艺则是能量的使用者1.厌氧生化的原理1.1厌氧生化的四个阶段起初厌氧生化处理有的学者将它分为三个阶段，即水解阶段、酸化阶段、产甲烷阶段。但是后来科学家们的研究发现，将厌氧生化处理分为四个阶段更为合理一些，即将酸化阶段分为发酵酸化阶段和产乙酸阶段。因此厌氧生化的四阶段依次为：水解阶段、发酵酸化阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段。第一节厌氧生物处理的基本原理调节水解池1.1.1水解阶段水解复杂的非溶解性聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚

3、体的过程（在胞外酶的作用下）。影响水解速度与程度的因素1.水解温度2.pH值3.氨的浓度4.水解产物的浓度5.有机质在反应器内的保留时间6.有机质的组成7.有机质颗粒的大小一般水解过程比较缓慢，并会受到多种因素影响（pH、水力停留时间、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤，尤其是对于含高分子有机物或悬浮物较多的废液而言。1.1.2发酵酸化阶段废水中的有机物在产酸细菌的作用下，发生水解和酸化反应，被降解为脂肪酸、醇类等产物。参与反应的微生物被统称为发酵细菌（或产酸细菌），其特点主要有：1）生长速率快；2）对环境条件（如温度、pH、抑制

4、物等）的适应性较强。发酵细菌(产酸细菌)的主要功能：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、醇类等小分子有机物。发酵细菌分属梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等，其中大多数是厌氧菌，但也有大量是兼性厌氧菌。产酸反应的速率一般是比较快的。发酵细菌按功能分类，可分为：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。其中重要的类群有梭状芽孢杆菌和拟杆菌。梭状芽孢杆菌是厌氧的、产芽孢的细菌，因此它们能在恶劣的环境条件下存活。拟杆菌大量存在于有机物丰富的地方

5、，它们分解糖、氨基酸和有机酸。上述细菌的绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护像甲烷菌这样的严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。1.1.3产乙酸阶段发酵酸化阶段的产物在产乙酸阶段被产乙酸菌转化为乙酸、氢气和二氧化碳。通常在厌氧颗粒污泥中存在着微生态系统，在此系统中，产乙酸菌靠利用氢的细菌生长，因此氢可以很容易被消耗掉并使产乙酸过程顺利进行。产氢产乙酸菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2。涉及到的主要反应有：乙醇:CH3CH2OH+H2O=CH3COOH+2H2丙酸:CH3C

6、H2COOH+2H2O=CH3COOH+3H2+CO2丁酸:CH3CH2CH2COOH+2H2O=2CH3COOH+2H2上述各个反应只有在系统中的乙酸浓度、氢分压均很低时才能顺利进行。主要的产氢产乙酸菌分属互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等；多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。1.1.4产甲烷阶段产甲烷菌利用前一阶段的产物乙酸、CO2和H2等为基质，并将其转化为CH4。参与反应的微生物被统称为产甲烷菌，其主要特点有：1)生长速率很慢；2)对环境条件(如温度、pH、抑制物等)非常敏感。产甲烷菌具有各种不同的形态，常见的有：1.产甲烷杆菌

7、；2.产甲烷球菌；3.产甲烷八叠球菌；4.产甲烷丝菌等。在生物分类学上，产甲烷菌(Methanogens)属于古细菌(Archaebacteria)、大小、外观上与普通细菌即真细菌(Eubacteria)相似，但实际上，其细胞成分特别是细胞壁的结构和酶系统较特殊。产甲烷菌在自然界中的分布，早期认为它们常栖息于一些极端环境中（如地热泉水、深海火山口、沉积物等），后发现其分布极为广泛，如污泥、反刍动物的瘤胃、昆虫肠道、湿的树木、厌氧反应器等。对产甲烷菌的研究在很长时间内并没有较大的进展。直到20世纪60年代，Hungate开创了严格厌氧微生物培

8、养技术，随后产甲烷菌的研究才得以广泛开展。许多研究结果表明，产甲烷菌在分类学上属于古细菌(Archaebacteria)，它们与真细菌的一般特性不同的是细胞壁中没有肽聚糖，细胞中