第15章 厌氧生物处理

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1、第十五章厌氧生物处理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.②1881年，法国，LouisMouras，“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（AnaerobicContactProcess）厌

2、氧滤池（AnaerobicFilter、AF）上流式厌氧污泥层（床）反应器(UpflowAnaerobicSludgeBlanket(Bed)、UASB)厌氧流化床(AnaerobicFluidizedBed、AFB)厌氧附着膜膨胀床(AnaerobicAttachedFilmExpandedBed、AAFEB)厌氧生物转盘（AnaerobicRotatedBiologicalDisc、ARBD）折流式厌氧反应器（AnaerobicBaffledReactor、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

3、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

4、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15.2.1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（acidogenicphase）和产甲烷（或甲烷）阶段（methanogenicphase）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（

5、acidogenicfermentation）阶段；③产氢产乙酸（H2-producingacetogenesis）阶段；④产甲烷（methanogenesis）阶段细菌类型分为两大类型：产酸细菌（acidogens）和产甲烷细菌（methanogens）厌氧生物代谢过程示意图图19-1产甲烷的串联代谢（McCarty和Smith,1986）乙酸CH4CO228%72%长链脂肪酸（丙酸、丁酸等）简单有机化合物（糖、氨基酸、肽）复杂有机化合物（碳水化合物、蛋白质、类脂类）13%10%5%20%35%17%水解产酸H2CO215.2.2水解阶段水解定义：复杂的非溶解性的有机

6、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。15.2.4产氢产乙酸阶段产氢

7、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。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