《废水生物处理技术》PPT课件

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1、第三章废水生物处理技术第五节厌氧生物处理一、厌氧处理的基本原理指在无氧条件下，通过厌氧微生物（或兼氧微生物）的作用，将废水中的有机物分转化为甲烷和二氧化碳的过程，又称厌氧发酵或厌氧消化。厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。主要依靠三大类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用。www.nordridesign.com甲烷发酵理论先后提出了二阶段、三阶段和四阶段发酵理论。目前应用较多的仍是布赖恩特(Bryant)于1979年提出的四阶段的发酵

2、理论：www.nordridesign.com厌氧消化两阶段www.nordridesign.com消化过程液化(酸化)液态污泥的pH迅速下降，转化产物中有机酸是主体气化(甲烷化)产生消化气，主体是CH4厌氧消化两阶段www.nordridesign.com（1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生物降解的基质；（2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料。www.nordridesign.com厌氧消化三阶段www.nordridesign.com大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等)水解

3、细菌的胞外酶水解的和溶解的有机物酸化产酸细菌有机酸醇类醛类等H2，CO2乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH4厌氧消化四阶段www.nordridesign.comwww.nordridesign.com水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸：水解发酵阶段是将大分子不溶性复杂有机物在细胞外酶的作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸(醇类；醛类、酮类等)，然后渗入细胞内，纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，例如乙酸、丙

4、酸、丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。第一阶段：有机酸的产生www.nordridesign.com微生物群落是水解、发酵性细菌群，有专性厌氧的:梭菌属(Clostridium)拟杆菌属(Bacteriodes)丁酸弧菌属(Butyrivibrio)真细菌(Eubacterium)双歧杆菌属(Bifidobacterium)革兰氏阴性杆菌兼性厌氧的有:是消耗掉污水带来的溶解氧，为专性厌氧细菌的生长创造有利条件。链球菌肠道菌此外还有真菌以及原生动物等。可统称为水解发酵菌。www.nordrid

5、esign.com据研究，每mL下水污泥中含有水解、发酵性细菌108~109个，每克挥发性固体含1010~1011个，其中蛋白质水解菌有107个，纤维素水解菌有105个。www.nordridesign.com产酸脱氢阶段是将第一阶段的产物降解为简单脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸等)并脱氢。奇数碳有机物还产生C02，主要产物是简单脂肪酸，C02，碳酸根HCO3-，铵盐NH4+和HS-，H+等。此阶段速率较快。微生物群落：微生物群落为产氢、产乙酸细菌；只有少数被分离出来。硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的细菌；第二阶段：

6、产酸脱氢阶段www.nordridesign.com第三阶段：甲烷的产生产甲烷阶段是将第二阶段的产物还原成CH4,参与作用的微生物是绝对厌氧菌(甲烷菌)。微生物：两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群一组将H2和CO2合成CH4或CO和H2合成CH4；另一组将乙酸脱羧生成CH4和CO2；或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为CH4。www.nordridesign.com上述3个阶段，以产甲烷阶段的反应速度最慢，为厌氧消化的限制阶段。与好氧氧化相比，厌氧生物处理产生的污泥量远少于好氧氧化。www.nordridesig

7、n.com参与厌氧反应的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌，已经证实的已有80多种产甲烷菌和产酸菌的特性www.nordridesign.com二、厌氧生物处理的主要影响因素一类是基础因素，包括微生物量（污泥浓度）、营养比、混合接触状况、有机负荷等；另一类是周围环境，如温度，pH、氧化还原电位、有毒物质的含量等。产甲烷菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤www.nordridesign.com（1）温度产甲烷菌适宜温度是3

8、5℃～38℃（中温）和52℃～55℃（高温），各有一个最适温度。厌氧消化对温度的突变也十分敏感，要求日变化小于±2℃。温度突变幅度太大，会招致系统的停止产气。www.nordridesign.com温度与有机物负荷和产气量关系www.nordridesign.com温度与消化时间关系www.nordridesign.com（2）pH产甲烷菌pH值：应在6.8～7.2之间。产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌