水处理生物学(第十讲).ppt

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1、5.2厌氧生物处理原理与过程一、厌氧生物处理的基本原理及参加的微生物废水的厌氧生物处理：在无氧的条件下，借多种厌氧微生物的作用处理废水。又叫厌氧消化。1881年法国报道了罗伊斯·莫拉斯（LouisMouras）发明的“自动净化器”，开始了利用厌氧消化处理废水的历史，至今已100多年。1979年布利安特（Bryant）等人提出厌氧消化的三阶段4类群理论。▲发酵细菌作用阶段（水解发酵阶段）▲产醋酸细菌作用阶段（产氢、产乙酸阶段）▲产甲烷阶段（1）发酵细菌作用阶段原理：碳水化合物单糖蛋白质→氨基酸→醇类脂脂肪酸低级脂肪酸参加的微生物：发酵细菌群：梭菌属（Clostridium)

2、丁酸弧菌属（Butyrivibrio）拟杆菌属（Bacteroides)特性大多专性厌氧；适宜pH4.5～8。胞外酶发酵（2）产醋酸细菌作用阶段原理：上阶段产物：（丙酸、丁酸、醇等）→醋酸、甲胺、CO2、H2参加的微生物：产氢产乙酸细菌群和同型产乙酸细菌群：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属特性绝对厌氧菌获兼性厌氧菌；适宜pH4.5～8。（3）产甲烷细菌作用阶段（厌氧消化的控制阶段）原理：H2、CO2、CH3COOHCH3NH2、CH3OH→CH4参加的微生物：产甲烷细菌群：产甲烷杆菌属；产甲烷短杆菌属；产甲烷球菌属。特性严格厌氧菌；中温菌对温度敏感；pH适宜6.8~7

3、.2；增殖速率慢。废水中有机物Ⅰ↓发酵性细菌脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇类Ⅱ↓产氢产乙酸细菌↙↘同型产乙酸细菌乙酸→H2+CO2↘↙Ⅲ↓产甲烷细菌CH4厌氧消化三阶段四类群二、厌氧微生物群体间的关系不产甲烷细菌和产甲烷细菌相互依赖、相互制约。表现在：（1）不产甲烷细菌未产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需的的基质。不产甲烷细菌的产物氢、二氧化碳、乙酸提供给产甲烷细菌。产甲烷细菌为厌氧环境有机物分解食物链最后环节。（2）不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件。厌氧发酵初期的加料等带入的空气中的氧被不产甲烷细菌的代谢作用，使发酵液的氧化还原电位不断下降，为产甲烷细菌提供生长条件。（3

4、）不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质苯环、氰化物可被不产甲烷细菌降解。（4）产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制。不产甲烷细菌的发酵产物可以抑制其本身的不断形成。如氢的积累抑制产氢细菌的产氢，酸的积累抑制产酸细菌的产酸。而产甲烷细菌可以利用氢、乙酸、二氧化碳等，解除反馈。（5）不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH值。不产甲烷菌分解糖等产生酸，降低pH产甲烷菌分解酸产生甲烷，pH上升。三、厌氧废水处理的影响因素（1）温度对厌氧生物及厌氧消化的影响尤为显著。厌氧消化最佳温度：55℃左右——嗜热菌（高温消化）35℃左右——嗜温菌（中温消化）取舍：高温消化的反应

5、速率为中温消化的1.5~1.9倍，但甲烷在气体中占比例低，消化不彻底。高温消化需较多的能量，不经济。温度对厌氧消化的影响（2）pH值不产甲烷细菌适宜pH4.5~8产甲烷细菌适宜pH6.8~7.2在pH<6.5或pH>8.2的环境中，厌氧消化会受到严重抑制，主要对甲烷细菌的抑制。厌氧消化的最佳pH值为6.8~7.2.（3）营养物与微量元素所需要营养物的浓度可以根据废水的可生物降解的COD（CODBD）浓度和它的酸化程度来估算。ρ＝CODBD·Y·ρcell·1.14ρ——所需最低的营养元素的浓度，mg/L；CODBD——进液中可生物降解的COD浓度，g/L；Y——细胞产率，gVS

6、S/gCODBD；ρcell——该元素在细胞中的含量，mg/g干细胞。细胞产率Y与废水酸化程度有关。对于基本上未酸化的废水，C：N：P=330：5：1（4）氧化还原电位由于所有的产甲烷菌都是专性厌氧菌，因此严格的厌氧环境是其进行正常生理活动的基本条件。非产甲烷菌可以在氧化还原电位为+100~−100mV的环境中正常生长和活动；产甲烷菌的最适氧化还原电位为−150~−400mV。四、厌氧法处理废水的特征（1）处理对象：有机污泥和高浓度的有机废水。①有机污泥：不溶性有机质、纤维素含量高的污水;②高浓度有机废水：一般先厌氧处理将污物，后好氧处理。大量稀释或降低好氧处理进水量，则处理费

7、用较昂贵。（2）时间长：30～35℃，需1～5天。BOD去除率50～90％。（3）能量需求大大降低：不需供氧气，同时还可产生甲烷。每去除1kgCOD好氧生物处理一般需消耗0.5~1.0kW/h电能；每去除1kgCOD厌氧生物处理约能产生3.5kW/h电能。（4）污泥产量极低厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。（5）处理后有机物浓度高于好氧处理。（6）有臭气产生。还原S、SO42-→H2S（7）设备较简单。五、厌氧法处理废水的应用主要用于处理城市废水厂的污泥和固体含量很高的废水。厌氧消化池