厌氧生物处理法5(11-14)ppt课件.ppt

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1、第9章厌氧生物处理法9.1厌氧法的基本原理9.2厌氧法的影响因素9.3厌氧法的工艺和设备9.4厌氧消化过程动力学9.5厌氧产气量计算厌氧生物处理的背景9.1厌氧法的基本原理1.定义在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生化降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。若有机物的降解产物主要是有机酸，则此过程称为不完全的厌氧消化，简称为酸发酵或酸化。若进一步将有机酸转化为以甲烷为主的生物气，此全过程称为完全的厌氧消化，简称为甲烷发酵或沼气发酵。9.1厌氧法的基本原理2.厌氧发的应用厌氧生物处理法的处

2、理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体等。厌氧生物处理的方法和基本功能有二：（1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供生物降解的基质；（2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料。完全的厌氧生物处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应用。3.厌氧法特点（1）优点能耗低（不需O2，产生CH4）污泥产量少（比好氧少3-20倍）能处理难降解有机物（2）缺点生化复杂，微生物配合平衡难控制，需要技术要求高。环境要求严格，导致厌氧反应器运行和应用受限。出水水质较差，需接好氧处理工艺。气味

3、大氨氮去除效果不好。9.1厌氧法的基本原理4.原理两阶段三阶段四阶段消化过程液化(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CH4两阶段三阶段1）水解酸化阶段：分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌。2）产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸细菌群，利用液化阶段的产物产生乙酸、氢气和二氧化碳等。3）产甲烷阶段：甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基质。大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等)水解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，

4、CO2乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH41、水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）2、产气阶段（甲烷细菌）乙酸化阶段甲烷化阶段（3）四阶段理论在三阶段理论的基础上，增加了一类细菌——同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2合成为乙酸。但研究表明，实际上这一部分由H2/CO2合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。从两阶段到三、四阶段理论的过程，是对厌氧消化不断深化认识的过程，也反映出有机物厌氧消化过程是不同微生物菌群协同作用的结果，是一个极为复杂的生化过程。5.厌氧过程中的物质转化有机

5、物硫酸盐、重金属硝酸盐难降解物质6.厌氧消化过程中的微生物在厌氧消化系统中微生物主要有发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。1、发酵细菌（产酸细菌）：主要功能有两种：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；6.厌氧消化过程中的微生物1、发酵细菌（产酸细菌）：主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时回成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大

6、量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：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。2、产氢产乙酸菌：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；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。主要的产氢产乙酸反应有：乙醇：丙酸：2、产氢产乙酸菌：注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。主要的产氢产乙酸细菌多为：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等；多数是

7、严格厌氧菌或兼性厌氧菌。丁酸：3、产甲烷菌20世纪60年代Hungate开创了严格厌氧微生物培养技术之后，对产甲烷细菌的研究才得以广泛进行；主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化过程得以顺利进行；主要可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌，或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌；一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）和Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，特别是后者，因为在厌氧反应器

8、中乙酸是主要的产甲烷基质，一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解；典型的产甲烷反应：①②③④⑤⑥⑦⑧在生物分类学上，产甲烷菌（Methanogens）属于古细菌（Archaebacteria），大小