水污染控制工程 第十五章 污水的厌氧生物处理 教案

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1、第十五章污水的厌氧生物处理§15-1概述厌氧生物处理法，是在无氧的条件下由兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机污染物的处理方法。它是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机废水强有力的处理方法之一。厌氧生物过程广泛地存在于自然界中，但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物，则是在1881年由法国的LouisMouras所发明的“自动净化器”开始的。该法的应用已有二百多年历史，但由于其与好氧法相比，存在着处理时间长、出水水质差、对低浓度有机废水处理效率低等缺点，从而使其应用受到限制，发展缓慢。从

2、70年代起，出现了世界性能源紧张，促使污水处理向节能和实现能源化方向发展。厌氧处理最大的特点是既节能又产能，对缓和污水处理厂“建得起，养不起”的矛盾有较好的客观效果。因此，厌氧生物处理法引起了人们的注目，其理论研究和实际应用都取得了很大的进展。过去，它多用于城市污水处理厂的污泥、有机废料以及部分高浓度有机废水的处理。经过多年的发展，现已成为污水处理的主要方法之一，不但可用于处理高浓度和中等浓度的有机污水及好氧处理过程中所产生的剩余有机污泥，还可以用于低浓度有机污水的处理。一、厌氧生物处理的对象1、有

3、机污泥有机污泥包括废水好氧生物处理过程生成的大量活性污泥和生物膜，初沉池可沉淀的有机固体，以及人畜的粪便等。2、有机废水食品工业，如酒精、味精、制糖、淀粉、屠宰和啤酒等工业排出的废水，不仅数量多，而且浓度也很高。对这些以农牧产品为原料的加工工业排出的高浓度有机废水，是厌氧生物处理的主要对象。3、生物质以专门利用生物质转化为新能源为主要目的的厌氧发酵法，是利用某些植物茎杆和叶子等生物质通过厌氧发酵获得生物能——沼气。二、厌氧生物处理的目的/作用1、杀菌灭卵、防蝇除臭，防止传染病的发生和蔓延。2、去除废

4、水中大量有机物，防止对水体的污染。3、利用污水厂污泥和高浓度有机废水产生沼气可获得可观的生物能源。三、厌氧法的基本原理四阶段发酵理论——Zeikus1979年左右提出(1)第一阶段：水解和发酵性细菌将复杂有机物水解为小分子有机物：如：纤维素、淀粉水解为单糖，再发酵为丙酮酸；蛋白质水解为氨基酸，再脱氨基成有机酸和氨；脂类水解为低级脂肪酸和醇,如乙酸、丙酸、丁酸、乙醇、CO2、H2、NH3和H2S等。微生物群落：水解、发酵性细菌：梭菌属、拟杆菌属、双歧杆菌；链球菌和肠道菌等。(2)第二阶段：产氢和产乙酸

5、菌把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。113微生物群落：产氢和产乙酸菌，如奥氏甲烷杆菌；将三碳以上有机酸、长链脂肪酸、芳香族酸及醇等分解为乙酸和H2的细菌和硫酸还原菌。(3)第三阶段：有2组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群。一是将CO2或CO和H2合成CH4；另一组是将乙酸脱羧生成CH4和CO2，或利用甲酸、甲醇及甲基胺裂解为CH4。(4)第四阶段：同型产乙酸阶段，是同型产乙酸细菌将CO2和H2转化为乙酸的过程。其作用目前尚在研究。四、厌氧法的影响因素厌氧法对环境条件的要求比好氧法更严格。一般认为

6、，控制厌氧处理效率的基本因素有2类：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；另一类是环境因素，如温度、pH值、氧化还原电位、有毒物质等。由厌氧法的基本原理可知，厌氧过程要通过多种生理上不同的微生物类群联合作用来完成。如果把产甲烷阶段以前的所有微生物统称为不产甲烷菌，则它包括厌氧细菌和兼性细菌，尤以兼性细菌居多。与产甲烷菌相比，不产甲烷菌对pH值、湿度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性，且其增殖速度快，而产甲烷菌是—群非常特殊的、严格厌氧的细菌，它们对生

7、长环境条件的要求比不产甲烷菌更严格，而且其繁殖的世代期更长。因此，产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物。产甲烷阶段又常是厌氧过程速率的限制步骤。正因为此，在讨论厌氧过程的影响因素时，多以产甲烷菌的生理、生态特征来说明。1、温度各类微生物适宜的温度范围是不同的，一般认为，产甲烷菌的温度范围为5-60℃。在35℃和53℃上下可以分别获得较高的消化效率，温度为40-45℃时，厌氧消化效率较低。据产甲烷菌适宜温度条件的不同，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。①常温厌氧消化，指在自然

8、气温或水温下进行废水厌氧处理的工艺，适宜温度范围10～30℃。②中温消化，适宜温度35～38℃，若低于32℃或者高于40℃，厌氧消化的效率即趋向明显地降低。③高温厌氧消化，适宜温度50～55℃。一定范围内，温度提高，有机物去除率提高，产气量提高。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时内温度升降5℃，沼气产量明显下降，波动的幅度过大时，甚至停止产气。温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中甲烷的含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。温度的暂时性突然降低不会使