水处理工程厌氧学习教案.pptx

会计学1水处理水处理(chl)工程厌氧工程厌氧第一页，共48页。好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式，获得的能量水平(shupng)不同，如下表所示。呼吸方式受氢体化学反应式好氧呼吸能量利用率42分子氧C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2817.3kJ无氧呼吸无机物C6H12C6+4NO3-6CO2+6H2O+2N2+1755.6kJ发酵能量利用率26有机物C6H12C6 2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ问题：在废水(fishu)的生物处理中如何利用微生物的呼吸类型第2页/共48页第二页，共48页。厌氧呼吸是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化。厌氧微生物只有脱氢酶系统(xtng)，没有氧化酶系统(xtng)。在呼吸过程中，底物中的氢被脱氢酶活化，从底物中脱下来的氢经辅酶传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中，底物氧化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量，故释放能量较少。厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同，可分为发酵和无氧呼吸。厌 氧 呼 吸 第3页/共48页第三页，共48页。发酵 指供氢体和受氢体都参与有机(yuj)化合物的生物氧化作用，最终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物（有机(yuj)物）。这种生物氧化作用不彻底，最终形成的还原性产物，是比原来底物简单的有机(yuj)物，在反应过程中，释放的自由能较少，故厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的需要，消耗的底物要比好氧微生物的多。例如，葡萄糖的发酵过程：总反应式：第4页/共48页第四页，共48页。世纪世纪 60年代以前、人们认为厌氧消化过程年代以前、人们认为厌氧消化过程(guchng)可分为两个阶段：可分为两个阶段：第一阶段称发酵阶段，或产酸阶段。在此阶段中不溶性的复杂有机物先在微生物作第一阶段称发酵阶段，或产酸阶段。在此阶段中不溶性的复杂有机物先在微生物作用下得到水解，继而被转化为简单的有机物，如脂肪酸、醇类、用下得到水解，继而被转化为简单的有机物，如脂肪酸、醇类、CO2和和H2等。这一阶段等。这一阶段中起作用的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌。中起作用的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌。第二阶段称为产甲烷阶段。在此阶段中由产甲烷细菌将第一阶段的产物转化为第二阶段称为产甲烷阶段。在此阶段中由产甲烷细菌将第一阶段的产物转化为CH4和和CO2。早期的厌氧生物处理主要面对早期的厌氧生物处理主要面对(min du)的是固态有机物（包括有机污泥或粪便等），所以称为消化。的是固态有机物（包括有机污泥或粪便等），所以称为消化。第5页/共48页第五页，共48页。消化(xiohu)过程酸化污泥的pH迅速下降(xijing)，大分子有机物转化为小分子有机酸、醇、醛等液态产物和CO2、H2、NH3、H2S等甲烷(ji wn)化产生消化气，主体是CH4，以及部分CO2等两阶段两阶段:第6页/共48页第六页，共48页。n n 对对厌厌氧氧消消化化过过程程及及厌厌氧氧微微生生物物的的深深入入研研究究使使人人们们发发现现，上上述述两两阶阶段段学学说说并并没没有有全全面面反反映映厌厌氧氧生生物物处处理理过过程程的的本本质质，研研究究表表明明，产产甲甲烷烷菌菌能能够够利利用用甲甲酸酸、乙乙酸酸、甲甲醇醇、甲甲基基胺胺类类以以及及H2/CO2H2/CO2产产生生CH4CH4，却却不不能能利利用用含含有有两两个个碳碳以以上上的的脂脂肪肪酸酸和和甲甲醇醇之之外外的的醇醇类类。布布利利安安特特(Bryant)(Bryant)等等人人又又发发现现，过过去去被被称称为为“奥奥氏氏产产甲甲烷烷菌菌”的的一一种种细细菌菌，实实际际上上是是两两种种细细菌菌组组成成(z(z chn)chn)的的共共培培养养物物，其其中中一一种种细细菌菌把把乙乙醇醇氧氧化化为为乙乙酸酸和和H2H2，另另一一种种细细菌菌则则利利用用H2H2和和CO2CO2合合成成CH4CH4。基基于于在在厌厌氧氧微微生生物物学学方方面面的的新新发发现现，19791979年年布布利利安安特特等等人人提提出出了了厌厌氧氧消消化化的的三阶段理论。三阶段理论。n n 第第一一阶阶段段为为水水解解酸酸化化阶阶段段 第第二二阶阶段段为为产产氢氢产产乙乙酸酸阶阶段段 第三阶段为产甲烷阶段第三阶段为产甲烷阶段第7页/共48页第七页，共48页。n n三阶段三阶段(jidun)(jidun)理论认为，厌氧消化过程是按以下步骤进行的。理论认为，厌氧消化过程是按以下步骤进行的。n n 第一阶段第一阶段(jidun)(jidun)水解酸化阶段水解酸化阶段(jidun)(jidun)n n 复复杂杂的的大大分分子子、不不溶溶性性有有机机物物先先在在细细胞胞外外酶酶的的作作用用下下水水解解为为小小分分子子、溶溶解解性性有有机机物物，然然后后渗渗入入细细胞胞体体内内，分分解解产产生生挥挥发发性性有有机机酸酸、醇醇类类、醛醛类等。这个阶段类等。这个阶段(jidun)(jidun)主要产生较高级脂肪酸。主要产生较高级脂肪酸。n n 例例如如，多多糖糖先先水水解解为为单单糖糖，再再通通过过酵酵解解途途径径进进一一步步发发酵酵成成乙乙醇醇和和脂脂肪肪酸酸，如如丙丙酸酸、丁丁酸酸、乳乳酸酸等等；蛋蛋白白质质则则先先水水解解为为氨氨基基酸酸、再再经经脱脱氨氨基基作作用产生脂肪酸和氨。用产生脂肪酸和氨。碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解(shuji)酸酸化过程化过程 第8页/共48页第八页，共48页。nn第二阶段，称为产氢、产乙酸阶段第二阶段，称为产氢、产乙酸阶段第二阶段，称为产氢、产乙酸阶段第二阶段，称为产氢、产乙酸阶段nn 在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和 H2H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成，在降解奇数碳素有机酸时还形成，在降解奇数碳素有机酸时还形成，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2CO2。nn nn第第第第三三三三阶阶阶阶段段段段，称称称称为为为为产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷阶阶阶阶段段段段，出出出出产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷细细细细菌菌菌菌利利利利用用用用乙乙乙乙酸酸酸酸和和和和H2H2、CO2CO2产产产产生生生生CH4CH4。研研研研究究究究表表表表明明明明，厌厌厌厌氧氧氧氧生生生生物物物物处处处处理理理理过过过过程程程程中中中中约约约约有有有有7070CH4CH4产产产产自乙酸的分解，其余少量则产自自乙酸的分解，其余少量则产自自乙酸的分解，其余少量则产自自乙酸的分解，其余少量则产自H2H2和和和和CO2CO2的合成。的合成。的合成。的合成。nn 产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷细细细细菌菌菌菌将将将将乙乙乙乙酸酸酸酸、乙乙乙乙酸酸酸酸盐盐盐盐、CO2CO2和和和和H2H2等等等等转转转转化化化化为为为为甲甲甲甲烷烷烷烷。此此此此过过过过程程程程由由由由两两两两组组组组生生生生理理理理上上上上不不不不同同同同(b(b tntn)的的的的产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷菌菌菌菌完完完完成成成成，一一一一组组组组把把把把氢氢氢氢和和和和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的 1/31/3，后者约占，后者约占，后者约占，后者约占2/32/3。n至今，三阶段至今，三阶段(jidun)理论巳被公认为对厌氧生物处理过程较全面和较准确地描述。理论巳被公认为对厌氧生物处理过程较全面和较准确地描述。第9页/共48页第九页，共48页。大分子有机物（碳水化合物、蛋白质、脂肪(zhfng)等）简单(jindn)有机物（单糖、氨基酸等）有机酸（丙酸、丁酸、戊酸等）、醇、醛等H2/CO2乙酸(y sun)CH4水解(胞外酶)酸化（产酸细菌）乙酸化（乙酸细菌）甲烷化（甲烷细菌）甲烷化（甲烷细菌）第10页/共48页第十页，共48页。厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点：（1）既适用于高浓度废水，又适用于中低浓度废水。（2）能耗低：厌氧法产生的沼气可作为能源。1kgCOD约能产生3.5kWh电能（3）负荷高：厌氧法为210kgCOD/m3d。（4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好。（5）氮、磷营养需要量少：厌氧法的C:N:P为100:2.1:0.5（6）厌氧处理过程有一定的杀菌作用。（7）厌氧活性污泥可以长期贮存。厌氧生物处理法也存在(cnzi)下列缺点：（1）厌氧微生物增殖缓慢，设备启动时间长。（2）出水往往达不到排放标准，需要进一步处理。（3）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。第11页/共48页第十一页，共48页。n n厌氧消化微生物厌氧消化微生物n n（1 1）发酵细菌）发酵细菌(xjn)(xjn)(产酸细菌产酸细菌(xjn)(xjn)n n 多多为为兼兼性性厌厌氧氧或或专专性性厌厌氧氧细细菌菌(xjn)(xjn)，主主要要参参与与复复杂杂有有机物的水解机物的水解.n n主主要要包包括括梭梭菌菌属属(Clostridium)(Clostridium)、拟拟杆杆菌菌属属(Badteroides)(Badteroides)、真真 细细 菌菌(xjn)(xjn)属属(Eubacterium)(Eubacterium)、和和 双双 岐岐 杆杆 菌菌 属属(Bifidobacterium)(Bifidobacterium)等。等。n n 这这类类细细菌菌(xjn)(xjn)的的主主要要功功能能是是先先通通过过胞胞外外酶酶的的作作用用将将不不溶溶性性有有机机物物水水解解成成可可溶溶性性有有机机物物，再再将将可可溶溶性性的的大大分分子子有有机机物物转转化化脂脂肪肪酸酸、醇醇类类等等。研研究究表表明明，该该类类细细菌菌(xjn)(xjn)对对有有机机物物的的水水解解过过程程相相当当缓缓慢慢，pHpH和和细细胞胞平平均均停停留留时时间间等等因因素素对对水水解解速速率率的的影影响响很很大大。不不同同有有机机物物的的水水解解速速率率也也不不同同，如如类类脂脂的的水水解解就就得得困困难难。因因此此，当当处处理理的的废废水水中中含含有有大大量量类类脂脂时时，水水解解就就会会成成为为厌厌氧氧消消化化过过程程的的限限速速步步骤骤。但但产产酸酸的的反反应应速率较快，并远高于产甲烷反应。速率较快，并远高于产甲烷反应。第12页/共48页第十二页，共48页。（2 2）产氢产乙酸菌）产氢产乙酸菌）产氢产乙酸菌）产氢产乙酸菌 绝绝绝绝对对对对厌厌厌厌氧氧氧氧或或或或兼兼兼兼性性性性厌厌厌厌氧氧氧氧细细细细菌菌菌菌，可可可可将将将将前前前前面面面面步步步步骤骤骤骤产产产产生生生生的的的的挥挥挥挥发发发发性性性性有有有有机机机机酸转化为乙酸、酸转化为乙酸、酸转化为乙酸、酸转化为乙酸、H2/CO2H2/CO2。近近近近1010余余余余年年年年来来来来研研研研究究究究所所所所发发发发现现现现的的的的产产产产氢氢氢氢产产产产乙乙乙乙酸酸酸酸菌菌菌菌包包包包括括括括互互互互营营营营单单单单胞胞胞胞菌菌菌菌属属属属(Syntophomonas)(Syntophomonas)、互互互互营营营营杆杆杆杆菌菌菌菌属属属属(Synyrophobacter)(Synyrophobacter)、梭梭梭梭菌菌菌菌属属属属(Clostridium)(Clostridium)、和暗杆菌属、和暗杆菌属、和暗杆菌属、和暗杆菌属(Pelobacter)(Pelobacter)等。等。等。等。这这这这类类类类细细细细菌菌菌菌能能能能把把把把各各各各种种种种挥挥挥挥发发发发性性性性脂脂脂脂肪肪肪肪酸酸酸酸降降降降解解解解为为为为乙乙乙乙酸酸酸酸和和和和H2H2。其其其其反反反反应应应应如如如如下：下：下：下：对乙醇：对乙醇：对乙醇：对乙醇：CH3CH20H+H20CH3COOH+2H2CH3CH20H+H20CH3COOH+2H2 对丙酸：对丙酸：对丙酸：对丙酸：CH3CH2COOH+2H20CH3COOH+3H2+CO2CH3CH2COOH+2H20CH3COOH+3H2+CO2 对对对对丁丁丁丁酸酸酸酸：CH3CH2CH2COOH+2H2O2CH3COOH+2H2CH3CH2CH2COOH+2H2O2CH3COOH+2H2 上上上上述述述述反反反反应应应应只只只只有有有有在在在在乙乙乙乙酸酸酸酸浓浓浓浓度度度度低低低低、液液液液体体体体中中中中氢氢氢氢分分分分压压压压也也也也很很很很低低低低时时时时才才才才能能能能(cinng)(cinng)完成。完成。完成。完成。产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。第13页/共48页第十三页，共48页。（3 3）产甲烷细菌）产甲烷细菌）产甲烷细菌）产甲烷细菌 产甲烷细菌是严格专性厌氧细菌，其生存环境要求绝对无氧；产甲烷细菌是严格专性厌氧细菌，其生存环境要求绝对无氧；产甲烷细菌是严格专性厌氧细菌，其生存环境要求绝对无氧；产甲烷细菌是严格专性厌氧细菌，其生存环境要求绝对无氧；对对对对绝绝绝绝对对对对厌厌厌厌氧氧氧氧的的的的产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷菌菌菌菌的的的的分分分分离离离离和和和和研研研研究究究究，是是是是由由由由于于于于6060年年年年代代代代末末末末洪洪洪洪达达达达德德德德(Hungate)(Hungate)开开开开创创创创了了了了绝绝绝绝对对对对厌厌厌厌氧氧氧氧微微微微生生生生物物物物培培培培养养养养技技技技术术术术而而而而得得得得到到到到迅迅迅迅速速速速发发发发展展展展的的的的。产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷菌菌菌菌大大大大致致致致可可可可分分分分为为为为两两两两类类类类，一一一一类类类类主主主主要要要要利利利利用用用用乙乙乙乙酸酸酸酸产产产产生生生生甲甲甲甲烷烷烷烷，另另另另一一一一类类类类数数数数量量量量较较较较少少少少，利利利利用用用用氢氢氢氢和和和和CO2CO2的的的的合合合合成成成成生生生生成成成成甲甲甲甲烷烷烷烷。也也也也有有有有极极极极少量细菌，既能利用乙酸，也能利用氢。少量细菌，既能利用乙酸，也能利用氢。少量细菌，既能利用乙酸，也能利用氢。少量细菌，既能利用乙酸，也能利用氢。以下是两个典型的产甲烷反应：以下是两个典型的产甲烷反应：以下是两个典型的产甲烷反应：以下是两个典型的产甲烷反应：利用乙酸：利用乙酸：利用乙酸：利用乙酸：CH3COOHCH4+CO2CH3COOHCH4+CO2 利用利用利用利用H2H2和和和和CO2CO2：4H2+CO2CH4+2H204H2+CO2CH4+2H20产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷菌菌菌菌都都都都是是是是绝绝绝绝对对对对厌厌厌厌氧氧氧氧细细细细菌菌菌菌，要要要要求求求求生生生生活活活活环环环环境境境境的的的的氧氧氧氧化化化化还还还还原原原原电电电电位位位位在在在在-150-150-400mV-400mV范范范范围围围围内内内内。氧和氧化剂对产甲烷菌有很强的毒害作用。氧和氧化剂对产甲烷菌有很强的毒害作用。氧和氧化剂对产甲烷菌有很强的毒害作用。氧和氧化剂对产甲烷菌有很强的毒害作用。产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷菌菌菌菌的的的的增增增增殖殖殖殖速速速速率率率率慢慢慢慢（生生生生长长长长特特特特别别别别缓缓缓缓慢慢慢慢(hu(hu nmn)nmn)），繁繁繁繁殖殖殖殖世世世世代代代代期期期期长长长长，甚甚甚甚至至至至达达达达4 46 6天天天天，因此在一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的控制阶段。因此在一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的控制阶段。因此在一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的控制阶段。因此在一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的控制阶段。第14页/共48页第十四页，共48页。第二节第二节第二节第二节 厌氧法的影响厌氧法的影响厌氧法的影响厌氧法的影响(yngxing)(yngxing)(yngxing)(yngxing)因素因素因素因素 甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项影甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。一、温度条件一、温度条件 温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一。各类微生温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一。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 56060，在，在3535和和5353上下可以分别获得较高的消化效率，温度为上下可以分别获得较高的消化效率，温度为40404545时，时，消化效率较低。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时消化效率较低。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时间内温度升降间内温度升降5 5，沼气产量明显下降，波动的幅度，沼气产量明显下降，波动的幅度(fd)(fd)过大时，甚至过大时，甚至停止产气。温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中的甲烷含量，停止产气。温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中的甲烷含量，此其高温消化对温度变化更为敏感。此其高温消化对温度变化更为敏感。第15页/共48页第十五页，共48页。第16页/共48页第十六页，共48页。二、二、二、二、pHpHpHpH值值值值 pH pH值条件失常首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受抑制，使产酸过程值条件失常首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受抑制，使产酸过程所形成的有机酸不能被正常地代谢降解，从而使整个消化过程的各阶段间的所形成的有机酸不能被正常地代谢降解，从而使整个消化过程的各阶段间的协调平衡丧失。若协调平衡丧失。若pHpH值降到值降到5 5以下，对产甲烷菌毒性较大，同时产酸作用本以下，对产甲烷菌毒性较大，同时产酸作用本身也受抑制，整个厌氧消化过程即停滞。即使身也受抑制，整个厌氧消化过程即停滞。即使pHpH值恢复到值恢复到7.07.0左右，厌氧装左右，厌氧装置的处理能力仍不易恢复；而在稍高置的处理能力仍不易恢复；而在稍高pHpH值时，只要恢复中性，产甲烷菌能较值时，只要恢复中性，产甲烷菌能较快地恢复活性。所以厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态下运行快地恢复活性。所以厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态下运行(ynxng)(ynxng)。最适。最适pHpH值为值为7.07.07.27.2，pH6.6pH6.67.47.4较为适宜。较为适宜。第17页/共48页第十七页，共48页。三、氧化三、氧化三、氧化三、氧化(ynghu)(ynghu)(ynghu)(ynghu)还原电位还原电位还原电位还原电位 无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一，产甲无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一，产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还烷菌对氧和氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还原原(hun yun)(hun yun)电位不能高于电位不能高于-330mV,-330mV,相当于相当于2.361056L2.361056L水中有水中有1mol1mol氧。氧。在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化还原化还原(hun yun)(hun yun)电位为电位为+0.1+0.1-0.1V-0.1V，而在产甲烷阶段，氧化还原，而在产甲烷阶段，氧化还原(hun yun)(hun yun)电位须控制为电位须控制为-0.3-0.3-0.35V-0.35V（中温消化）与（中温消化）与-0.56-0.560.6V0.6V（高温消化），常温消化与中温相近。（高温消化），常温消化与中温相近。第18页/共48页第十八页，共48页。四、有机四、有机四、有机四、有机(yuj)(yuj)(yuj)(yuj)负荷负荷负荷负荷 在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气率趋向下降，在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气率趋向下降，而消化器的容积产气量则增多，反之亦然。而消化器的容积产气量则增多，反之亦然。若有机负荷过高，则产酸率将大于用酸（产甲烷）率，挥若有机负荷过高，则产酸率将大于用酸（产甲烷）率，挥发酸将累积而使发酸将累积而使pHpH值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行，严重值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行，严重时产甲烷作用停顿，系统失败时产甲烷作用停顿，系统失败(shbi)(shbi)，并难以调整复苏。此，并难以调整复苏。此外，有机负荷过高，则过高的水力负荷还会使消化系统中污泥外，有机负荷过高，则过高的水力负荷还会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率。若有机负荷过低，的流失速率大于增长速率而降低消化效率。若有机负荷过低，物料产气率或有机物去除率虽可提高，但容积产气率降低，反物料产气率或有机物去除率虽可提高，但容积产气率降低，反应器容积将增大，使消化设备利用效率降低，投资和运行费用应器容积将增大，使消化设备利用效率降低，投资和运行费用提高。提高。第19页/共48页第十九页，共48页。五、厌氧活性污泥五、厌氧活性污泥五、厌氧活性污泥五、厌氧活性污泥 厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成。厌氧活性污泥的浓度吸附的有机物、无机物组成。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。性状良好的污和性状与消化的效能有密切的关系。性状良好的污泥是厌氧消化效率的基础保证泥是厌氧消化效率的基础保证(bozhng)(bozhng)。厌氧活。厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉淀性能，性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉淀性能，前者主要取决于活微生物的比例及其对废物的适应前者主要取决于活微生物的比例及其对废物的适应性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不产甲烷菌数量相适应的水平。活性污泥的达到与不产甲烷菌数量相适应的水平。活性污泥的沉淀性能与污泥的凝聚性有关、与好氧处理一样，沉淀性能与污泥的凝聚性有关、与好氧处理一样，厌氧活性污泥的沉淀性能也以厌氧活性污泥的沉淀性能也以SVISVI衡量。衡量。第20页/共48页第二十页，共48页。六、搅拌六、搅拌六、搅拌六、搅拌(jiobn)(jiobn)(jiobn)(jiobn)和混合和混合和混合和混合 混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅拌的厌混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅拌的厌氧消化池，池内料液常有分层现象。通过搅拌可消除池内梯度，氧消化池，池内料液常有分层现象。通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免增加食料与微生物之间的接触，避免(bmin)(bmin)产生分层，促进产生分层，促进沼气分离。在连续投料的消化池中，还使进料迅速与池中原有沼气分离。在连续投料的消化池中，还使进料迅速与池中原有料液相混匀。料液相混匀。搅拌的方法有搅拌的方法有:（1 1）机械搅拌器搅拌法；（）机械搅拌器搅拌法；（2 2）消化液循环）消化液循环搅拌法；（搅拌法；（3 3）沼气循环搅拌法等。其中沼气循环搅拌，还有利）沼气循环搅拌法等。其中沼气循环搅拌，还有利于使沼气中的于使沼气中的CO2CO2作为产甲烷的底物被细菌利用，提高甲烷的产作为产甲烷的底物被细菌利用，提高甲烷的产量。量。第21页/共48页第二十一页，共48页。七、废水七、废水七、废水七、废水(fishu)(fishu)(fishu)(fishu)的营养比的营养比的营养比的营养比 一般认为，厌氧法中碳一般认为，厌氧法中碳:氮氮:磷控制为磷控制为20O20O300:5:1300:5:1为宜。此比值大于好为宜。此比值大于好氧法中氧法中100:5:1100:5:1，这与厌氧微生物对碳素养分的利用率较好氧微生物低有关。，这与厌氧微生物对碳素养分的利用率较好氧微生物低有关。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。在厌氧处理时提供氮源，除满足合成菌体所需之外，还有利于提高反应在厌氧处理时提供氮源，除满足合成菌体所需之外，还有利于提高反应器的缓冲能力。若氮源不足，不仅厌氧菌增殖缓慢，而且器的缓冲能力。若氮源不足，不仅厌氧菌增殖缓慢，而且(r qi)(r qi)消化液缓消化液缓冲能力降低。相反，若氮源过剩，氮不能被充分利用，将导致系统中氨的过冲能力降低。相反，若氮源过剩，氮不能被充分利用，将导致系统中氨的过分积累，抑制产甲烷菌的生长繁殖，使消化效率降低。分积累，抑制产甲烷菌的生长繁殖，使消化效率降低。第22页/共48页第二十二页，共48页。八、有毒物质八、有毒物质八、有毒物质八、有毒物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)抑制物质容许浓度/(mg/L)抑制物质容许浓度/(mg/L)挥发性脂肪酸2000Na35005500氨氮15003000Fe1710溶解性硫化物200Cr6+3Ca25004500Cr3+500Mg10001500Cd150K25004500第23页/共48页第二十三页，共48页。第三节第三节第三节第三节 厌氧消化工艺的发展及其应用厌氧消化工艺的发展及其应用厌氧消化工艺的发展及其应用厌氧消化工艺的发展及其应用 厌氧消化技术已具有百年以上的悠久历史其发展过程大厌氧消化技术已具有百年以上的悠久历史其发展过程大厌氧消化技术已具有百年以上的悠久历史其发展过程大厌氧消化技术已具有百年以上的悠久历史其发展过程大致可分为三个时期。致可分为三个时期。致可分为三个时期。致可分为三个时期。从从从从1881192018811920年代：厌氧消化应用于废水处理的初级阶年代：厌氧消化应用于废水处理的初级阶年代：厌氧消化应用于废水处理的初级阶年代：厌氧消化应用于废水处理的初级阶段段段段 法国的自动净化器（法国的自动净化器（法国的自动净化器（法国的自动净化器（18811881年）、英国孟克列夫年）、英国孟克列夫年）、英国孟克列夫年）、英国孟克列夫MoncrieffMoncrieff）设计的装有填料的升流式反应器（）设计的装有填料的升流式反应器（）设计的装有填料的升流式反应器（）设计的装有填料的升流式反应器（18911891年，年，年，年，类似于现代的厌氧滤池）、英国的化粪池（类似于现代的厌氧滤池）、英国的化粪池（类似于现代的厌氧滤池）、英国的化粪池（类似于现代的厌氧滤池）、英国的化粪池（18951895年）和年）和年）和年）和德国的殷霍夫（德国的殷霍夫（德国的殷霍夫（德国的殷霍夫（ImhoffImhoff）池（双层沉淀池）（）池（双层沉淀池）（）池（双层沉淀池）（）池（双层沉淀池）（19051905年）。年）。年）。年）。此阶段厌氧消化技术应用于废水处理的特点是，在处此阶段厌氧消化技术应用于废水处理的特点是，在处此阶段厌氧消化技术应用于废水处理的特点是，在处此阶段厌氧消化技术应用于废水处理的特点是，在处理废水的同时也处理废水所产生的污泥。前几种构筑物理废水的同时也处理废水所产生的污泥。前几种构筑物理废水的同时也处理废水所产生的污泥。前几种构筑物理废水的同时也处理废水所产生的污泥。前几种构筑物由于废水和污泥不分割而影响出水水质，双层沉淀池作由于废水和污泥不分割而影响出水水质，双层沉淀池作由于废水和污泥不分割而影响出水水质，双层沉淀池作由于废水和污泥不分割而影响出水水质，双层沉淀池作了改造，设上层沉淀池和下层消化池。由于厌氧消化的了改造，设上层沉淀池和下层消化池。由于厌氧消化的了改造，设上层沉淀池和下层消化池。由于厌氧消化的了改造，设上层沉淀池和下层消化池。由于厌氧消化的运行条件如温度运行条件如温度运行条件如温度运行条件如温度(wnd)(wnd)等均未得到良好控制，这些初级等均未得到良好控制，这些初级等均未得到良好控制，这些初级等均未得到良好控制，这些初级的厌氧处理设备均需很长的停留时间，出水水质也较差。的厌氧处理设备均需很长的停留时间，出水水质也较差。的厌氧处理设备均需很长的停留时间，出水水质也较差。的厌氧处理设备均需很长的停留时间，出水水质也较差。但化粪池和双层沉淀池曾在美、德、法等国得到较多的但化粪池和双层沉淀池曾在美、德、法等国得到较多的但化粪池和双层沉淀池曾在美、德、法等国得到较多的但化粪池和双层沉淀池曾在美、德、法等国得到较多的推广，并延用至今，在我国的很多大小城市中，目前也推广，并延用至今，在我国的很多大小城市中，目前也推广，并延用至今，在我国的很多大小城市中，目前也推广，并延用至今，在我国的很多大小城市中，目前也仍有不少化粪池在运行。仍有不少化粪池在运行。仍有不少化粪池在运行。仍有不少化粪池在运行。第24页/共48页第二十四页，共48页。化粪池例图化粪池例图化粪池用于处理来自厕所的粪便废水化粪池用于处理来自厕所的粪便废水化粪池用于处理来自厕所的粪便废水化粪池用于处理来自厕所的粪便废水(fishu(fishu)。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅式建筑。郊区的别墅式建筑。郊区的别墅式建筑。郊区的别墅式建筑。第25页/共48页第二十五页，共48页。19201950 19201950年代：厌氧消化应用的第二阶段年代：厌氧消化应用的第二阶段 随随着着活活性性污污泥泥法法、生生物物滤滤池池等等好好氧氧生生物物处处理理工工艺艺的的开开发发和和应应用用，厌厌氧氧生生物物处处理理被被认认为为效效率率低低，需需时时长长和和受受温温度度影影响响大大而而不不再再被被普普遍遍应应用用于于废废水水处处理理。同同时时，由由于于沉沉淀淀池池和和活活性性污污泥泥法法的的应应用用，污污泥泥数数量量日日益益增增多多，其其 稳稳 定定 化化 处处 理理 的的 主主 要要 手手 段段 仍仍 是是 厌厌 氧氧 消消 化化。因因 此此(ync(ync)，采采用用厌厌氧氧消消化化于于污污泥泥的的稳稳定定化化处处理理，并并设设置置单单独独消消化化污污泥泥的的消消化化池池，这这是是厌厌氧氧消消化化应应用用的的第第二二阶阶段段的的主主要要特特征征。19271927年年，首首次次在在消消化化池池中中装装上上了了加加热热装装置置，使使产产甲甲烷烷速速率率显显著著提提高高，沼沼气气的的利利用用也也发发展展得得很很快快。后后来来有有人人在在污污泥泥消消化化池池中中设设置置了了机机械械搅搅拌拌器器，5050年年代代初初又又开开发发了了利利用用沼沼气气循循环环的的装装置置使使细细菌菌和和物物料料接接触触充充分分，消消化化速速率率进进一一步步提提高高。这这种种带带有有加加热热和和搅搅拌拌装装置置的的消消化化池池，被被称称为为高高速速消消化化池池，得得到到了了广广泛泛的的应应用用，至至今今仍仍是是城城市市废废水水处处理理厂厂中中污污泥泥处处理理的的主主要要技技术。术。第26页/共48页第二十六页，共48页。19501950年代至今：厌氧消化应用的第三阶段年代至今：厌氧消化应用的第三阶段 19551955年年，契契罗罗泼泼特特(schroepter)(schroepter)参参考考活活性性污污泥泥法法流流程程开开发发了了厌厌氧氧接接触触法法问问世世。采采用用二二沉沉池池和和污污泥泥回回流流系系统统，使使厌厌氧氧消消化化池池生生物物固固体体浓浓度度提提高高，污污泥泥龄龄得得以以延延长长，因因此此停停留留时时间间大大大大缩缩短短，处处理理能能力力大大大大提提高高。它它最最初初被被应应用用于于食食品品包包装装废废水水的处理，取得了很好的效果。的处理，取得了很好的效果。出出现现了了一一系系列列先先进进的的高高效效的的厌厌氧氧消消化化反反应应器器，美美国国(mi(mi u)(Youngu)(Young和和McCarty)McCarty)开开创创的的厌厌氧氧滤滤池池(1972)(1972)、荷荷兰兰莱莱廷廷格格(Lettinga)(Lettinga)等等人人开开创创的的升升流流式式厌厌氧氧污污泥泥床床反反应应器器(1979)(1979)、美美国国(mi(mi u)u)杰杰维维尔尔（JewellJewell）等等人人开开发发的的厌厌氧氧附附着着膜膜膨膨胀胀床床(1980)(1980)，以以及及后后来来出出现现的的厌厌氧氧流流化化床床等等。这这些些高高效效厌厌氧氧消消化化反反应应器器的的共共同同特特点点是是保保持持有有很很高高浓浓度度的的生生物物固固体体。生生物物固固体体在在反反应应器器中中停停留留时时间间很很长长。在在这这些些反反应应器器中中，微微生生物物不不再再呈呈悬悬浮浮生生长长状状态态，而而是是呈呈附附着着生生长长状状态态，在在厌厌氧氧滤滤池池、厌厌氧氧膨膨胀胀床，厌氧流化床中，微生物附着生长在载体的表面。在升流式厌氧污泥床反应器中，微生物互相粘结缠绕，形成紧密的颗粒，这种颗粒污泥产甲烷活性高，沉症性能好。床，厌氧流化床中，微生物附着生长在载体的表面。在升流式厌氧污泥床反应器中，微生物互相粘结缠绕，形成紧密的颗粒，这种颗粒污泥产甲烷活性高，沉症性能好。第27页/共48页第二十七页，共48页。新新型型反反应应器器的的上上述述特特点点，使使其其有有机机负负荷荷大大大大提提高高，反反应应时时间间显显著著缩缩短短，因因此此厌厌氧氧消消化化又又重重新新被被应应用用于于废废水水处处理理（高高浓浓度度有有机机工工业业废废水水，如如食食品品工工业业废废水水、酒酒精精工工业业废废水水、发发酵酵工工业业废废水水、造造纸纸废废水水、制制药药废废水水、屠屠宰宰废废水水等等。去去除除有有机机物物，还还可可以以产产生生大大量量沼沼气气）。研研究究工工作作还还表表明明，厌厌氧氧过过程程与与好好氧氧过过程程的的串串联联配配合合使使用用(sh(sh yng)yng)，还还可可起起到到生生物物脱脱氮氮、除除磷磷的的作用；对含有生物难降解的有机物的工业废水，可以显著地提高效果。作用；对含有生物难降解的有机物的工业废水，可以显著地提高效果。总总之之，厌厌氧氧消消化化工工艺艺经经过过了了不不断断的的研研究究、实实践践，取取得得了了很很大大的的发发展展和和进进步，其应用范围越来越广阔。其应用范围主要包括：步，其应用范围越来越广阔。其应用范围主要包括：用于城市废水处理厂污泥的稳定化处理；用于城市废水处理厂污泥的稳定化处理；用于高浓度有机工业废水的处理；用于高浓度有机工业废水的处理；用于城市废水的处理，包括去除有机物，除磷、脱氮；用于城市废水的处理，包括去除有机物，除磷、脱氮；用于含难降解有机物工业废水的处理。用于含难降解有机物工业废水的处理。第28页/共48页第二十八页，共48页。第四节第四节第四节第四节 厌氧法的工艺厌氧法的工艺厌氧法的工艺厌氧法的工艺(gngy)(gngy)(gngy)(gngy)和设备和设备和设备和设备n n普通厌氧消化池：普通厌氧消化池：普通厌氧消化池：普通厌氧消化池：结构、搅拌方式、加热方式、负荷、特点结构、搅拌方式、加热方式、负荷、特点结构、搅拌方式、加热方式、负荷、特点结构、搅拌方式、加热方式、负荷、特点n n厌氧接触法：改进之处、固液分离困难原因、脱气厌氧接触法：改进之处、固液分离困难原因、脱气厌氧接触法：改进之处、固液分离困难原因、脱气厌氧接触法：改进之处、固液分离困难原因、脱气(tu q)(tu q)(tu q)(tu q)方式、特点方式、特点方式、特点方式、特点n nUASBUASBUASBUASB工艺：构造、工艺过程、三相分离器、进水系统、特点工艺：构造、工艺过程、三相分离器、进水系统、特点工艺