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1、废水厌氧生物处理技术废水厌氧生物处理技术第一节 厌氧生物处理的基本原理一、厌氧生物处理过程及其特征 厌氧生物处理过程又称厌氧消化，是在厌氧条件下由多种微生物的共同作用，使有机物分解并生成CH4和CO2的过程。二、厌氧消化微生物（一）发酵细菌（产酸细菌)1.属别包括梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属和双歧杆菌属。大多数为专性厌氧菌，也有大量兼性厌氧菌。2.功能 通过胞外酶将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等。（二）产氢产乙酸细菌1.属别 包括互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属和暗杆菌属。为绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。2.功能 把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸
2、 H2，反应如下：乙醇：CH3CH2OH+H2O CH3COOH+2H2丙酸：CH3CH2COOH+2H2O CH3COOH+3H2+CO2丁酸：CH3CH2CH2COOH+2H2O 2CH3COOH+2H2(三）产甲烷细菌最常见的是：产甲烷杆菌、产甲烷球菌、产 甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌和产甲烷丝 菌等。产甲烷菌都是绝对厌氧菌,在分类学上属于古细菌。可分为两类：（1）利用乙酸产生甲烷 CH3COOH CH4 +CO2 (2)利用H2和CO2合成CH4 4H2+CO2 CH4 +2H2O三、厌氧微生物的培养上世纪60年代末Hungate 开创了绝对厌氧微生物的培养技术。(一）Hungate 滚管
3、法（二）充氮厌氧培养袋法 原理利用NaBH4或 KBH4与水反应生成氢气，在催化剂钯的作用下，H2与袋内的O2生成水。（三）焦性没食子酸去氧法 在碱性溶液中。（四）厌氧罐培养法 (五）倒扣平板法四、产甲烷菌古细菌与 三原界系统在对各大类生物的16SrRNA核苷酸顺序的同源性测定的基础上，R.H.Whittaker 和 L.Marhulis提出了三原界学说（图34）产甲烷菌在分类学上属于古细菌 （Archaebacteria)与真细菌相比，古细菌有特点：（1）细胞膜的类脂结构 古细菌所含的类 是不可皂化的。（2）细胞壁成分独特而多样 不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸（3）核糖体的16SrRN
4、A 其核苷酸顺序独特，不同于真细菌和真核生物。（4)tRNA成分 顺序独特，不存在T(5)蛋白质合成的起始密码 始于甲硫氨酸 与真核生物相同。（6）对抗生素等的敏感性 对青霉素、头孢霉素、D-环丝氨酸和氯霉素不敏 感，而对白喉毒素十分敏感。（7）生态条件独特 严格厌氧菌：产甲烷菌 极端嗜盐菌 嗜热嗜酸菌五、厌氧生物处理微生物群体 间的关系（一）不产甲烷细菌（包括发酵细菌和产 氢产乙酸细菌）为产甲烷细菌提供 生长和产甲烷所需要的基质。（二）不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜 的氧化还原条件。（三）不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒 物质。（四）产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生 化反应解除反馈抑制。（五）
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。总之，在厌氧生物处理反应器中，不产甲烷菌和产甲烷菌相互依赖，互为对方创造与维持生命活动所需要的良好环境和条件，但又互相制约。六、厌氧生物处理的影响因素（一）温度 （二）pH值 产甲烷菌的最适pH值范围为6.87.2 高温消化（55 左右）的反应速率为中温消化（35 左右）的1.51.9倍，产气率较高，但甲烷含量较低。新型反应器处理废水的厌氧消化反应在常温（2025 ）下进行。厌氧发酵体系中的pH值除受进水pH的影响外，还取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡。（三）氧化还原电位 严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常活动的 基本条件，用氧化还原电位来
6、表示反应器的含氧浓度。不产甲烷菌:+100 -100mV 产甲烷菌:-150 -400mV(四）营养 对C、N等营养物质的要求略低于好氧微生物。但由于不能合成某些必要的维生素或氨基酸，故需补充钾、钠、钙等金属盐类，以及镍、铝、钴和钼等微量金属。（五）有机物负荷 以向每立方米消化池中，在1日内可投加的有机物量或BOD量来表示（kg（m3.d)（六）有毒物质 有毒物质会对厌氧微生物产生不同程度的抑制，使厌氧消化过程受到影响甚至遭到破坏。抑制性物质：硫化物、氨氮、重金属、氰化物以及某些人工合成的有机物。厌氧微生物可降解蒽醌类燃料、偶氮燃料、含氯的有机杀虫剂等在好氧条件下难以降解的合成有机物。2氯丙醇
7、、1氯丙烷、2氯丙烷、丙烯醛和甲醛等对厌氧微生物有毒害作用。七、厌氧生物处理与好氧生物处理的区别（一）起分解作用的微生物类群不同。（二）好氧处理有机物所需时间比用厌氧法处理短的多，没有臭气产生。（三）厌氧生物处理对环境要求与好氧生物处理不同。（四）厌氧法的降解较不彻底，放热少，反应速度低，处理的有机物负荷低。（五）处理对象不同 厌氧生物处理多用于处理沉降的有机污泥和高浓度的有机废水；而好氧生物处理则多用于处理有机污染浓度较低或适中的废水。近年来，开发了好氧技术和厌氧技术联合运用的方法，大大推进了生物处理技术的研究和应用。八、厌氧生物处理工艺的发展化粪池、双层沉淀池厌氧接触法第二代废水厌氧处理反
8、应器 （厌氧滤池、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧附着膜膨胀床、下行式固定膜反应器和厌氧流化床等。第二节 厌氧消化池一、消化池类型与构造 厌氧消化池主要用于处理城市废水厂的污泥，也用于处理固体含量很高的有机废水。（一）消化池的分类根据消化池顶结构不同分为：固定盖消化池 浮动盖消化池根据消化池运行方式的不同分为：传统消化池 高速消化池1.传统消化池 又称低速消化池，池内不设加热和搅拌装置。消化速率很低，消化时间长，只有在规模小的废水处理厂才采用。2.高速消化池 设有加热和搅拌装置，厌氧微生物与有机物得到充分的接触，消化速率高，消化期一般为15天，被废水处理厂广泛采用。（二）消化池的构造由池顶、池底和池体三部分组成。搅拌设备：机械搅拌：泵搅拌 螺旋桨式搅拌 喷射泵搅拌 沼气搅拌：气提式搅拌 竖管式搅拌 气体扩散式搅拌加热设备：1.池内蒸汽直接加热 设备简单，局部污泥易 过热，影响微生物的正常活动，增加污泥的含水率，从而增加消化池容积。2.池外加热 污泥预热后投配到消化池中，易于控制，有利于杀死寄生虫卵，不会对厌氧微生物产生不利影响。但加热设备较复杂。