污水的厌氧生物处理67466.pptx

污水的厌氧生物处理67466;;;;第5页/共92页;;;;; 2 厌氧法的基本原理 废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(anaerobic microbes)(包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物质的过程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion) 。 对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；在常温下，整个过程历时半年以上。;传统的厌氧消化理论为两阶段理论 第一阶段：酸化阶段，最显著的特征是液态污泥的pH值迅速下降。污泥中的固态有机物或污水中的大分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和CO2、H2、NH3、H2S等气体分子，气体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体。低pH值有抑制细菌生长的作用，NH3的溶解产物NH4OH有中和作用。;第二阶段：气化阶段，由低分子的有机酸经微生物作用转化为气体，气体类似沼泽散发的气体，可称沼气，主体是CH4，CO2也相当多，还有微量H2、H2S等，因此气化阶段常称甲烷化阶段。;;厌氧消化四阶段;;3．产乙酸阶段 上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。 4．产甲烷阶段 乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。 经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。;废水处理工艺中的厌氧微生物;;;;甲烷菌的微生物学特征;古菌的特点;古菌的分类;甲烷发酵理论与机制 ;水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸： 纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为丙酮酸； 将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨； 脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。 ;微生物群落是水解、发酵性细菌群， 有专性厌氧的: 梭菌属(Clostridium) 拟杆菌属(Bacteriodes) 丁酸弧菌属(Butyrivibrio) 真细菌(Eubacterium) 双歧杆菌属(Bifidobacterium) 革兰氏阴性杆菌 兼性厌氧的有: 链球菌 肠道菌 ;据研究，每mL下水污泥中含有水解、发酵性细菌108~109个，每克挥发性固体含1010~1011个，其中蛋白质水解菌有107个，纤维素水解菌有105个。 ;微生物群落： 微生物群落为产氢、产乙酸细菌； 只有少数被分离出来。 硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的细菌；;产生过程 产氢和产乙酸细菌群进一步把第一阶段的产物分解为乙酸和氢气； 硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的细菌将第一阶段发酵的三碳以上的有机酸、长链脂肪酸、芳香族酸及醇等分解为乙酸和氢气。 ;第三阶段：甲烷的产生;有28％的甲烷来自H2的氧化和CO2的还原。72％的甲烷来自乙酸盐的裂解。由于大部分甲烷和二氧化碳逸出，氨(NH3)以亚硝酸铵(NH4NO2)、碳酸氢铵(NH4HCO3)形式留在污泥中，它们可中和第一阶段产生的酸，为产甲烷菌创造了生存所需的弱碱性环境。氨可被产甲烷菌用作氮源。 ;概念：同型产乙酸细菌将H2和CO2转化为乙酸的过程，称为同型产乙酸阶段； 产甲烷菌只能利用H2、 CO2、 CO、甲酸、乙酸、甲醇及甲基胺等简单物质产生甲烷和组成自身细胞物质。;①由酸和醇的甲基形成甲烷。;14CH4+2C3H7COOH;CH4+4CH3COOH; 1906 年索根(Soehnge，)及费舍尔(Fisher)观察到：;⑤在H2和H2O存在时，巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkerii)与甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicicum)能将CO还原形成甲烷。;几种物质沼气发酵的产气量;影响废水厌氧消化处理效果的因素： 厌氧活性污泥中微生物的种类、组成、结构及污泥的颗粒大小。 能保证微生物生长条件的、结构好的厌氧消化池。 最根本、最重要的是微生物的种类和组成。 ;3 厌氧法的工艺和设备;3.1普通厌氧消化池;螺旋桨(机械)搅拌的消化池;;;化粪池 化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。例如，郊区的别墅式建筑。 下图是化粪池的一种构造方式。;第46页/共92页;3.2厌氧滤池;;;;（b）废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而