污水處理中溫室氣體排放的核算方法

1、污水處理中溫室氣體排放的核算方法調(diào)查報告2012年10月冃I口-IPCCtt良做法2、廢水處理CQ核算方法2、廢水處理CH4核算方法21 生活廢水22 工業(yè)廢水5廢水處理NQ核算方法61間接排放估算72源自高級集中廢水處理廠的子類排放計算方法7二其他方法8方法對比8綜合生化反應(yīng)過程法與耗電量折算法91廢污水處理直接碳排量估算方法92廢污水處理間接碳排量估算方法11三附件131刖口隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民的生活水平在不斷提高，同時生活污水和工 業(yè)污水的排放 量在不 斷增加，城市污水處理廠的數(shù)量及處理能力也在逐年上升，逐年增加的污水處理廠在運行過程中不可避 免地排放出大量溫室氣體，在處理過 程

2、中，廢水的厭氧處理會產(chǎn)生甲烷（CHC，廢水中氮的去除會產(chǎn)生氧化亞氮（N20）而CH4和N20的化學性質(zhì)穩(wěn)定，在大氣中留存時間長，百年全球增溫潛勢分別為25和29（C02為1），全球變暖趨勢是以C02輻射強迫為依據(jù)的通用換算 方法表示這些變暖影 響的程度， 而輻射強迫是由于氣候變化外部驅(qū)動因子的變化，如C02濃度或太陽輻射量的變 化等造成對流層頂凈 輻照度發(fā)生變化，所以它們的排放會對氣候產(chǎn)生長期影響。污水處理中的C02排放是生物成因，在IPCC國家溫室氣體清單指南中未予考慮，沒有納入國家排放總量。為了更好地控制溫室氣體的排放，需要對它們的排放量進行核算，而目前針對污水處 理這一行業(yè)所排放溫室氣體

3、的核算方法在國內(nèi)研究相對較少，估算溫室氣體排放量時參數(shù)的選擇主要是參考2006年IPCC國家溫室氣體清單指南,以及中國壞境統(tǒng)計年報、中國統(tǒng)計年鑒和相關(guān)文獻。在此對國內(nèi)外的估算方法進行了比較，并總結(jié)了綜合生化反 應(yīng)過程法 與耗電量折算法對溫室氣體的估 算，以供參考。IPCC優(yōu)良做法、廢水處理C02核算方法由于廢水的C02排放是生物成因，不應(yīng)納入國家排放總量，所以IPCC指南中未予考慮。廢 水處理產(chǎn)生的C02排放主要是微生物分解有機物而產(chǎn)生的，而有機物是由具有光合作用或 化能作用的生 物利用二氧化碳合成而來，所以污水中C02的排放是生物成因，無需進行核算。、廢水處理CH4核算方法1生活廢水估算源自

4、生活廢水的甲烷排放如下：CH 4 排放丿（U Tj EFjTOW -S -R其中：CH4排放rn青單年份的CH4排放量，單位為kgCH4/年TOW二清單年份廢水中有機物總量，單位為kgBOD/年S=青單年份以污泥清除的有機成分，單位為kgBOD/年U i=清單年份收入群體i的人口比例Tij =清單年份每個收入群體比例i利用處理/排放途徑或系統(tǒng)j中的程度i ml攵入群體：鄉(xiāng)村、城市高收入和城市低收入j二各個處理/排放途徑或系統(tǒng)EFj=排放因子，單位為kg CH4/ kg BOD只二清單年份回收的CH4量，單位為kgCH4/年1.1排放因子的選擇廢水處理和排放的途徑和系統(tǒng)的排放因子，可衡量廢水處理

5、和排放系統(tǒng)的甲烷修正因子（MCF）和最大產(chǎn)生潛勢（Bo） o Bo是CH4的最大量，可產(chǎn)生于廢水中一定數(shù)量的有機物。MCF表示每種處理和排放的途徑和系統(tǒng)實現(xiàn)的CH4產(chǎn)生能力（Bo）范圍。因此，它又表明系統(tǒng)的厭氧程 度。各個生活廢水處理/排放途徑或系統(tǒng)的CH4排放因子計算如下：EFj=Boa MCFji其中：EFj=排放因子，單位為kgCFk/kgBOD二各個處理/排放途徑或系統(tǒng)Bo=最大的CH4產(chǎn)生能力，單位為kgCH4/kgBODMCFj =甲烷修正因子（比例），參見表1優(yōu)良作法是應(yīng)用Bo的特定國家數(shù)據(jù)（如果可以獲取），表示為清除的kgCFk/kgBOD,應(yīng)與活動水平數(shù)據(jù)一致。如果國家特定數(shù)

6、據(jù)不能獲取，則可以利用缺省值0.6kgCH4/kgBODo對于生活廢水，基于COD的Bo值乘以因子2.4,便能轉(zhuǎn)化成基于BOD的值。表2介紹了生活廢水的缺省最大CH4產(chǎn)生能力（Bo）表2生活廢水的缺省最大CH4產(chǎn)生能力（Bo）0.6 kg CH dkg BOD0.25 kg CH dkg COD1.2活動數(shù)據(jù)的選擇此源類別的活動數(shù)據(jù)是廢水中有機可降解材料的總量（TOW） o此參數(shù)是人口和人均BOD產(chǎn)生量的函數(shù)。以生化需氧量（kgBOD/年）表示。生活廢水中有機可降解材料的總量的計算公式為：TOW 二 P BOD 0.001 1 365其中：TOW=W單年份廢水中的有機物總量，單位為kgBOD/

7、年卍清單年份的國家人口，（單位為人）BOD=清單年份特定國家人均BOD,單位為g/人/天0.00仁從gBOD到kg BOD的換算匸排入下水道的附加工業(yè)BOD修正因子（收集的缺省值是125,未收集的缺省值是1.00）表1生活廢水的缺省MCF直處理和排放途徑或系統(tǒng)的類型備注MCF范圍未處理的系統(tǒng)海洋、河流和湖泊排放有機物含量高的河流會變成厭氧的0.10-0.2不流動的下水道露天而溫和0.50.4-0.8流動的下水道快速移動，清潔源自抽水站的少量CHH00已處理的系統(tǒng)集中耗氧處理廠必須管理完善。一些CH會從沉積 池和其他料袋排放出來。00-0.1集中耗氧處理廠管理不完善。過載。0.30.2-0.4污

8、泥的厭氧浸化槽此處未考慮CH回收0.80.8-1.0厭氧反應(yīng)堆此處未考慮CH回收0.80.8-1.0淺厭氧化糞池深度不足2米，米用專家判斷。0.20-0.3深厭氧化糞池深度超過2米0.80.8-1.0化糞系統(tǒng)半分BOD沉降到厭氧池。0.50.5廁所干燥氣候、地下水位低于小家庭（3-5人）的廁所0.10.05-0.15廁所干燥氣候、地下水位低于公共廁所（多用戶）0.50.4-0.6廁所潮濕氣候/流溢的水用途，接地水面咼于廁所0.70.7-1.0廁所化肥的常規(guī)污泥清除0.10.12工業(yè)廢水估算源自工業(yè)廢水的CH4排放的通用公式如下：CH 4 排放二 TOWi-S EFi-RiI其中：CH4排放量二

9、清單年份的CH4排放量，單位為kgCH4/年TOWi=清單年份源自工業(yè)i的廢水中可降解有機材料總量，單位為kgCOD/年匸工業(yè)部門Si=T青單年份以污泥清除的有機成分，單位為kgBOD/年EFi=工業(yè)i的排放因子，單位為kgCH4/kgCOD （如果一家工業(yè)采用了不止一個處理做法，則此因子需要一個加權(quán)平均值）尺二清單年份回收的CH4量，單位為kgCH4/年2.1排放因子的選擇不同類型工業(yè)廢水的CH4排放潛勢差異很大。因此，應(yīng)盡可能收集數(shù)據(jù)以確定各工業(yè)的最 大CH4生產(chǎn)能力（Bo）。如前所述，MCF表示每種處理方法中的CH4產(chǎn)生潛勢（Bo）范圍。因此，它又表明系統(tǒng)的厭氧程度。工業(yè)廢水的CH4排放

10、因子計算如下：EFj=Bou MCFn其中：EFj=各處理/排放途徑或系統(tǒng)的排放因子，單位為kgCH4/kgBOD二各個處理/排放途徑或系統(tǒng)Bo二最大CH4產(chǎn)生能力，單位為kgCH4/kgBODMCFj =甲烷修正因子（比例），參見表3未處理海洋、河流和湖泊排放有機物含量咼的河流可能變成厭氧的，但不考0.10-0.2已處理耗氧處理廠必須管理完善。一些CFL會從沉積池和其他料袋排放出來00-0.1耗氧處理廠管理不完善，過載0.30.2-0.4污泥的厭氧浸化槽此處不考慮CH回收。0.80.8-1.0厭氧反應(yīng)堆此處不考慮CH回收。0.80.8-1.0淺的厭氧化糞池深度不足2米，米用專家判斷0.20-

11、0.3深厭氧化糞池22活動數(shù)據(jù)的選擇深度超過2米0.80.8-1.0此源類別的活動數(shù)據(jù)是廢水中有機可降解材料的總量（TOW）。此參數(shù)可衡量工業(yè)產(chǎn)岀（產(chǎn)品）P （單位為噸/年）、廢水產(chǎn)生量W （單位為產(chǎn)品mW噸）和廢水COD可降解有機質(zhì)濃處理和排放途徑或系統(tǒng)備注的類型表3工業(yè)廢水的MCF值MCF范圍度（單位為kgCOD/m3）。工業(yè)廢水中的有機可降解材料計算公式如下:TOW=PiWCODi其中：TOWi=I業(yè)i的廢水中可降解有機材料總量，單位為kg COD/年i=H業(yè)部門Pi二工業(yè)部門i的工業(yè)產(chǎn)品總量，單位為年Wi=生成的工業(yè)廢水量，單位為rp3/噸產(chǎn)品CODi=ft學需氧量，單位為kgCOD/

12、m3廢水處理20核算方法2006IPCC清單指南指出：N2O可產(chǎn)生于廢水處理廠硝化和反硝化過程的直接排放，或?qū)?廢水排 入水道、湖泊或海洋后產(chǎn)生的間接排放。通常直接排放小于間接排放，可視為次要來源，且可能只涉及有高級集中處理廠并采用硝化作用和反硝化作用步驟的國家。在有條件的地區(qū)，可以統(tǒng) 計源自高級集中處理廠的N20排放。1間接排放估算：N2o排放斗|污水” EF污水” 44/28其中：N20排放二青單年份的N20排放量，單位為kgNzO/年N污水二排放到水生壞境的污水中的氮含量，單位為kgN/年EF污水二源自排放廢水的20排放的排放因子，單位為kgN20-N/kgN系數(shù)44/28是kgN20-

13、N到kgNzO的轉(zhuǎn)化污水排放的含氮量N污水通過下式計算：N污水=P 蛋白質(zhì)一 Fnpr Fnon-con Find-com - N污泥 其中：N污水二廢水排污中氮的年度總量，單位為kgN/年P(guān)=人口蛋白質(zhì)二每年人均蛋白質(zhì)耗量，單位為kg/人/年Fnpr=蛋白質(zhì)中氮的比例，缺省值=0.16,#-位為kgN/kg蛋白質(zhì)Fnon-con二填加到廢水中的非消耗蛋白質(zhì)因子Find-com二共同排放到下水道系統(tǒng)的工業(yè)和商業(yè)廢水中的蛋白質(zhì)因子N污泥二隨污泥清除的氮（缺省值=0），單位為kg N/年2源自高級集中廢水處理廠的子類排放計算方法源自高級集中廢水處理廠的排放量通常遠小于排污產(chǎn)生的排放量，且可能僅涉及

14、主要有高級集中處理廠并采用可控的硝化作用和反硝化作用步驟的國家。估算源自這種工廠排放的綜合排放因子是3.2 g N2O/人/年。此排放因子是美國北部的生活廢水處理廠現(xiàn) 場測試期間確定的（Czepiel等，1995）。在僅接受生活廢水的工廠獲得排放數(shù)據(jù)。這種廢水己包括 非消耗蛋白質(zhì)，但不包括任何共同排放的工業(yè)和商業(yè)廢水。不可獲得任何其他特定排放因子。源自集中廢水處理過程的N20排放，計算如下:N 2o工廠=P T工廠FIND_COM EF工廠其中：N2O工廠二清單年份工廠的N20排放總量，單位為kgNzO/年P(guān)=人口T工廠二現(xiàn)代集中的WWT工廠的利用程度，單位為Find-com二共同排放的工業(yè)和

15、商業(yè)蛋白質(zhì)的比例（缺省值=1.25,基于Metcalf和Eddy （2003）以及專家判斷的數(shù)據(jù)）EFxr=排放因子，單位為3.2gN2O/A/年注：如果某個國家選擇納入工廠的N2O排放，則與這些排放相關(guān)的氮含量（NWWT）必須追溯 計算，并從N污水中減去。Nwwt計算可通過將N2O工廠乘以28/44,采用分子加權(quán)值。二其他方法方法對比IPCC所提出的各個領(lǐng)域的碳排放計算方法是溫室氣體排放計算的一個基本框架，為了核算 總體的碳排量，很多子工序因為繁雜或缺乏數(shù)據(jù)便被經(jīng)驗值與折算參數(shù)所取代。國外計算污水處理碳 排量方法主要有經(jīng)驗參數(shù)折算法和能源消耗 折算法兩種。IPCC所推薦的廢污水處理碳排量估算

16、方法 就是一種經(jīng)驗參數(shù)折算法，需要大量的參數(shù)校正。能源消耗折算法是把所有的溫室氣體折算成CO2, 其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為能源消耗量，涉及的參數(shù)主要包括能源消耗比例系數(shù)及單位能耗的溫室氣體排放量。國內(nèi)現(xiàn)在基本就是參考IPCC所推薦的方法，趙天濤等（ 2009）提出了基于碳平衡的核算方法，但這種方法主要考慮的是直接排放而忽略了間接排放，王曦 溪等（2012）對我國1998-2008年的廢污水碳排量進行了估算，同時提岀一種綜 合的核算法，即綜 合生化反應(yīng)過程法與耗電量折算法，分別計算了我國廢污水處理過程中相關(guān)生化反應(yīng)所伴 隨的碳排量（直 接碳排）和廢污水處理過程中的能耗所對應(yīng)的碳排量（間接碳排）。生化反應(yīng) 過

17、程法運用物質(zhì)守恒定律并 結(jié)合生化過程的基本參數(shù)對碳排量進行核算；耗電量折算法主要是通過計算廢污水處理的總耗電量，進一 步講耗電量折算成碳排量。生化反應(yīng)過程與耗電量折算法均為理論估算法，在計算時采用的假設(shè)、限定條 件及參數(shù)的取舍均會對計算結(jié)果產(chǎn)生影響。且這種方法的碳排量計算結(jié)果是基于對可生化性較強的廢污水 釆用好氧生物處理方法，產(chǎn)生的溫室氣體為二氧化碳，污泥處理主要采用厭氧生物處理法，產(chǎn)生的主要溫 室氣體為二氧化碳與甲烷。沒有考慮廢污水除磷脫氮工藝產(chǎn)生的氧化亞 氮排放問題。綜合生化反應(yīng)過程法與耗電量折算法1廢污水處理直接碳排量估算方法廢污水處理過程碳排量的計算主要運用物質(zhì)的量守恒定律、物質(zhì)傳遞、

18、傳統(tǒng)生化處理的基 本公式與 參數(shù)來進行計算。在計算過程中有3個假設(shè)條件：所有廢污水經(jīng)由處理后排放，忽略處理后廢污水中 殘留有機物質(zhì)；廢污水中的總有機碳最終歸趨為分解消耗碳與微生物生命組成含碳；廢污水處理主 要方式為好氧處理，有機碳分解主要以二氧化碳形式排放。根據(jù)上述基本原理和假設(shè)條件，結(jié)合已有的研 究得出表4所示公式。與(8) o泥處理直接碳排量計算表5給岀了泥處理碳排量具體的計算公式，計算目標是泥消化過程中所排放的溫室氣體折合成二氧化碳的量，已知量是污水處理產(chǎn)干污泥量（來自表4的計算結(jié)果）。表5生化反應(yīng)過程法泥處理碳排量推算參考公式公式與參數(shù)符號意義、參數(shù)取值及相尖說明1 AQ 二 k 讓

19、AX?331AQ:產(chǎn)氣量（m）; K1 :干泥產(chǎn)氣參數(shù)，取值為1000m- g欲2:干泥產(chǎn)量（mg；公式對厭氧消化產(chǎn)氣量進行推算c Aq = kaAxs23Qj= Q 60%4 Qe= Q 40%5 Mj=Qj0.77K2:濕泥產(chǎn)氣參數(shù)（ntL） 式為另一種產(chǎn)氣量推算式 Q排放CH體積（m：；心乂 3 :含水率為96%勺泥暈（L）;公， 用于選取更合理的經(jīng)驗參數(shù)60%為污泥厭氧消化產(chǎn)CH比例6 Me=Qe 1.9777 NC=Mj20+MeQ排放a于積：（m） m加匕CH質(zhì)量M :排放伽）；M Hhr/r CO 質(zhì)量 :排放(kg);NC泥處理的總碳排量（kg kg Q40%為污泥厭氧消化產(chǎn)C

20、O比例。77為CH密度“孑1.977 為 CO 密度(kg m )kg） :20為CH產(chǎn)生的溫室效應(yīng)折算系數(shù)2廢污水處理間接碳排量估算方法在此介紹耗電量折算法估算廢污水間接排放的碳排量，該計算方法有兩個假設(shè)：忽略污泥處理耗 電量；忽略污水運輸過程耗電量。i生活污水處理間接碳排量估算生活污水較容易降解，主要以生物處理為主要處理方式。根 據(jù)國家污 染減排的規(guī)定，污水 處理廠用電量必須 達到0.02-0.35 kWh / m3以上方可認定處理量，常用生物處理方法的平均耗電量約為0.30kWh/m35貝活污水處理的總耗電量為：SHH=sXST，其中，SHH為生活污水處理的總耗電量.448X10%設(shè)（k

21、WH ） ，s為生活污水的好電系數(shù)（kWh/rrP），ST為生活污水總量（m?）。再將耗電量折算成碳排量，每發(fā)1度（kWh ）電產(chǎn)生的溫室氣體折算后二氧化碳量為 其為電力排放因子b，該系數(shù)來源于美國能源部（EIA）發(fā)布的我國1999- 2002年的電力排放因子，則處理生活污水的間接碳排量為：SHP=bxSHH，其中，SHP為處理生活污水的間接碳排量（kg），匕為 電力排放因子。ii工業(yè)廢水處理間接碳排量估算工業(yè)廢水水質(zhì)差別很大，處理方式也不盡相同，因此，采用了將 不同行業(yè)的工業(yè)廢水處理碳排量依次計算后再求其總和的方法來計算間接碳排量。各行業(yè)碳排 量計算公式為；GYPi二bXgiXh,其中，GY

22、Pi 為各行業(yè)廢水處理碳排量（kg ） , gi為各行業(yè)耗電系數(shù)（kWh/rr?） , h為各行業(yè)廢水排 放量（m3）o各行業(yè)的耗電系數(shù)是在參考相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，選取的處理體積廢水所需要的耗電量范圍，具體見表6o表6各行業(yè)工業(yè)廢水耗電系數(shù)行業(yè)耗電系數(shù)（kWh/mO計算取值（kWh/rw）米礦業(yè)0.14-3.100.4飲食制造業(yè)0.4-3.90.4紡織、皮毛及其加工業(yè)0.4-1.30.4造紙及相矢制品業(yè)0.5-2.01.0石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)0.1-6.50.2化學、醫(yī)藥制品業(yè)0.40-1.850.6冶金業(yè)0.015-15.5000.2設(shè)備制造血0.6-3.11.3水電氣供應(yīng)業(yè)0.29-

23、1.101.1其它行業(yè)0.20.2三附件附件1 :污水處理技術(shù)概述廢水處理的目的，就是利用各種方法將污水中所含的污染物質(zhì)分離岀來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。按廢水凈化程度可將處理分成三級：一級處理：除去油類、酸堿物質(zhì)以及可以截留的懸浮物。二級處理：除去可溶性有機物和部分可溶性無機物以及經(jīng)一級處理殘留的懸浮物三級處理：除去難降解的有機物和較高程度的除去可溶性N和P等無機物按廢水處理時的作用性質(zhì)，可分成物理法、化學法和生物法。1 物理法物理法主要是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在其處理過程中不改變污染物的化學性質(zhì)。常用的物理法有采用格柵、篩網(wǎng)、砂濾等方法截留各類漂浮

24、物、懸浮物 等；利用沉淀、氣浮等方法分離比重與水不同的各類污染物質(zhì)；利用離心法分離各類懸浮物質(zhì)等。篩除沉淀除油氣浮過濾離心分離磁分離 物萃取理電滲析膜分離法反滲透超濾處*理技術(shù)2 化學法化學法是利用化學反應(yīng)的作用，去除污染物或改變污染物的性質(zhì)。它包括向廢水中投加各類 絮凝劑，使之與水中的污染物起化學反應(yīng)，生成不溶于水或難溶于水的化合物，析出沉淀，使廢水得到凈化的 化學沉淀法；利用中和過程處理酸性或堿性廢水的中和法；利用液氯、臭氧等強氧化劑氧化分解廢水污染 物的化學氧化法；利用電解的原理，在陰陽兩極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，使水體達到以凈化的電解法 等。化 學 法 處 理 技 術(shù)”化學沉淀中和 氧

25、化還原電解混凝活性碳吸附離子交換消毒3 生物法生物法也稱為生物化學法，簡稱為生化法。生化處理法是處理污水中應(yīng)用最 廣泛且比較有效的一種方法，它是利用自然界中存在的各種微生物，將污水中有機物分解和向無機物轉(zhuǎn)化，達到凈化水 質(zhì)、消除其對壞境污染和危害的目的。推流式活性污泥法完全混合活性污泥法分 段曝氣活性污泥法好氧活性污泥法吸附一再生活性污泥法延時曝氣活性污泥法深井曝氣活性污泥法純氧曝理氣活性污泥法氧化溝工藝活性“污泥法序批式活性污泥法技生物濾池術(shù)、生物轉(zhuǎn)盤生物膜法生物接觸氧化法、生物流化床厭普通消化池氧厭氧接觸法處厭氧生物濾池理升流式厭氧污泥床UASB厭氧流化床水解酸化法然，好氧穩(wěn)定塘凈*穩(wěn)定塘

26、*兼性塘厭氧塘化處廢水土地處理系統(tǒng)附件2:好氧、厭氧和脫氮機理一、好氧生物處理的基本生物過程所謂“好氧”：是指這類生物必須在有分子態(tài)氧氣（Q）的存在下，才能進行正常的生理生化反 應(yīng)，主要包括大部分微生物、動物以及我們?nèi)祟?；所謂“厭氧”：是能在無分子態(tài)氧存在的條件下，能進行正常的生理生化反應(yīng)的生物，如厭氧細 菌、酵母菌等。好氧生物處理過程的生化反應(yīng)方程式： 分解反應(yīng)（又稱氧化反應(yīng)、異化代謝、分解代謝）CHQNS + Q2CQ 氧微生物 + NHa + SQ : +能量（有機物的組成元素） 合成反應(yīng)（也稱合成代謝、同化作用）C、HQNS+ 能量 C5I4NQ 內(nèi)源呼吸（也稱細胞物質(zhì)的自身氧化）C

27、5HNQ + 02CO 微生物 2 + H 2Q + NHs + SQ42- +. . . + 能量二、厭氧生物處理的基本生物過程廢水厭氧生物處理在早期又被稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵；是指在厭氧條件下由多種（厭氧 或兼性） 微生物的共同作用下，使有機物分解并產(chǎn)生CH和CQ的過程。一、厭氧生物處理中的基本生物過程一一階段性理論仁兩階段理論：20世紀30-60年代，被普遍接受的是“兩階段理論”有機物厶酸性發(fā)酵階水解胞外騎 I可溶性有機物胞內(nèi)畫產(chǎn)酸菌1細菌細胞脂肪酸、醇類、其它產(chǎn)物Hb、吃堿性發(fā)酵階段胞內(nèi)酶產(chǎn)甲烷菌內(nèi)源呼吸產(chǎn)物細菌細胞CC2、CH4圖1厭氧反應(yīng)的兩階段理論圖示第一階段：發(fā)酵階段，又稱產(chǎn)酸

28、階段或酸性發(fā)酵階段；主要功能是水解和酸化，主要產(chǎn)物是脂肪酸、醇類、co和 H2等；主要參與反應(yīng)的微生物統(tǒng)稱為發(fā)酵細菌或產(chǎn)酸細菌；這些微生物的特點是：1）生長速率快，2）對壞境條件的 適應(yīng)性（溫度、pH等）強。第二階段：產(chǎn)甲烷階段，又稱堿性發(fā)酵階段；是指產(chǎn)甲烷菌利用前一階段的產(chǎn)物，并將其轉(zhuǎn)化為C耳和CO;主要 參與反應(yīng)的微生物被統(tǒng)稱為產(chǎn)甲烷菌（Methane producing bacteria ）；產(chǎn)甲烷細菌的主要特點是：1）生長速率慢，世代時間長；2）對壞境條件 （溫度、pH抑制物等）非常敏感，要求苛刻。2、三階段理論對厭氧微生物學的深入研究后，發(fā)現(xiàn)將厭氧消化過程簡單地劃分為上述兩個過程，不

29、能真實反映厭氧反應(yīng)過程的本質(zhì)；厭氧微生物學的研究表明，產(chǎn)甲烷菌是一類十分特別的古細菌（Archea）,除了在分類學和其特殊的學報結(jié)構(gòu)外，其最主要的特點是：產(chǎn)甲烷細菌只能利用一些簡單有機物作為基質(zhì)，其中主要是 一些簡單的一碳物質(zhì)如甲酸、甲醇、甲基胺類以及H7CQ等，兩碳物質(zhì)中只有乙酸，而不能利用其它含兩碳或以上的脂肪 酸和甲醇以外的醇類；上世紀70年代，Bryant發(fā)現(xiàn)原來認為是一種被稱為“奧氏產(chǎn)甲烷菌”的細菌，實際上是由兩種細菌共同組成的，一種細菌首先把乙醇氧化為乙酸和H2 （種產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌），另一種細菌則利用H和CO產(chǎn)生CH （種真 正意義上的發(fā)酵性細菌脂肪酸、醇類說明：1） Mh III

30、為三階段理論，I、II、III、IV為四類群理論；2）所產(chǎn)生的細胞物質(zhì)未表示在圖中圖2厭氧反應(yīng)的三階段理論和四類群理論產(chǎn)甲烷細菌一一嗜氫產(chǎn)甲烷細菌）：因而，Bryant提出了厭氧消化過程的“三階 段理論”：水解、發(fā)酵階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉(zhuǎn)化為乙酸、H/CQ ；產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌利用乙酸和、CO產(chǎn)生CH4 ；-般認為，在厭氧生物處理過程中約有70%勺CH產(chǎn)自乙酸的分解，其余的則產(chǎn)自H和CQo3、四階段理論（四菌群學說）：幾乎與Bryant提岀“三階段理論”的同時，又有人提出了厭氧消化過程的“四菌群學說”：實際上，是在上述三階段理論的基礎(chǔ)上，增加了一類

31、細菌一一同型產(chǎn)乙酸菌，其主要功能是可以將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌產(chǎn)生的H/CQ合成為乙酸。但研究表明，實際上這一部分由H/CQ合成而來的乙酸的量較少，只占厭 氧體系中總乙酸量的5%r 右。三、廢水生物脫氮的基本過程 氨化（Ammonificaton ）:廢水中的含氮有機物，在生物處理過程中被好氧或厭氧異養(yǎng)型微生物氧化分解為氨氮的過程； 硝化（Nitrification ）：廢水中的氨氮在好氧自養(yǎng)型微生物（統(tǒng)稱為硝化菌）的作用下被轉(zhuǎn)化為NO和NO訥 過程； 反硝化（Denitrification ）:廢水中的NO詩口/或NO 在缺氧條件下在反硝化菌（異養(yǎng)型細菌）的作用下 被還原為2的過程。專機蹩怦_村（Uftft 用、NOj N -f確吒幃用）,彎】* N廠A哥倉貳氛條并生物脫熬柱程示意圖1 亠、硝化反應(yīng)（Nitrification ）1、硝化反應(yīng)的基本原理硝化反應(yīng)分