廢水厭氧管理組織基本知識(shí)介紹

1、廢水厭氧處理原理介紹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(jī)物分 解并產(chǎn)生CH4和CO2的過程。、厭氧生物處理中的基本生物過程1、三階段理論厭氧微生物學(xué)的研究表明，產(chǎn)甲烷菌是一類十分特別的古細(xì)菌(Archea )，除了在分類學(xué)和其特殊的學(xué)報(bào)結(jié)構(gòu)外，其最主要的特 點(diǎn)是：產(chǎn)甲烷細(xì)菌只能利用一些簡(jiǎn)單有機(jī)物作為基質(zhì)， 其中主要是些簡(jiǎn)單的一碳物質(zhì)如甲酸、甲醇、甲基胺類以及H2/CO2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。(1) 水解、發(fā)酵階段;(2) 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，將丙酸、丁

2、酸等脂肪酸和乙醇等轉(zhuǎn)化為乙酸、H2/CO2 ；(3) 產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌利用乙酸和 H2、CO2產(chǎn)生CH4 ；般認(rèn)為，在厭氧生物處理過程中約有70%的CH4產(chǎn)自乙酸的分解，其余的則產(chǎn)自H2和CO2。2、四階段理論:實(shí)際上，是在上述三階段理論的基礎(chǔ)上，增加了一類細(xì)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(xì)菌產(chǎn)生的H2/CO2合成為乙酸。但研究表明，實(shí)際上這一部分由H2/CO2合成而來的乙酸的量較少，只占厭氧體系中總乙酸量的 5%左右?？傮w來說，“三階段理論”、“四階段理論”是目前公認(rèn)的對(duì)厭 氧生物處理過程較全面和較準(zhǔn)確的描述。I ?帕力：統(tǒng)囪逆嘰Li L衛(wèi)，m溝二癥胃埋論.1，n,IV

3、刈婁釋涇i浜2）所廣花的則哋狗丹1F捉不芒罔中囹2戊反應(yīng)葩三的段ait和四糞&酬論二、厭氧消化過程中的主要微生物 主要介紹其中的發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸細(xì)菌）、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌等。1、發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸細(xì)菌）：發(fā)酵產(chǎn)酸細(xì)菌的主要功能有兩種: 水解一一在胞外酶的作用下，將不溶性有機(jī)物水解成可溶性有機(jī) 物; 酸化一一將可溶性大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為脂肪酸、醇類等;主要的發(fā)酵產(chǎn)酸細(xì)菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；水解過程較緩慢，并受多種因素影響（pH、SRT、有機(jī)物種 類等），有時(shí)會(huì)成為厭氧反應(yīng)的限速步驟；產(chǎn)酸反應(yīng)的速率較快；大 多數(shù)是厭氧菌越有大量是兼性厭氧廠；可以按功能來分：纖維素分 解菌、半

4、纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質(zhì)分解菌、脂肪分解菌等。2、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌:產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的主要功能是將各種高級(jí)脂肪酸和醇類氧化分解 為乙酸和H2 ;為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供合適的基質(zhì)，在厭氧系統(tǒng)中常常與 產(chǎn)甲烷細(xì)菌處于共生互營(yíng)關(guān)系。主要的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)有:m矗OH + He - C碼COOH + 2血丙睡：CH.CU.CQOH - f CH.COOH - 3R, + CO,TK =COOH 十？圧。t ICHOOH 十注意：上述反應(yīng)只有在乙酸濃度很低、系統(tǒng)中氫分壓也很低時(shí)才能順利進(jìn)行，因此產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)的順利進(jìn)行， 常常需要后續(xù)產(chǎn)甲烷 反應(yīng)能及時(shí)將其主要的兩種產(chǎn)物乙酸和 H2消耗掉。主要的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌

5、多為：互營(yíng)單胞菌屬、互營(yíng)桿菌屬、梭菌屬、 暗桿菌屬等；多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌或兼性厭氧菌。3、產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌的主要功能是將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的產(chǎn)物一一乙酸和H2/CO2轉(zhuǎn)化為CH4和CO2，使厭氧消化過程得以順利進(jìn)行； 主要 可分為兩大類：乙酸營(yíng)養(yǎng)型和H2營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌，或稱為嗜乙酸產(chǎn) 甲烷細(xì)菌和嗜氫產(chǎn)甲烷細(xì)菌；一般來說，在自然界中乙酸營(yíng)養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌的種類較少，只有Metha nosarci na（產(chǎn)甲烷八疊球菌）Metha no thrix（產(chǎn)甲烷絲狀菌），但這兩種產(chǎn)甲烷細(xì)菌在厭氧反應(yīng) 器中居多，特別是后者，因?yàn)樵趨捬醴磻?yīng)器中乙酸是主要的產(chǎn)甲烷基 質(zhì)，一般來說有70%左右的甲烷是來自乙酸的氧化分解。

6、典型的產(chǎn)甲烷反應(yīng):uiCH, - CO.4比 + CO, CH, IH.O甘h - NH； +T+ IHCO；十左屮+ ANHt產(chǎn)甲烷菌有各種不同的形態(tài)，常見的有：產(chǎn)甲烷桿菌；產(chǎn)甲烷球菌；產(chǎn)甲烷八疊球菌；產(chǎn)甲烷絲菌；等等。產(chǎn)甲烷菌都是嚴(yán)格厭氧細(xì)菌，要求氧化還原電位在 -150-400mv ，氧和氧化劑對(duì)其有很強(qiáng)的毒害作用；產(chǎn)甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代時(shí)間長(zhǎng)，可達(dá)46天，因此，一般情況下產(chǎn)甲烷反應(yīng)是厭氧消化的限速步驟。三、厭氧生物處理的影響因素產(chǎn)甲烷反應(yīng)是厭氧消化過程的控制階段，因此，一般來說，在討論厭氧生物處理的影響因素時(shí)主要討論影響產(chǎn)甲烷菌的各項(xiàng)因素；主要影響因素有：溫度、 pH 值、氧

7、化還原電位、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、 F/M比、有毒物質(zhì)等。1、溫度：溫度對(duì)厭氧微生物的影響尤為顯著； 厭氧細(xì)菌可分為嗜熱菌或高溫菌）、嗜溫菌（中溫菌）；相應(yīng)地，厭氧消化分為：高溫消化（ 55C 左右）和中溫消化（ 35C 左右）；化的反應(yīng)速率約為中溫消化的1.51.9 倍，產(chǎn)氣率也較高， 但氣體中甲烷含量較低； 當(dāng)處理含有病原菌和寄生蟲卵的廢水或污泥時(shí)，高溫消化可取得較好的衛(wèi)生效果，消化后污泥的脫水性能也較好； 隨著新型厭氧反應(yīng)器的開發(fā)研究和應(yīng)用，溫度對(duì)厭氧消化的影響不再非常重要 （新型反應(yīng)器內(nèi)的生物量很大），因此可以在常溫條件下（2025 C）進(jìn)行，以節(jié)省能量和運(yùn)行費(fèi)用。2、pH 值和堿度：pH值是厭氧

8、消化過程中的最重要的影響因素；重要原因：產(chǎn)甲烷菌對(duì)pH值的變化非常敏感，一般認(rèn)為，其最適pH值范圍為6.87.2， 在6.5或8.2時(shí)，產(chǎn)甲烷菌會(huì)受到嚴(yán)重抑制，而進(jìn)一步導(dǎo)致整個(gè) 厭氧消化過程的惡化；厭氧體系中的pH值受多種因素的影響：進(jìn)水pH值、進(jìn)水水質(zhì)（有機(jī)物濃度、有機(jī)物種類等）、生化反應(yīng)、酸堿平衡、氣固液相間的溶解平衡等；厭氧體系是一個(gè)pH值的緩沖體系, 主要由碳酸鹽體系所控制；一般來說：系 統(tǒng)中脂肪酸含量的增加（累積），將消耗- HCO3，使pH下降;但產(chǎn)甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸， 而且還會(huì)產(chǎn)生-HCO3，使 系統(tǒng)的pH值回升。堿度曾一度在厭氧消化中被認(rèn)為是一個(gè)至關(guān)重要 的影響因素

9、，但實(shí)際上其作用主要是保證厭氧體系具有一定的緩沖能 力，維持合適的pH值；厭氧體系一旦發(fā)生酸化，則需要很長(zhǎng)的時(shí)間 才能恢復(fù)。3、氧化還原電位:嚴(yán)格的厭氧環(huán)境是產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行正常生理活動(dòng)的基本條件；非產(chǎn)甲烷菌可以在氧化還原電位為+100 -100mv的環(huán)境正常生長(zhǎng)和活動(dòng);產(chǎn)甲烷菌的最適氧化還原電位為-150-400mv ，在培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌的 初期，氧化還原電位不能高于-330mv ；4、營(yíng)養(yǎng)要求:厭氧微生物對(duì)N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的要求略低于好氧微生物，其要求COD : N : P二200 : 5 : 1 ;多數(shù)厭氧菌不具有合成某些必要的維生 素或氨基酸的功能，所以有時(shí)需要投加：K、Na、Ca等金屬鹽類;

10、 微量元素Ni、Co、Mo、Fe等；有機(jī)微量物質(zhì)：酵母浸出膏、 生物素、維生素等。5、F/M 比： 厭氧生物處理的有機(jī)物負(fù)荷較好氧生物處理更高，一般可達(dá)510kgCOD/m3.d ，甚至可達(dá) 5080 kgCOD/m3.d ；無傳氧的限 制；可以積聚更高的生物量。 產(chǎn)酸階段的反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于產(chǎn)甲烷階段， 因此必須十分謹(jǐn)慎地選擇有機(jī)負(fù)荷； 高的有機(jī)容積負(fù)荷的前提是高的 生物量，而相應(yīng)較低的污泥負(fù)荷；高的有機(jī)容積負(fù)荷可以縮短 HRT，減少反應(yīng)器容積。6、有毒物質(zhì)：常見的抑制性物質(zhì)有：硫化物、氨氮、重金屬、氰化物及某些有 機(jī)物； 硫化物和硫酸鹽： 硫酸鹽和其它硫的氧化物很容易在厭氧消化過程 中被還原成

11、硫化物； 可溶的硫化物達(dá)到一定濃度時(shí)， 會(huì)對(duì)厭氧消化過 程主要是產(chǎn)甲烷過程產(chǎn)生抑制作用；投加某些金屬如 Fe 可以去除S2-，或從系統(tǒng)中吹脫H2S可以減輕硫化物的抑制作用。氨氮：氨氮是厭氧消化的緩沖劑；但濃度過高，則會(huì)對(duì)厭氧消化過 程產(chǎn)生毒害作用；抑制 濃度為 50200mg/l ，但馴化后，適應(yīng)能力會(huì)得到加強(qiáng)。 重金屬：一一使厭氧細(xì)菌的酶系統(tǒng)受到破壞。氰化物： 有毒有機(jī)物：四、厭氧生物處理的主要特征1、厭氧生物處理過程的主要優(yōu)點(diǎn)：能耗大大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）； 厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多， 產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率Y 為 0.150.34kgVSS/kgCOD ，產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率 Y 為0.03kgVSS/kgCOD 左右，而好氧微生物的產(chǎn)率約為