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1、第三章廢水厭氧生物處理技術第一節(jié)厭氧生物處理的基本原理第二節(jié)厭氧消化池第三節(jié)厭氧接觸法第四節(jié)升流式厭氧污泥層反應器第一節(jié)厭氧生物處理的基本原理一、厭氧生物處理過程及其特征厭氧生物處理過程又稱厭氧消化，是在厭氧條件下由多種微生物的共同作用，使有機物分解并生成CH4和CO2的過程。厭氧分解過程圖3-1有機物的厭氧分解過程圖3-2厭氧生物處理的四階段理論（1967年，Bryant)有機物質Ⅰ發(fā)酵細菌長鏈脂肪酸、醇類Ⅱ產氫產乙酸細菌乙酸H2/CO2Ⅲ產甲烷細菌CH4圖3-3厭氧生物處理的三階段理論（1979年）第一階段：水解發(fā)酵階段水解糖酵解多糖單糖乙醇和脂肪酸水解脫氨基蛋
2、白質氨基酸脂肪酸和氨第二階段：產氫、產乙酸階段，由產氫產乙酸細菌將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉化為乙酸、H2和CO2。第三階段：產甲烷階段，由產甲烷細菌利用乙酸、H2和CO2，產生甲烷。厭氧生物處理的主要特征：1.能量需求大大降低，還可產生能量。不需供氧，相反卻能生產出沼氣。污泥產量極低。厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。對溫度、pH等環(huán)境因素更為敏感。高溫厭氧菌和中溫厭氧菌的適宜溫度范圍分別為55℃和35℃左右。4.處理后廢水有機物濃度高于好氧處理。厭氧微生物可對好氧微生物所不能降解的一些有機物進行降解（或部分降解）。6.處理過程的反應較復雜。二、厭氧消化微
3、生物（一）發(fā)酵細菌（產酸細菌)1.屬別包括梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、真細菌屬和雙歧桿菌屬。大多數(shù)為專性厭氧菌，也有大量兼性厭氧菌。2.功能通過胞外酶將不溶性有機物水解成可溶性有機物，再將可溶性的大分子有機物轉化成脂肪酸、醇類等。（二）產氫產乙酸細菌1.屬別包括互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬和暗桿菌屬。為絕對厭氧菌或是兼性厭氧菌。2.功能把各種揮發(fā)性脂肪酸降解為乙酸H2，反應如下：乙醇：CH3CH2OH+H2OCH3COOH+2H2丙酸：CH3CH2COOH+2H2OCH3COOH+3H2+CO2丁酸：CH3CH2CH2COOH+2H2O2CH3COOH
4、+2H2(三）產甲烷細菌最常見的是：產甲烷桿菌、產甲烷球菌、產甲烷八疊球菌、產甲烷螺菌和產甲烷絲菌等。產甲烷菌都是絕對厭氧菌,在分類學上屬于古細菌?？煞譃閮深悾海?）利用乙酸產生甲烷CH3COOHCH4+CO2(2)利用H2和CO2合成CH44H2+CO2CH4+2H2O三、厭氧微生物的培養(yǎng)上世紀60年代末Hungate開創(chuàng)了絕對厭氧微生物的培養(yǎng)技術。(一）Hungate滾管法（二）充氮厭氧培養(yǎng)袋法原理利用NaBH4或KBH4與水反應生成氫氣，在催化劑鈀的作用下，H2與袋內的O2生成水。（三）焦性沒食子酸去氧法在堿性溶液中。（四）厭氧罐培養(yǎng)法(五）倒扣平板法四、產甲
5、烷菌－古細菌與 三原界系統(tǒng)在對各大類生物的16SrRNA核苷酸順序的同源性測定的基礎上，R.H.Whittaker和L.Marhulis提出了三原界學說（圖3－4）產甲烷菌在分類學上屬于古細菌（Archaebacteria)與真細菌相比，古細菌有特點：（1）細胞膜的類脂結構古細菌所含的類是不可皂化的。（2）細胞壁成分獨特而多樣不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸（3）核糖體的16SrRNA其核苷酸順序獨特，不同于真細菌和真核生物。（4)tRNA成分順序獨特，不存在T(5)蛋白質合成的起始密碼始于甲硫氨酸與真核生物相同。（6）對抗生素等的敏感性對青霉素、頭孢霉素、D-
6、環(huán)絲氨酸和氯霉素不敏感，而對白喉毒素十分敏感。（7）生態(tài)條件獨特嚴格厭氧菌：產甲烷菌極端嗜鹽菌嗜熱嗜酸菌五、厭氧生物處理微生物群體 間的關系（一）不產甲烷細菌（包括發(fā)酵細菌和產氫產乙酸細菌）為產甲烷細菌提供生長和產甲烷所需要的基質。（二）不產甲烷細菌為產甲烷細菌創(chuàng)造適宜的氧化還原條件。（三）不產甲烷細菌為產甲烷細菌清除有毒物質。（四）產甲烷細菌為不產甲烷細菌的生化反應解除反饋抑制。（五）不產甲烷細菌和產甲烷細菌共同維持環(huán)境中適宜的pH值。總之，在厭氧生物處理反應器中，不產甲烷菌和產甲烷菌相互依賴，互為對方創(chuàng)造與維持生命活動所需要的良好環(huán)境和條件，但又互相制約。六、厭
7、氧生物處理的影響因素（一）溫度（二）pH值產甲烷菌的最適pH值范圍為6.8～7.2高溫消化（55℃左右）的反應速率為中溫消化（35℃左右）的1.5～1.9倍，產氣率較高，但甲烷含量較低。新型反應器處理廢水的厭氧消化反應在常溫（20～25℃）下進行。厭氧發(fā)酵體系中的pH值除受進水pH的影響外，還取決于代謝過程中自然建立的緩沖平衡。（三）氧化還原電位嚴格的厭氧環(huán)境是產甲烷菌進行正?；顒拥幕緱l件，用氧化還原電位來表示反應器的含氧濃度。不產甲烷菌:+100~--100mV產甲烷菌:--150~--400mV(四）營養(yǎng)對C、N等營養(yǎng)物質的要求略低于好氧微生物。但由于不能
