廢水厭氧生物處理工程.ppt

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1、第三章廢水的厭氧處理TheAnaerobicProcesses第三章廢水厭氧生物處理技術(shù)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(yīng)器第一節(jié)厭氧生物處理的基本原理一、厭氧生物處理過(guò)程及其特征厭氧生物處理過(guò)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(jī)物分解并生成CH4和CO2的過(guò)程。厭氧分解過(guò)程圖3-1有機(jī)物的厭氧分解過(guò)程圖3-2厭氧生物處理的四階段理論（1967年，Bryant)有機(jī)物質(zhì)Ⅰ發(fā)酵細(xì)菌長(zhǎng)鏈脂肪酸、醇類Ⅱ產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌乙酸H2/CO2Ⅲ產(chǎn)甲烷細(xì)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

2、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白質(zhì)氨基酸脂肪酸和氨第二階段：產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段，由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌將丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等轉(zhuǎn)化為乙酸、H2和CO2。第三階段：產(chǎn)甲烷階段，由產(chǎn)甲烷細(xì)菌利用乙酸、H2和CO2，產(chǎn)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(chǎn)生能量。不需供氧，相反卻能生產(chǎn)出沼氣。污泥產(chǎn)量極低。厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。對(duì)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(jī)物濃度高于好氧處理。厭氧微生物可對(duì)好氧微生物所不能降解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解（或部分降解）。6

3、.處理過(guò)程的反應(yīng)較復(fù)雜。二、厭氧消化微生物（一）發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸細(xì)菌)1.屬別包括梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、真細(xì)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(guò)胞外酶將不溶性有機(jī)物水解成可溶性有機(jī)物，再將可溶性的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化成脂肪酸、醇類等。（二）產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌1.屬別包括互營(yíng)單胞菌屬、互營(yíng)桿菌屬、梭菌屬和暗桿菌屬。為絕對(duì)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(yīng)如下：乙醇：CH3CH2OH+H2OCH3COOH+2H2丙酸：CH3CH2COOH+2H2OCH3COOH+3H2+CO2丁酸：CH3CH2CH2COOH

4、+2H2O2CH3COOH+2H2(三）產(chǎn)甲烷細(xì)菌最常見的是：產(chǎn)甲烷桿菌、產(chǎn)甲烷球菌、產(chǎn)甲烷八疊球菌、產(chǎn)甲烷螺菌和產(chǎn)甲烷絲菌等。產(chǎn)甲烷菌都是絕對(duì)厭氧菌,在分類學(xué)上屬于古細(xì)菌?？煞譃閮深悾海?）利用乙酸產(chǎn)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(jì)60年代末Hungate開創(chuàng)了絕對(duì)厭氧微生物的培養(yǎng)技術(shù)。(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(yīng)生成氫氣，在催化劑鈀的作用下，H2與袋內(nèi)的O2生成水。（三）焦性沒(méi)食子酸去氧法在堿性溶液中。（四）厭氧罐培養(yǎng)法(五）倒扣

5、平板法四、產(chǎn)甲烷菌－古細(xì)菌與三原界系統(tǒng)在對(duì)各大類生物的16SrRNA核苷酸順序的同源性測(cè)定的基礎(chǔ)上，R.H.Whittaker和L.Marhulis提出了三原界學(xué)說(shuō)（圖3－4）產(chǎn)甲烷菌在分類學(xué)上屬于古細(xì)菌（Archaebacteria)與真細(xì)菌相比，古細(xì)菌有特點(diǎn)：（1）細(xì)胞膜的類脂結(jié)構(gòu)古細(xì)菌所含的類是不可皂化的。（2）細(xì)胞壁成分獨(dú)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(dú)特，不同于真細(xì)菌和真核生物。（4)tRNA成分順序獨(dú)特，不存在T(5)蛋白質(zhì)合成的起始密碼始于甲硫氨酸與真核生物相同。（6）對(duì)抗生素等的敏感性對(duì)青霉素、頭孢霉素、D

6、-環(huán)絲氨酸和氯霉素不敏感，而對(duì)白喉毒素十分敏感。（7）生態(tài)條件獨(dú)特嚴(yán)格厭氧菌：產(chǎn)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(guān)系（一）不產(chǎn)甲烷細(xì)菌（包括發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌）為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)和產(chǎn)甲烷所需要的基質(zhì)。（二）不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造適宜的氧化還原條件。（三）不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除有毒物質(zhì)。（四）產(chǎn)甲烷細(xì)菌為不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生化反應(yīng)解除反饋抑制。（五）不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同維持環(huán)境中適宜的pH值?？傊?，在厭氧生物處理反應(yīng)器中，不產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)甲烷菌相互依賴，互為對(duì)方創(chuàng)造與維持生命活動(dòng)所需要的良好環(huán)境和條件，但又互相制約。六、厭氧生物處理

7、的影響因素（一）溫度（二）pH值產(chǎn)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(yīng)速率為中溫消化（35℃左右）的1.5～1.9倍，產(chǎn)氣率較高，但甲烷含量較低。新型反應(yīng)器處理廢水的厭氧消化反應(yīng)在常溫（20～25℃）下進(jìn)行。厭氧發(fā)酵體系中的pH值除受進(jìn)水pH的影響外，還取決于代謝過(guò)程中自然建立的緩沖平衡。（三）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?；顒?dòng)的基本條件，用氧化還原電位來(lái)表示反應(yīng)器的含氧濃度。不產(chǎn)甲烷菌:+100~--100mV產(chǎn)甲烷菌:--150~--400mV