【正文】 和兼性厭氧菌及專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌等組成。 （二）厭氧活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理 ? 復(fù)雜污染物的厭氧降解過程可以分為四個(gè)階段 水解階段 、 發(fā)酵階段 （ 又稱酸化階段 ） 、 產(chǎn)乙酸階段 、 產(chǎn)甲烷階段 ? 框圖表示見下圖 ? 1． 水解階段 ? 在細(xì)菌胞外酶的作用下大分子的有機(jī)物水解為小分子的有機(jī)物 ? 2．發(fā)酵階段 ? 梭狀芽孢桿菌 、 擬桿菌等 酸化細(xì)菌 吸收并轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物分泌到細(xì)胞外，產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨等 復(fù)雜有機(jī)物 1水解 2發(fā)酵 脂肪酸 乙酸 H2 + CO2 3產(chǎn)乙酸 CH4 + CO2 H2S+ CO2 硫酸鹽還原 硫酸鹽還原 4產(chǎn)甲烷 4產(chǎn)甲烷 硫酸鹽還原 ? 3．產(chǎn)乙酸階段 ? 上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸 、 氫氣 、 碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì) ， 這一階段的主導(dǎo)細(xì)菌是 乙酸菌 。 同時(shí)水中有硫酸鹽時(shí) ， 還會(huì)有 硫酸鹽還原菌 參與產(chǎn)乙酸過程 。 ? 4． 產(chǎn)甲烷階段 ? 乙酸 、 氫氣 、 碳酸 、 甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被轉(zhuǎn)化為甲烷和以及 甲烷菌 細(xì)胞物質(zhì) 。 ? 經(jīng)過這些階段大分子的有機(jī)物就被轉(zhuǎn)化為甲烷 、 二氧化碳 、 氫氣 、 硫化氫等小分子物質(zhì)和少量的厭氧污泥 。 ? 有 28％的甲烷來自 H2的氧化和 CO2的還原。 72％的甲烷來自乙酸鹽的裂解。由于大部分甲烷和二氧化碳逸出，氨 (NH3)以亞硝酸銨 (NH4NO2)、碳酸氫銨(NH4HCO3)形式留在污泥中，它們可中和第一階段產(chǎn)生的酸，為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造了生存所需的弱堿性環(huán)境。氨可被產(chǎn)甲烷菌用作氮源。 研究表明： ①由酸和醇的甲基形成甲烷。 14CH3COOH 14CH4+CO2 414CH3OH 314CH4+CO2+2H2O ?施大特曼 (stadtman)和巴克爾 (Barker)及庇涅 (Pine)和維施尼 (vishhnise) ?1951和 1957年用 14C示蹤原子標(biāo)記乙酸的甲基碳原子 ?證明甲烷是由甲基直接形成 甲烷產(chǎn)生的機(jī)制： 14CH4+2C3H7COOH 1949年，施大特曼和巴克爾于用同位素 14CO2使乙醇和丁醇氧化，產(chǎn)生帶同位素 14C的甲烷，證明甲烷可由 CO2還原形成。 ②由 醇 的氧化使 二氧化碳 還原形成 甲烷 及有機(jī)酸 2CH3CH2OH+14CO2 14CH4+2CH3COOH 2C3H7CH2OH+14CO2 CH4+4CH3COOH ③ 脂肪酸 有時(shí)用 水 作還原劑或供氫體產(chǎn)生 甲烷 2C3H7COOH+CO2+2H2O 1906 年索根 (Soehnge， )及費(fèi)舍爾(Fisher)觀察到： ④利用 H2使 CO2還原形成甲烷 4H2+CO2 CH4+2H2O ⑤在 H2和 H2O存在時(shí)， 巴氏甲烷八疊球菌(Methanosarcina barkerii)與 甲酸甲烷桿菌 (Methanobacterium formicicum)能將 CO還原形成 甲烷 。 3H2+CO CH4+H2O 2H2O+4CO CH4+3CO2 巴氏甲烷八疊球菌 甲酸甲烷桿菌 幾種物質(zhì)沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣量 物 質(zhì) 乙醇 纖維素 脂 肪 蛋白質(zhì) 沼氣／ mL 974 830 1250 704 CH4／％ 75 50 68 71 CO2／％ 25 50 32 29 沼氣發(fā)酵實(shí)例 ? 農(nóng)村沼氣池 產(chǎn)生的沼氣成為農(nóng)村重要的 能源物質(zhì) ； ? 大型養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽廢水處理 采用沼氣發(fā)酵 消除污染 ； ? 高濃度的生活污水 亦可采用沼氣發(fā)酵技術(shù) 去除有機(jī)污染物 ； （二） 厭氧活性污泥的培養(yǎng) 1. 厭氧活性污泥的菌種來源 ① 牛 、 羊 、 豬 、 雞等禽畜糞便含有豐富的水解型細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌 。 ② 城市生活污水處理廠的濃縮污泥 ③ 同類水質(zhì)處理廠的厭氧活性污泥 2. 厭氧活性污泥的馴化與培養(yǎng) ? 厭氧污泥：由 兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機(jī)雜質(zhì) 形成的污泥顆粒 。 ? 呈 灰色 至黑色 ， ? 有生物吸附作用 、 生物降解作用和絮凝作用 ， 有一定的沉降性能； ? 顆粒厭氧活性污泥的直徑在 0． 5mm以上 。 ? 微生物的組成主要有六種： ? 由外到內(nèi) 水解細(xì)菌 、 發(fā)酵細(xì)菌 、 氫細(xì)菌和乙酸菌 、 甲烷菌 、 硫酸鹽還原菌 、 厭氧原生動(dòng)物 ? 其中 產(chǎn)甲烷菌 是厭氧活性污泥的中心骨架 （三） 厭氧污泥處理的工藝流程 ? 其中厭氧活性污泥反應(yīng)器是工藝中的核心 廢水 調(diào)節(jié)池 熱交換器 ↑37℃ 厭氧活性 污泥反應(yīng)器 氣柜 沉淀池 出水 回流污泥 剩余污泥 二、厭氧生物膜法 ? 主要指 厭氧濾器 （ AF） 沼氣 出水 進(jìn)水 AF 三、厭氧生物反應(yīng)器發(fā)展 ? 工作原理 ? 2級(jí) (平流沉淀 +厭氧污泥消化 ) 全國各地使用廣泛，為生活污水的預(yù)處理 —— 液固分離 處理污泥 及厭氧殺寄生蟲及病菌 第一代厭氧反應(yīng)器 —— 化糞池 ? 缺點(diǎn)： 污泥量少、易被帶出，靜態(tài)消化 ? 污水間歇地或連續(xù)地進(jìn)入消化池，上部排水，頂部排沼氣，水力或機(jī)械攪拌裝置充分混合，水力停留時(shí)間等于固體停留時(shí)間，無污泥回流。 ? 活性污泥濃度不高，一般 5％。停留時(shí)間 25~30d。 厭氧接觸消化池 ? 在常規(guī)消化池的基礎(chǔ)上增設(shè)了污泥回流裝置。 ? 污泥濃度增至 10％甚至 20％左右，效率較高，停留時(shí)間約為 1~10d。 擋 板 式 厭 氧 反 應(yīng) 器 ( anaerobic baffled reactor,ABR) 進(jìn)水沼氣出水? 克服了第一代的缺點(diǎn)，且處理污水效果比較好 第二代厭氧反應(yīng)器 (1)UASB反應(yīng)器（ 升流式厭氧污泥床） influent Sludge bed 污泥沉降 沼氣阻擋收集 effluent ? 反應(yīng)器是一個(gè)無填料的空容器，運(yùn)行時(shí)污水以一定流速自下進(jìn)入反應(yīng)器，通過一個(gè)懸浮的污泥層，料液和污泥菌體接觸反應(yīng)并產(chǎn)生沼氣小氣泡，氣泡托起使污泥上升，在上部有一個(gè)關(guān)鍵裝置氣 —液 — 固三相分離器，使污泥下沉，氣水分離。 ? 折流式厭氧反應(yīng)器 (ABR)，效率更高。 工業(yè)級(jí) UASB裝置 jp/e/ourbusiness/w 鋼制圓形結(jié)構(gòu) 混凝土方形結(jié)構(gòu)（便于施工及分離器設(shè)置） 全世界有幾千座 UASB反應(yīng)器，占所有厭氧反應(yīng)器（第二代以上） 總數(shù)的 64%， 應(yīng)用廣泛 UASB 反應(yīng)器 完全混合型EGSB反 應(yīng)器 厭氧濾池厭氧塘 流化床復(fù)合 床64％ ? (2)Anaerobic Filter 厭氧濾床 (AF) ? (3)Anaerobic fluidized bed biofilm reactor ? 厭氧流化床生物膜反應(yīng)器（ AFB) ① 化工流化床 原理 ② 爐灰 等作生物膜載體， 生物顆粒流化 ③ 出水外 回流 第三代厭氧生物反應(yīng)器 ? 厭氧膨脹顆粒污泥床 內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器 升流式污泥床過濾器 填料 EGSB IC UBF ? 以前通常能不用厭氧法處理的就不用 ，不得已時(shí)結(jié)合厭氧處理與好氧處理先后處理， 現(xiàn)在厭氧反應(yīng)器發(fā)展迅速逐漸成為水處理的新的主力設(shè)備。