• 产甲烷菌的最适pH范围也较好氧菌为小。
温度对微生物活性的影响
3、厌氧生物处理的主要特征
• ④处理后废水有机物浓度高于好氧处理。
• ⑤厌氧微生物可对好氧微生物所不能降解的一
些有机物进行降解(或部分降解)。
• ⑥处理过程的反应较复杂。
•
厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的
微生物协同工作的一个连续的微生物学过程，
远比好氧生物处理中的微生物过程复杂。
二、厌氧消化微生物
• (一)发酵细菌(产酸细菌) • 主要包括梭菌属(Clostridigm)、似杆菌属
(Bacteroides) 、 丁 酸 弧 菌 属 (Butyrivibrio) 、 真 细 菌 属 (Eubacterium) 和 双 歧 杆 菌 属 (Bifidobacterium)等。
• 但产酸的反应速率较快，并远高于产 甲烷反应。
• 发酵细菌大多数为专性厌氧菌，但 也有大量兼性厌氧菌。
• 除发酵细菌外，在厌氧消化的发酵阶 段，也可发现真菌和为数不多的原生动 物。
(二)产氢产乙酸菌
• 近年来的研究所发现的产氢产乙酸菌包括互营单 孢 菌 属 (Syntrophomonas) 、 杆 菌 属 (Syntrophobacter)、梭菌属(Clostridium)、暗杆 菌属(Petobacter)等。
3、厌氧生物处理的主要特征
• ③对温度、pH等环境因素更为敏感。 • 厌氧细菌可分为高温菌和中温菌两大类，
其适宜的温度范围分别为55℃左右和35℃ 左右。、 • 如温度降至10℃以下，厌氧微生物的活动 能力将非常低下。
• 而好氧微生物对温度的适应能力较强，在 5℃以上的温度条件下均能较好地发挥作用。
• 水解发酵菌， • 产氢产乙酸菌， • 同型产乙酸菌（又称耗氢产乙酸菌）， • 以及产甲烷菌。
• 四种群说有机物厌氧降解示意图
有硫酸盐存在条件下葡萄糖的厌氧消化
3、厌氧生物处理的主要特征
• 与好氧生物处理相比较，厌氧生物处理的主要特征有： • ①能量需求大大降低，还可产生能量。 • 因为厌氧生物处理不要求供给氧气，相反却能生
• 酸性发酵和碱性发酵两个阶段。
三阶段理论
• 1979年布利安特(Bryant)等人提出了厌氧消化 的三阶段理论。
• 三阶段理论认为，厌氧消化过程是按以下步骤进 行的：
• 三阶段厌氧消化过程
第一阶段，水解、发酵阶段
• 复杂有机物在微生物作用下进行水解和发酵。 • 例如，多糖先水解为单糖，再通过酵解途径
自乙酸的分解， • 其余少量则产自H2和CO2的合成。
• 三阶段理论是对厌氧生物处理过程较全面和较准 确的描述。
• 几乎与Bryant提出三阶段理论的同时， Zeikus(1979)在第一届国际厌氧消化会议上提 出了四种群说理论。
四种群说理论
• 复杂有机物厌氧消化过程有四种群厌氧微生物 参与，四种群即是：
得多。 • 一般，厌氧消化中产酸细菌的产率
(VSS/COD)为0.15～0.34，产甲烷细菌为 0.03左右，混合菌群的产率约 0.17； 好氧微生物的产率约为0.25 ～0.6。
3、厌氧生物处理的主要特征
• 因此，去除每千克COD， • 好氧生物处理的污泥产量约为250～600g VSS； • 而厌氧生物处理的污泥产量仅为180～200gVSS。
产出含有50%～70%甲烷(CH4)的沼气，含有较高 的热值(约为21000 ～25000Kg/m3)，可用作能源。 • 为去除1kgCOD，好氧生物处理大约需消耗0.5～ 1.0kW·h电能。 • 而厌氧生物处理每去除1kgCOD大约能产生 3.5kW·h电能。
3、厌氧生物处理的主要特征
②污泥产量极低 • 因为厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低
• 1、原理 • 厌氧生物处理过程又称厌氧消化，是在厌氧条件
下由活性污泥中的多种微生物共同作用，使有机 物分解并生成CH4和CO2的过程。
2、厌氧生物处理过程
• 人们对有机物厌氧消化的认识不断深化： • 两段说 • 三段说 • 四种群说
两段说
• 1930年Buswell 和Neave 肯定了Thumm 和 Reichie(1914)与Imhoff(1916)的看法，把有机物厌 氧消化过程分为:
进一步发酵成乙醇和脂肪酸，如丙酸、丁酸、乳 酸等； • 蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生 脂肪酸和氨。
第二阶段 产氢、产乙酸阶段
• 由一类专门的细菌，称为产氢产乙酸菌， 将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、 H2和C02。
第三阶段 产甲烷阶段
• 由产甲烷细菌利用乙酸和H2、C02，产生CH4。 • 研究表明，厌氧生物处理过程中约有70%CH4产
(二)产氢产乙酸菌
• 上述反应只有在乙酸浓度低、液体中氢分压也很 低时才能完成。
• 产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧 菌。
(三)产甲烷细菌
• 产甲烷菌大致可分为两类： • 一类主要利用乙酸产生甲烷； • 另一类数量较少，利用氢和CO2合成生成甲烷。 • 也有极少量细菌，既能利用乙酸，也能利用氢。
废水厌氧生物处理过程 设计与优化
王广权
主要内容
• 一、厌氧生物处理过程及其特征 • 二、厌氧消化微生物 • 三、厌氧生物处理的影响因素 • 四、厌氧消化工艺的发展及其应用 • 五、升流式厌氧污泥床反应器的设计 • 六、升流式厌氧污泥床反应器的启动和应用 • 七、第三代厌氧反应器
一、厌氧生物处理过程及其特征
(二)产氢产乙酸菌
• 这类细菌能把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸
和H2。其反应如下： • 降解乙醇
• CH3CH2OH十H2O →CH3COOH+2H2 • 降解丙酸
• CH3CH2COOH
十
→CH3COOH+3H2+CO2
• OOH+2H2O →2CH3COOH+2H2
• 这类细菌的主要功能是先通过胞外酶的作
用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，
再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸，
醇类等。
• 不溶性有机物
可溶性有机物
• 可溶性的大分子有机物 小分子
• 研究表明，该类细菌对有机物的水解 过程相当缓慢，pH和细胞平均停留时间等 因素对水解速率的影响很大。
• 因此，当处理的废水中含有大量难水解 的类脂时，水解就会成为厌氧消化过程的 限速步骤。