产生消化气，主体是CH4
大分子有机物
水解
(碳水化合物，
蛋白质，脂肪等) 细菌的胞外
水解的和溶 解的有机物
酶
有机酸 醇类 醛类等
乙酸化 乙酸细菌
乙酸
甲烷化 甲烷细菌
H2，CO2
甲可编烷辑细版 菌
酸化 产酸细菌
CH4
CH4
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厌氧消化中，产乙酸细菌和产甲烷细菌之间有复杂 和严格的共生关系，只有保持一种平衡状态才能有效 完成有机物的全部转化过程，复杂有机物的绝大部分 (72％的COD)是经过乙酸再生成甲烷的，脱硫弧菌 (硫酸还原细菌)也具有与产乙酸细菌相类似的作用， 能将乳酸、丙酮酸和乙醇转化为H2、CO2和乙酸，但 在含硫无机物(SO42-、SO32-)存在时，它将优先还原 SO42-、SO32-，产生H2S，形成与甲烷细菌对基质的 竞争。
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4.1 概述
污水厌氧生物处理是指在断绝供氧 （无分子氧）条件下，通过厌氧微生物 (包括兼氧微生物)的作用（生命活动过 程），将污水中的各种复杂有机物分解 转化成较简单的有机物和无机物（甲烷 和二氧化碳等物质）的处理过程，在工 程上称为污水的厌氧生物处理，也称厌 氧消化。与好氧过程的根本区别在于不 以分子态的氧作为受氢体，而以化合态 的氧、碳、硫、氢等为受氢体。
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厌氧过程的影响因素
(1) pH值和温度 经验和研究表明，pH值和温度是影响甲烷
细菌生长的两个重要环境因素。 pH值应在6.8~7.2之间。
厌氧处理工艺一般分为 常温（10～34℃）、 中温(35～40℃)、 高温(50-55℃)3种。
甲烷细菌对温度的变化很敏感，因此要保 持温度的恒定。通常采用的厌氧处理的温度一 般选择在35～55℃。
化为
（H2+CO2） 及A、B两类
产物
B类产物转化
为（H2+CO2） 及乙酸等
Ⅲ 气化
CH4、CO2 等
菌群
发酵工 艺
甲烷发 酵
酸发酵
发酵细菌
产氢产乙酸细 菌
甲烷细菌
——
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污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称 为消化。
两阶段:
消化 过程
四阶段:
液化(酸化) 气化(甲烷化)
液态污泥的pH迅速下降， 转化产物中有机酸是主体
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厌氧污水污泥处理技术的发展
1860年法国的Muras将简易沉淀池改为污泥 处理构筑物； 1895年英国Cameron进一步改进为腐化池； 1903年英国的Travis首先建成了双层沉淀池； 1906年德国的Imhoff发明Imhoff双层沉淀 池； 1912年英国的伯明翰市建了第一个消化池； 1920年英国W1926年在德国、美国相继建成较标准 的消化池。
甲烷细菌是专性厌氧的，目前已从纯培养中分离出 数十种甲烷细菌，它们在形态上有明显的差别，但在细 胞壁的结构方面有许多相似之处。值得提出的是甲烷八 叠球菌，它的效率高，能利用甲醇、乙酸和CO2作为基质。 与产酸菌相比，甲烷细菌对温度、pH值、有毒物质等更 为敏感。
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2 厌氧过程的影响因素
(1) pH值和温度 (2) 有机物负荷 (3) 搅拌和混合 (4) 污水的C／N比 (5) 抑制细菌生长物质
第4章 污水的厌氧生物处理
4.1 概述 4.1.1 厌氧生物处理的基本原理
1 厌氧分解过程 2厌氧过程的影响因素
4.1.2 好氧生物处理与厌氧生物处理 的区别 4.2 厌氧处理方法与设备 4.3 厌氧生物处理法的设计
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三、污水的厌氧生物处理
（一）厌氧生物处理的基本原理 1．厌氧分解过程
2．厌氧过程的影响因素 （二）好氧生物处理与厌氧生物处理的 区别 （三）厌氧处理设备及工艺
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4-1
厌氧处理要求酸的形成速度与甲烷的形成速 度相平衡。由于甲烷形成的速度较慢，所以碱性 发酵将控制整个系统的反应速度，即在整个过程 中必须维持有效的碱性发酵条件。一般为了维持 有 效 的 处 理 效 果 ， 厌 氧 分 解 的 pH 值 应 保 持 在 6.6～7.3之间。
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厌氧生物处理的方法和基本功能有二：
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厌氧生物处理——
在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性 厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有 机物进行生物降解的过程，称为厌氧生物处 理法或厌氧消化法。
厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度
有机工业废水(如屠宰场污水、发酵工业 污水、羊毛洗涤污水等) 、城镇污水的污
泥、动植物残体及粪便等。
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（1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理 提供易生物降解的基质；
（2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和 生产气体燃料。
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4-4
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表 有机物厌氧消化过程
生化阶段 物态变化
生化过程
Ⅰ 液化（水解）
大分子不溶 态有机物转 化为小分子 溶解态有机
物
Ⅱ
酸化（1） 酸化（2）
小分子溶解 态有机物转
厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出的热 量少，反应速度低。
主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高
的有机工业废水的处理。
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厌氧过程的影响因素
(2) 有机物负荷
如果向消化池连续投入适量的有机物、营 养源，则细菌能够保持高浓度的水平，脂肪酸 的生成、甲烷发酵都将正常进行，低级脂肪酸 也将保持适当的浓度能够向消化池投加的有机 物量，即有机物的最大负荷量因污水的种类而 异，因此，在实际上对每种污水都必须是通过 试验来确定其最适宜的负荷量。
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4.1.1 厌氧生物处理的基本原理
1 厌氧分解过程
我们把污水的好氧生物处理简称为生物处 理，而把污泥的厌氧生物处理称作污泥消化。
污水的厌氧生物处理是一个复杂的微生物 化学过程，它是依靠三大主要类群的细菌：水 解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的 联合作用来完成的。因而可以粗略地将有机物 的厌氧分解过程分为两个阶段。在第一阶段中， 产酸细菌把存在于细菌中的复杂有机物转化成 较简单的有机物和CO2、NH3、H2S等无机物， 在第二阶段中，甲烷细菌接着将简单的有机物 分解成CH4和CO2等。
厌氧消化对温度的突变也十分敏感，要求日变 化小于±2℃。温度突变幅度太大，会招致系统的 停止产气。
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影响甲烷菌 生长的因素
pH：6.8~7.2 温度：35~38ºC和52~55ºC
甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过 高的SO42-，SO32-。
污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱 度中和有机酸，其pH有可能维持在6.8以上，酸化和甲 烷化两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。