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微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，产 甲烷易成为限速阶段。 4.厌氧生物处理过程中微生物优势种群的演替及相互 关系 由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲 烷菌、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物，其中产甲烷 丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架 ��� 产酸细菌为产甲烷细菌提供生长繁殖的底物 ��� 产酸细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位 ��� 产酸细菌为产甲烷细菌清除了有毒物质 ��� 产甲烷细菌为产酸细菌的生化反应解除了反馈抑制 ��� 产酸细菌和产甲烷细菌共同维持环境中的适宜 pH 值 5.厌氧生化法的优点 （1）应用范围广 因供氧限制，好氧法一般适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌 氧法适用于中、高浓度有机废水。有些有机物对好氧生物处理法来 说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着 色剂蒽醌和某些偶氮染料等。 （2）产生的沼气可用于发电或作为能源 ���沼气中的主要成分是甲烷，含量 50~75%之间，是一种很好的燃料。 以日排 COD10t 的工厂为例，若 COD 去除率为 80%，甲烷产量为理 论的 80%时，则可日产甲烷 2240m3,其热值相当于 3.85t 原煤，可发 电 5400 度电。 （3）对营养物的需求量少 好氧方法 BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为（350~500）：5： 1，相比而言对 N、P 的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加 或少添加营养盐。 （4）产生的污泥量少，运行费用低? 繁殖慢；不需要曝气 （5）有杀菌作用 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫 卵、病毒等。 6.厌氧生化法的缺点 （1）出水的有机物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全； （2）对温度变化较为敏感工业中需要设置进水的控温装置，37℃。 （3）厌氧微生物对有毒物质较为敏感但经过毒物驯化处理的厌氧菌 对毒物的耐受力常常会极大地提高。 （4）初次启动过程缓慢,处理时间长 好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要 7 天就可以培育成 功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要 8~12 周才可以培 育成功 （5）处理过程中产生臭气和有色物质（为什么？） 臭气主要是 SRB 形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、有 机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形 成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理 设施，进一步脱色脱臭。
由于入流污水浓度较高，应考虑用二沉池出水回流。当回流比为 1 时 ， 滤 池 进 水 CODB=365mg/L 。 而 回 流 比 为 2 时 ， 滤 池 进 水
CODB=253m g/L 回流比为 1 时
700 30
h
ln
301

1

0.278
128
700 30 0.45 11
（3） 产乙 酸阶 段 上一 阶段 的产 物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及 新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有 硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。 （4）产甲烷阶段 乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为 甲烷和以及甲烷菌细胞物质。 经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳 、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。泥。 注意点 ��� 此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把 氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐 脱羧产生甲烷，前者约占总量的 l/3 后者约占 2/3。 ��� 上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在含纤 维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水 中，水解易成为速度限制步骤； ��� 简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被
已知某城镇人口 80000 人，排水量定额为 100L/人·d，BOD5 为 20g/
人·d。该城镇还有一座工厂，污水量为 2000m3/d，其 BOD5 为
2200mg/L。拟将居民生活污水和工厂的工业废水OD5 要求达到 30mg/L。
(1)基本设计参数计算（设在此不考虑初次沉淀池计算生活污水和工
设池深 2.5m，则滤池总面积为 A 5250 2100 m 2 2.5
若采用 6 个滤池，每个滤池面积
A1

2100 6

350
m2
滤池直径为
D 4A1 4 350 21m

3.14
(3)校核
滤率 100001.1 1 10m / d
2100
业废水总水量
qv 80000 100 2000 10000 m3 / d 1000
生活污水与工业废水混合后的 BOD5 浓度
so 2000 2200 80000 20 600mg / L
10000 由于生活污水和工业废水混合后 BOD5 浓度较高，应考虑回流， 设回流稀释后滤池进水 BOD5 为 300mg/L，回流比为

1 2qv 0.55
A
3qv / A 0.55
/24.4=580m。 回流比为 2 时
要求池子的最小面积为（7080×3）/244=87m2，最大面积为（7080×3） /24.4=870m2。 生物膜的指标性生物 1、高负荷生物膜 生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多在 1mg/L 以 下。 2、低负荷生物膜 生物膜为褐色 3、更新快的生物膜：生物大量生长 4、后生动物异常增长的生物膜：红色 5、发生恶臭的生物膜：溶解氧下降出现恶臭 线虫和寡毛虫类较多，也出现丝状菌和真菌类，灰褐色。 要点 1、生物滤池是附着生长的好氧生化系统，主要包括：滤床；布水装 置；排水系统；构筑物；通风系统。 2、氧气由自然通风或强制通风来供给 。 3、废水在进入滤池前必须预处理，多设置初沉池。 4、生物滤池可以用于处理多种废水。 5、生物滤池的蚊蝇，用水力负荷、冲刷等技术来控制。 6、滤池多使用旋转或固定喷嘴布水器。 7、滤池的处理效果受废水的温度影响（季节性）。 厌氧生物法也称厌氧消化法或厌氧发酵发。是在无 氧条件下，通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用降解污 泥和废水中的有机污染物，分解的终产物主要是沼 气(CH4 和 CO2)。 厌氧生物法也称厌氧消化法或厌氧发酵发。是在无 氧条件下，通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用降解污 泥和废水中的有机污染物，分解的终产物主要是沼 气(CH4 和 CO2)。 （2） 现代厌氧反应器的形成和发展 第二代厌氧反应器 1955 年开发了厌氧接触法新工艺，标志着现代厌氧
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反应器的开端。进一步推动了厌氧技术的应用和发展。 上世纪 60 年代末，McCarty 等开发了厌氧生物滤池 (AF) 1974 年荷兰的 Lettinga 开发了上流式厌氧污泥床反应 器（UASB） 2010-05-07 河北科技大学环境科学与工程学院 6 厌氧生物转盘、UASB+ AF （3）第三代厌氧反应器 1980 年 Switzenbaum 等推出了厌氧附着膜膨胀床反 应器（AAFEB）,还有厌氧流化床（AFB） 上世纪 90 年代后，出现了厌氧膨胀颗粒污泥床 （EGSB）、内循环反应器（IC）、升流式厌氧污泥床 过滤器（UBF） 1.两阶段理论： 自上世纪 30 年代，厌氧消化过程被认为由不产甲烷的发 酵性细菌和产甲烷的细菌共同进行的两阶段过程。 酸性发酵阶段：发酵性细菌把复杂有机物进行水解发酵， 形成脂肪酸、醇类、CO2 和 H2； 甲烷发酵阶段：由产甲烷菌将第一阶段的发酵产物转化 为 CH4 和 CO2。 与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为 受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢 体。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程， 依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌 (fermentative bacteria)、产氢产乙酸细菌 (acetogenic bacteria)和产甲烷细菌(methanogenic bacteria)的联合作用完成。参与消化的细菌，酸化 阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼 性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌。 2.三阶段理论 三阶段理论 1979 年由 Bryant 提出 水解阶段：碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解发酵菌作用
符合要求经计算，采用 6 个直径 21m，高 2.5m 的高负荷生物滤池。 采用公式进行计算
第一步是选定滤料和进水方式，然后进行试验，求得 K’、m、n 等常数值；
第二步确定是否回流，若需要回流，则要确定回流比；最后计 算滤池的尺寸。 [例题]：已知某工业废水 CODB 为 700mg/L，水量为 7080m3/d。选 用塑料滤料，在满足出水水质要求的条件下，其最小水力负荷为 24.4m3/m2·d ，最大水 力负 荷 244m3/m2·d 。试验得到 K’=128 、 m=-0.45、n=-0.55。要求出水 CODB 不大于 30mg/L [解]：
600qv 30qvr 300qv qvr
r qvr 600 300 1.1 qv 300 30
2)生物滤池个数，单个滤床尺寸计算 生物滤池总体积： 设生物滤池的有机负荷率采用 1.2kgBOD5/m3·d，于是
V 10000 1.1 1 300 5250 m3 1000 1.2

1 1qv 0.55
A
2qv / A 0.55
要求池子的最小面积为（7080×2）/244=58m，最大面积为（7080×2）
h
ln

700 30
301 2
2

0.201
128
700 30 1 2
2
0.45
四类群理论 Zeikus 等因发现同型产乙酸菌将 H2/CO2 转化为乙酸提出了四 菌群理论 （1）水解阶段 在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物 （2）发酵阶段 梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合 物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧 化碳、氢气、氨等
1. 化粪池 用于处理来自厕所的粪便废水，或为生活污水的预处理—— 液固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌。曾广泛用于不设污 水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅式建筑。 工作原理 2 级(平流沉淀+厌氧污泥消化) 缺点：污泥量少、易被带出，静态消化 2.厌氧滤池 厌氧滤池（anaerobic filter 又称厌氧固定膜反应器，是 60 年代末开 发的新型高效厌氧处理装置。滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底 和池顶密封。厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料 层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解， 并产生沼气沼气从池顶部排出。 废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；废水从池上 部进入，以降流的形式流过填料层，从池底部排出，称降流式厌氧 滤池。 厌氧生物滤池的特点 ��� 微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥 回流和搅拌设备； ��� 当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体 浓度和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞现象。 对厌氧生物滤池采取如下改进：���出水回流；���部分充填载体；采 填料用软性。 3.厌氧接触法 在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触 法（anaerobic contact process)。 ���厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。 ���厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效果很好， 悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。���在混 合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用 机械方法，也可以用泵循环池水。 厌氧接触法的特点: ��� 通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为 10-15g/L， 耐冲击能力强； ��� 消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为 2-l0kgCOD/m3·d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温 下，普通消化池为 15-30 天，而接触法小于 10 天； 可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问 题；混合液经沉降后，出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和 脱气等设备厌氧接触法存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的 缺点 几种脱气方法: ��� 真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器(真空度为 0.005 MPa)，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉降性能； ��� 热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷却。 ��� 絮凝沉降，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大颗粒，