目錄厭氧生物處理的三個(gè)階段 厭氧消化四階段理論圖 厭氧生物處理的機(jī)理 厭氧處理污水的原理 好氧和厭氧生物處理原理
厭氧生物一般進(jìn)行無(wú)氧呼吸，把葡萄糖分解成肆棚賀乳酸，醋酸和頃和酒精獲取少量能量，酒，醋，裂派酸奶，泡菜都是靠它們的無(wú)氧呼吸得來(lái)的
根據(jù)厭氧四階段來(lái)解前滲肢釋
（1）第一階段:水解、發(fā)酵階段（發(fā)酵性細(xì)菌）
由厭氧或兼性厭氧慧世發(fā)酵性細(xì)菌起主要作用.主要功能有兩種：（1）水解-在胞外酶的作用下將不溶性有機(jī)物水解成可溶性有機(jī)物；（2）酸化-將可溶性大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化成脂肪酸、醇類等.
這些細(xì)菌的水解過程較緩慢,并受多種因素（pH、SRT、有機(jī)物種類等）影響,有時(shí)會(huì)成為厭氧反應(yīng)的限速步驟.
(2)第二階段:產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段階段（產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌）
厭氧或兼性厭氧產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌在厭氧消化中的生理功能是將第一階段的發(fā)酵產(chǎn)物如高級(jí)脂肪酸和醇類等氧化分解成乙酸、 H2和CO2 ,為產(chǎn)甲烷菌提供合適的基質(zhì).
主要的反應(yīng)過程如下：
CH3CH2COOH +2H2O→CH3COOH+CO2+3H2
CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+2H2
(3)第三階段:耗氫產(chǎn)乙酸階段階段（同型產(chǎn)乙酸菌）
同型產(chǎn)乙酸菌,它們既能利用H2、CO2生成乙酸,也能代謝糖類生成乙酸.
2CO2+4H2→CH3COOH+2H2O
C6H12O6→3CH3COOH
（4）第四階段:產(chǎn)甲烷階段（耗乙酸產(chǎn)喊腔甲烷菌、耗氫產(chǎn)甲烷菌）
由嚴(yán)格厭氧的產(chǎn)甲烷菌群來(lái)完成,其主要功能是將產(chǎn)乙酸菌的產(chǎn)物乙酸、甲醇、甲胺、H2/CO2等轉(zhuǎn)化為CH4和CO2 .
生成CH4的主要反應(yīng)如下：
CH3COOH→CH4+CO2
CH3COONH4+H2O→CH4+NH4HCO3
4H2+CO2→CH4+2H2O
4HCOOH→CH4+3CO2+2H2O
4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O
在此過程中,可降解的有機(jī)物逐漸被厭氧菌群分解利用,產(chǎn)生沼氣,有機(jī)氮被分解形成氨氮,有機(jī)分解形成磷酸鹽,導(dǎo)致厭氧消化液的高氨氮高磷特性.
厭氧生物處理的基本原理如下：
其基本原理是通過控制厭氧微生物的生長(zhǎng)和代謝過程,將有機(jī)廢水中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼氣和有機(jī)肥料,從而達(dá)到凈化態(tài)簡(jiǎn)水質(zhì)的目的。
水的凈化方法：物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)法和生物處理法。
水的凈化方法不只靜置沉淀、吸附沉淀、過濾、蒸餾，這些歸類在物理凈化中，大量的凈化水，如實(shí)驗(yàn)室用水一般用去離子水，采用離子交換的方法獲得，屬于物化方法。具體的凈化水方法有四大類：即物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)法和生物處理法。
物理處理法，通過物理作用，以分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)（包括油膜和油珠），常用的有重力分離法、離心分離法、過濾法等。
化學(xué)處理法，向污水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)分離、回收污水中的污染物質(zhì)，常用的有化學(xué)沉淀法、混凝法、中和法、氧化還原（包括電解）法等。
物理化學(xué)法，利用物理化學(xué)作纖和用去除廢水中的污染物質(zhì)，主要有吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法等。
生物處理法，通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)性污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)，可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。
常用的水凈化方法如下：
靜置沉淀法：利用明礬溶于水后生成的膠狀物對(duì)雜質(zhì)的吸附，使雜質(zhì)沉淀，來(lái)達(dá)到凈水的目的。
吸附沉淀法：用具有吸附作用的固體過濾液體，可以濾去液體中的不溶性物質(zhì)，還可以吸附一些溶解的雜質(zhì)，除去臭味。如：有些凈水器就是利用活性炭來(lái)吸附、過濾水中的雜質(zhì)的。經(jīng)過凈化后的水雖然邊澄清了，但所得的水仍然不是純水。
過濾：把不溶于液體的固體物質(zhì)與液體分開的一種方法。
蒸餾：根據(jù)各物質(zhì)沸點(diǎn)不同的原理把相互溶解的液體物質(zhì)進(jìn)行分離的一種方法。凈化程度相對(duì)較高。制取蒸餾水的過程是物理變化。
殺菌：水中含有細(xì)菌、病菌。可放入適量的藥物進(jìn)行殺菌、消毒。如：漂白粉、氯氣及新帆豎褲型消毒劑二氧化氯等。
煮沸：溶有較多含鈣、鎂物質(zhì)的水是硬水，長(zhǎng)期飲用硬水對(duì)人體健康不利，生活中可用煮沸的方法減少或消除硬水的危害。
凈水器凈化：可以過濾水中的一些致癌物質(zhì)和殺死的病毒等。
高分子有機(jī)物的厭氧降解過程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。 水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過程。
高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)诘谝浑A段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如，纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過程通常較緩慢，因此被認(rèn)為是含高分子有機(jī)物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、有機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與氏瞎水解的程度。水解速度的可由以下動(dòng)力學(xué)方程加以描述：ρ=ρo/(1+Kh.T)
ρ ——可降解的非溶解性底物濃度（g/L）；
ρo———非溶解性底物的初始濃度（g/L）；
Kh——水解常數(shù)（d^-1）；
T——停留時(shí)間（d） 發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。
在這一階段，上述小分子的化合物發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時(shí)，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此，未酸化廢水厭氧處理時(shí)產(chǎn)生更多的剩余污泥。
在厭氧降解過程中，酸化細(xì)菌對(duì)酸的耐衡核罩受力必須加以考慮。酸化過程pH下降到4時(shí)能可以進(jìn)行。但是產(chǎn)甲烷過程，因此pH值的下降將會(huì)減少甲烷的生成和氫的消耗，并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。 在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，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)。
其某些反應(yīng)式如下：
CH3CHOHCOO-+2H2O —咐鬧> CH3COO-+HCO3-+H++2H2 ΔG’0=-4.2KJ/MOL
CH3CH2OH+H2O－> CH3COO-+H++2H2O ΔG’0=9.6KJ/MOL
CH3CH2CH2COO-+2H2O－> 2CH3COO-+H++2H2 ΔG’0=48.1KJ/MOL
CH3CH2COO-+3H2O－> CH3COO-+HCO3-+H++3H2 ΔG’0=76.1KJ/MOL
4CH3OH+2CO2－> 3CH3COO-+2H2O ΔG’0=-2.9KJ/MOL
2HCO3-+4H2+H+－>CH3COO-+4H2O ΔG’0=-70.3KJ/MOL 這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。
甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽、二氧化碳和氫氣等轉(zhuǎn)化為甲烷的過程有兩種生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的1/3，后者約占2/3。
最主要的產(chǎn)甲烷過程反應(yīng)有：
CH3COO-+H2O－>CH4+HCO3- ΔG’0=-31.0KJ/MOL
HCO3-+H++4H2－>CH4+3H2O ΔG’0=-135.6KJ/MOL
4CH3OH－>3CH4+CO2+2H2O ΔG’0=-312KJ/MOL
4HCOO-+2H+－>CH4+CO2+2HCO3- ΔG’0=-32.9KJ/MOL
在甲烷的形成過程中，主要的中間產(chǎn)物是甲基輔酶M（CH3-S-CH2-SO3-）。
需要指出的是：一些書把厭氧消化過程分為三個(gè)階段，把第一、第二階段合成為一個(gè)階段，稱為水解酸化階段。在這里我們則認(rèn)為分為四個(gè)階段能更清楚反應(yīng)厭氧消化過程。
上述四個(gè)階段的反應(yīng)速度依廢水的性質(zhì)而異，在含纖維素、半纖維素、果膠和脂類等污染物為主的廢水中，水解易成為速度限制步驟；簡(jiǎn)單的糖類、淀粉、氨基酸和一般蛋白質(zhì)均能被微生物迅速分解，對(duì)含這類有機(jī)物的廢水，產(chǎn)甲烷易成為限速階段。雖然厭氧消化過程可分為以上四個(gè)過程，但是在厭氧反應(yīng)器中，四個(gè)階段是同時(shí)進(jìn)行的，并保持某種程度的動(dòng)態(tài)平衡。該平衡一旦被pH值、溫度、有機(jī)負(fù)荷等外加因素所破壞，則首先將使產(chǎn)甲烷階段受到抑制，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致低級(jí)脂肪酸的積存和厭氧進(jìn)程的異常變化，甚至導(dǎo)致整個(gè)消化過程停滯。
好氧生物處理：在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無(wú)害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。
這些高能位的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，逐級(jí)釋放能量，最終以低能位的無(wú)機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來(lái)，達(dá)到無(wú)害化的要求，以便返回自然環(huán)境或進(jìn)一步處置。適用于中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說(shuō)BOD5濃度小于500mgL的有機(jī)廢水。
厭氧生物處理：在沒有游離氧存在的條件下，兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物，同時(shí)釋放檔螞能量。適用于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般BOD5≥2000mg/L）
擴(kuò)展資料：
在生活污水、食品加工和造紙等工業(yè)廢水中，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)。
這些物質(zhì)以懸浮或溶團(tuán)拍解狀態(tài)存在于污水中，可通過微生物的生物化學(xué)作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這種污染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長(zhǎng)。
水中溶解氧耗盡后，有機(jī)物進(jìn)行或埋行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味使水質(zhì)惡化。水體中有機(jī)物成分非常復(fù)雜，耗氧有機(jī)物濃度常用單位體積水中耗氧物質(zhì)生化分解過程中所消耗的氧量表示。
