一节 好氧生物处置进程及影响身分 一、好氧生物处置的根基生物进程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有份子态氧气（O2）的存在下，才能停止通俗的心理生化反映，首要包含大局部微生物、植物和咱们人类；所...
一节 好氧生物处置进程及影响身分
一、好氧生物处置的根基生物进程
所谓“好氧”：是指这类生物必须在有份子态氧气（O2）的存在下，才能停止通俗的心理生化反映，首要包含大局部微生物、植物和咱们人类；所谓“厌氧”：是能在无份子态氧存在的条件下，能停止通俗的心理生化反映的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。好氧生物处置进程的生化反映方程式：
①分化反映（又称氧化反映、异化代谢、分化代谢） CHONS +O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量（无机物的构成元素）
②分化反映（也称分化代谢、异化感化） C、H、O、N、S +能量 C5H7NO2
③内源呼吸（也称细胞物资的本身氧化） C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量在通俗情况下，各类微生物细胞物资的成份是绝对不变的，通俗可用以下尝试式来表现：细菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻类：C5H8NO2；原生植物：C7H14NO3分化与分化的彼此干系：1）两者不可分，而是彼此依靠的；a、分化进程为分化供给能量和前物，而分化则给分化供给物资根本；b、分化进程是一个产能进程，分化进程则是一个耗能进程。2)对无机物的去除，两者都有首要进献；3）分化量的巨细，对后续污泥的处置有间接影响（污泥的处置用度通俗能够占全部都会污水处置厂的40~50%）。差别情势的无机物被生物降解的进程也差别：一方面：布局简略、小份子、可溶性物资，间接进入细胞壁；布局庞杂、大份子、胶体状或颗粒状的物资，则起首被微生物吸附，随后在胞外酶的感化下被水解液化成小份子无机物，再进入细胞内。另外一方面：无机物的化学布局差别，其降解进程也会差别，如：糖类；脂类；卵白质。
二、影响好氧生物处置的首要身分
①消融氧（DO）：约1~2mg/l；
②水温：是首要身分之一，在必然规模内，跟着温度的下降，生化反映的速度加速，增殖速度也加速；细胞的构成物如卵白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并跨越必然限定时，会有不可逆的粉碎；适合温度 15~30°C；>40°C或< 10°C后，会有倒霉影响。
③养分物资：细胞构成中，C、H、O、N约占90~97%；其他3~10%为无机元素，首要的是P；糊口污水通俗不需再投加养分物资；而某些产业废水则须要，通俗对好氧生物处置工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1投加N和P；别的无机养分元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；
④pH值：通俗好氧微生物的适合pH在6.5~8.5之间；pH < 4.5时，真菌将占上风，引发污泥收缩；另外一方面，微生物的勾当也会影响夹杂液的pH值。
⑤有毒物资（按捺物资）：重金属；氰化物；H2S；卤族元素及其化合物；酚、醇、醛等；
⑥无机负荷率：污水中的无机物本来是微生物的食物，但太多时，也会倒霉于微生物；
⑦氧化复原电位：好氧细菌：+300 ~ 400 mV， 最少请求大于+100 mV；厌氧细菌：请求小于+100 mV，对严酷厌氧细菌，则<-100 mv，乃至<-300=”” mv。<=”” span=””>
第二节 废水厌氧生物处置道理
废水厌氧生物处置在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的配合感化下，使无机物分化并发生CH4和CO2的进程。
一、厌氧生物处置中的根基生物进程——阶段性现实
1、两阶段现实：20世纪30~60年月，被遍及接管的是“两阶段现实”第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；首要功效是水解和酸化，首要产物是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；首要到场反映的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；
这些微生物的特色是：
1）发展速度快，
2）对情况条件的顺应性（温度、pH等）强。第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌操纵前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；首要到场反映的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；
产甲烷细菌的首要特色是：
1）发展速度慢，世代时辰长；
2）对情况条件（温度、pH、按捺物等）很是敏感，请求刻薄。
2、三阶段现实对厌氧微生物学的深切研讨后，发明将厌氧消化进程简略地分别为上述两个进程，不能实在反映厌氧反映进程的实质；厌氧微生物学的研讨标明，产甲烷菌是一类很是出格的古细菌（Archea），除在分类学和其出格的学报布局外，其首要的特色是：产甲烷细菌只能操纵一些简略无机物作为基质，此中首要是一些简略的一碳物资如甲酸、甲醇、甲基胺类和H2/CO2等，两碳物资中只要乙酸，而不能操纵别的含两碳或以上的脂肪酸和甲醇之外的醇类；上世纪70年月，Bryant发明本来以为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌，现实上是由两种细菌配合构成的，一种细菌起首把乙醇氧化为乙酸和H2（一种产氢产乙酸细菌），另外一种细菌则操纵H2和CO2发生CH4（一种真正意思上的产甲烷细菌——嗜氢产甲烷细菌）；是以，Bryant提出了厌氧消化进程的“三阶段现实”：水解、发酵阶段：产氢产乙酸阶段：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/CO2；产甲烷阶段：产甲烷菌操纵乙酸和H2、CO2发生CH4；通俗以为，在厌氧生物处置进程中约有70%的CH4产自乙酸的分化，其他的则产自H2和CO2。
3、四阶段现实（四菌群学说）：几近与Bryant提出“三阶段现实”的同时，又有人提出了厌氧消化进程的“四菌群学说”：现实上，是在上述三阶段现实的根本上，增添了一类细菌——同型产乙酸菌，其首要功效是能够将产氢产乙酸细菌发生的H2/CO2分化为乙酸。但研讨标明，现实上这一局部由H2/CO2分化而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%摆布。整体来讲，“三阶段现实”、“四阶段现实”是今朝公认的对厌氧生物处置进程较周全和较精确的描写。
4、多阶段现实 可是，当操纵厌氧生物处置工艺处置含有庞杂无机物的时辰，在厌氧反映器中发生的反映会远比上述“三阶段现实”、“四阶段现实”中所描写的反映进程庞杂，能够参见“厌氧庞杂体系表示图”。
二、厌氧消化进程中的首要微生物
首要先容此中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
1、发酵细菌（产酸细菌）：
发酵产酸细菌的首要功效有两种：
①水解——在胞外酶的感化下，将不溶性无机物水解成可溶性无机物；
②酸化——将可溶性大份子无机物转化为脂肪酸、醇类等；首要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解进程较迟缓，并受多种身分影响（pH、SRT、无机物品种等），偶然回成为厌氧反映的限速步骤；产酸反映的速度较快；大大都是厌氧菌，也有大批是兼性厌氧菌；能够按功效来分：纤维素分化菌、半纤维素分化菌、淀粉分化菌、卵白质分化菌、脂肪分化菌等。
2、产氢产乙酸菌：产氢产乙酸细菌的首要功效是将各类高等脂肪酸和醇类氧化分化为乙酸和H2；为产甲烷细菌供给适合的基质，在厌氧体系中常常与产甲烷细菌处于共生互营干系。
3、产甲烷菌20世纪60年月Hungate首创了严酷厌氧微生物培育手艺以后，对产甲烷细菌的研讨才得以普遍停止；产甲烷细菌的首要功效是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化进程得以顺遂停止；首要可分为两大类：乙酸养分型和H2养分型产甲烷菌，或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌；通俗来讲，在天然界中乙酸养分型产甲烷菌的品种较少，只要Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）和Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反映器中占大都，出格是后者，由于在厌氧反映器中乙酸是首要的产甲烷基质，通俗来讲有70%摆布的甲烷是来自乙酸的氧化分化；按照产甲烷菌的形状和心理生态特点，可将其分类以下：——新的分类（Bergy’s细菌手册第九版），共分为：三目、七科、十九属、65种；产甲烷菌有各类差别的形状，罕见的有：
①产甲烷杆菌；
②产甲烷球菌；
③产甲烷八叠球菌；
④产甲烷丝菌；等等。在生物分类学上，产甲烷菌（Methanogens）属于古细菌（Archaebacteria），巨细、表面上与通俗细菌（Eubacteria）类似，但现实上，其细胞成份出格，出格是细胞壁的布局较出格；在天然界的散布，通俗能够以为是栖身于一些极度情况中（如地热泉水、深海火山口、堆积物等），但现实上其散布极其普遍，如污泥、瘤胃、虫豸肠道、湿树木、厌氧反映器等；产甲烷菌都是严酷厌氧细菌，请求氧化复原电位在-150~-400mv，氧和氧化剂对其有很强的迫害感化；产甲烷菌的增殖速度很慢，滋生世代时辰长，可达4~6天，是以，通俗情况下产甲烷反映是厌氧消化的限速步骤。
三、厌氧生物处置的影响身分
产甲烷反映是厌氧消化进程的节制阶段，是以，通俗来讲，在会商厌氧生物处置的影响身分时首要会商影响产甲烷菌的各项身分；首要影响身分有：温度、pH值、氧化复原电位、养分物资、F/M比、有毒物资等。
1、温度：温度对厌氧微生物的影响尤其明显；厌氧细菌可分为嗜热菌（或低温菌）、嗜温菌（中温菌）；响应地，厌氧消化分为：低温消化（55°C摆布）和中温消化（35°C摆布）；低温消化的反映速度约为中温消化的1.5~1.9倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较低；当处置含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，低温消化可取得较好的卫生结果，消化后污泥的脱水机能也较好；跟着新型厌氧反映器的开辟研讨和操纵，温度对厌氧消化的影响不再很是首要（新型反映器内的生物量很大），是以能够在常温条件下（20~25°C）停止，以节流能量和运转用度。
2、pH值和碱度：pH值是厌氧消化进程中的首要的影响身分；首要缘由：产甲烷菌对pH值的变更很是敏感，通俗以为，其适pH值规模为6.8~7.2，在<6.5或>8.2时，产甲烷菌会遭到严峻按捺，而进一步致使全部厌氧消化进程的好转；厌氧体系中的pH值受多种身分的影响：进水pH值、进水水质（无机物浓度、无机物品种等）、生化反映、酸碱均衡、气固液相间的消融均衡等；厌氧体系是一个pH值的缓冲体系，首要由碳酸盐体系所节制；通俗来讲：体系中脂肪酸含量的增添（积累），将耗损 ，使pH降落；但产甲烷菌的感化岂但能够耗损脂肪酸，并且还会发生 ，使体系的pH值上升。碱度曾一度在厌氧消化中被以为是一个相当首要的影响身分，但现实上其感化首要是保障厌氧体系具备必然的缓冲才能，保持适合的pH值；厌氧体系一旦发生酸化，则须要很长的时辰才能规复。
3、氧化复原电位：严酷的厌氧情况是产甲烷菌停止通俗心理勾当的根基条件；非产甲烷菌能够在氧化复原电位为+100~ -100mv的情况通俗发展和勾当；产甲烷菌的适氧化复原电位为-150~ -400mv，在培育产甲烷菌的早期，氧化复原电位不能高于-330mv；
4、养分请求：厌氧微生物对N、P等养分物资的请求略低于好氧微生物，其请求COD：N：P = 200：5：1；
大都厌氧菌不具备分化某些须要的维生素或氨基酸的功效，以是偶然须要投加：①K、Na、Ca等金属盐类；
②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等；
③无机微量物资：酵母浸出膏、生物素、维生素等。
5、F/M比：厌氧生物处置的无机物负荷较好氧生物处置更高，通俗可达5~10kgCOD/m3.d，乃至可达50~80 kgCOD/m3.d；无传氧的限定；能够储蓄积累更高的生物量。产酸阶段的反映速度远高于产甲烷阶段，是以必须很是谨严地挑选无机负荷；高的无机容积负荷的条件是高的生物量，而响应较低的污泥负荷；高的无机容积负荷能够延长HRT，削减反映器容积。
6、有毒物资：——罕见的按捺性物资有：硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些无机物；
①硫化物和硫酸盐：硫酸盐和别的硫的氧化物很轻易在厌氧消化进程中被复原成硫化物；可溶的硫化物到达必然浓度时，会对厌氧消化进程首要是产甲烷进程发生按捺感化；投加某些金属如Fe能够去除S2-，或从体系中吹脱H2S能够加重硫化物的按捺感化。
②氨氮：氨氮是厌氧消化的缓冲剂；但浓度太高，则会对厌氧消化进程发生迫害感化；按捺浓度为50~200mg/l，但驯化后，顺应才能会获得增强。
③重金属：——使厌氧细菌的酶体系遭到粉碎。
④氰化物：⑤有毒无机物：
四、厌氧生物处置的首要特点
1、厌氧生物处置进程的首要长处：
①能耗大大下降，并且还能够收受接管生物能（沼气）；
②污泥产量很低；——厌氧微生物的增殖速度比好氧微生物低很多，产酸菌的产率Y为0.15~0.34kgVSS/kgCOD，产甲烷菌的产率Y为0.03kgVSS/kgCOD摆布，而好氧微生物的产率约为0.25~0.6kgVSS/kgCOD。
③厌氧微生物有能够对好氧微生物不能降解的一些无机物停止降解或局部降解；④反映进程较为庞杂——厌氧消化是由多种差别性子、差别功效的微生物协同任务的一个持续的微生物进程；
2、厌氧生物处置进程的首要错误谬误：
①对温度、pH等情况身分较敏感；
②处置出水水质较差，需进一步操纵好氧法停止处置；
③气息较大；
④对氨氮的去除结果不好；等等