余槌释放
图1-2有机物的好氧分解图示
在废水好氧处理过程中,
必须不间断地供给溶解氧。
因为氧是有机物的最后氢受体，正是由
于这种氢的转移，才使能量释放出来，成为细菌生命活动和合成新细胞物质的能源。
有机物的好氧合成过程，也可以用下列生化反应式表示:
（1）有机物的氧化分解（有氧呼吸）：
CrHxO-于（匱匕"F—专E—才CO汁步十能雄
（2）原生质的同化合成（以氨为氮源）：
++十；F-号E-5）OtNO：
+-5）CO;
+X（„r-4）HIo
（3）原生质的氧化分解（内源呼吸）：
C.H.NOt+50’上拓C6+NH,+能長
由此可以看出，当废水中营养物质充足，即微生物既能获得足够的能量，又能大量地合成新
的原生质肘，微生物就不断增长。
当废水中营养物质缺乏时，微生物只得依靠细胞内贮藏的物质，甚至把原生质也作为营养物质利用，以获得生命活动所需的最低限度得能源，这种情况下，微生
物无论重量还是数量都是不断减少的。
可见，要保证废水处理得效果，首先必须有足够数量的
微生物，同肘，还必须有足够数量的营养物质。
在好氧生物处理过程中，有机物用于氧化与合成的比例，随废水中有机物性质而异。
对于生
活污水或与之相类似的工业废水，所产生的新细胞物质，约占全部有机物干重的50〜60%。
四、好氧生物处理与厌氧生物处理的区别
1•起作用的微生物群不同好氧生物处理是由一大群好氧菌和兼性厌氧菌起作用的；而厌
氧生物处理是两大类群的微生物起作用，先是厌氧菌和兼性厌氧菌，后是另一类厌氧菌。
2.产物不同好氧生物处理中，有机物被转化成C02、H20、NH3、P°4-、SO4等，且基本无害。
厌氧生物处理中，有机物先被转化成为数众多的中间有机物（如有机酸、醇、醛等）,
以及C°2、H2°等；其中有机酸、醇、醛等有机物又被另一群被称为甲烷菌的厌氧菌继续分解。
由于能量的限制，其终产物受到较少的氧化作用，如有机碳常形成CH4,而不是C02;有机氮形
成氨、胺化物或氮气，而不是亚硝酸盐或硝酸盐；硫形成H2S，而不是S02或S°4等。
产物复
杂，有异臭，一些产物可作燃料。
3．反应速率不同好氧生物处理由于有氧作为氢受体，有机物转化速率快，需要时间短。
可用较小的设备处理较多的废水；厌氧生物处理反应速率慢，需要时间长，在有限的设备内，仅能处理较少量废水或污泥。
4．对环境要求条件不同好氧生物处理要求充分供氧，对环境条件要求不太严格；厌氧生
物处理要求绝对厌氧的环境，对环境条件（如PH值、温度）要求甚严。
好氧生物处理与厌氧生物处理都能完成有机污染物的稳定化，但在实际中究竟采用哪种方法，要视具体情况而定。
采用厌氧法处理废水，除需要时间长外，处理水发黑，有臭味，且B0D浓度仍然很高；如果废水的B0D5浓度较低，所需的处理设备将很庞大。
所以，一般废水中有机物浓度若超过1%（约l0000毫克/升），才用厌氧生物处理。
目前的厌氧生物处理多用于处理沉淀池的有机污泥和高浓度有机废水（象屠宰、酿造工业、食品工业等生产废水）。
而好氧生物处理则
多用于处理有机污染物浓度较低或适中的废水。
五、厌氧生物处理法
厌氧生物处理是在无氧的情况下，利用兼性菌和厌氧菌的代谢作用，分解有机物的一种生物处理法。
是一种低成本的废水处理技术，它能在处理废水过程中回收能源。
厌氧生化法不仅可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也用于处理中、低浓度有机废水，包括城市污水。
厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点。
（1）应用范围广好氧法因供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。
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、着色剂蒽酿和某些偶氮染料等。
（2）能耗低好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌
氧法不需要允氧，而且产生的沼气可作为能源。
废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以抵偿消耗能量。
当原水B0D5达到1500mg/L时，采用厌氧处理即有能量剩余。
有机物浓度愈高，剩余能量愈多。
—般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。
（3）负荷高通常好氧法的有机容积负荷为2~4kgBOD/m3.d,而厌氧法为2〜10kgCOD/m3.d,
高的可达50kgC0D／m3.d。
（4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好好氧法每去除1kgCOD将产生0.4~0.6kg
生物量，而厌氧法去除1kgCOD只产生0.02~0.1kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％
~20％。
同时，消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。
因此，剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。
（5）氮、磷营养需要量较少好氧法一般要求BOD:
N:
P为100:
5:
1，而厌氧法的BOD:
N:
P为100:
2.5:
0.5，对氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。
（6）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。
（7）厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。
与好氧反应器相比，
在停止运行一段时间后，能较迅速启动。
但是，厌氧生物处理法也存在下列缺点：
（1）厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备长。
（2）处理后的出水水质差，往往需进一步处理才能达标排放。
1.厌氧消化原理
复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同的细菌群接替完成。
根据复杂有机物在
此过程中的物态及物性变化，可分为以下三个阶段。
第一阶段为水解阶段。
废水中的不溶性大分子有机物（如蛋白质、多糖类、脂类等）经发酵细
菌水解后，分别转化为氨基酸、葡萄糖和甘油等水溶性的小分子有机物。
水解过程通常较缓慢,因此被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。
朮解长橇脂肪酸甘泪朝化短＜3脂肪酸丙酮酸"旨昕纳胞外Sf产就细莆CH.匚厲
a白磴桶临基於酸化■脂肪酸脉
T细胞佔P产脱细誥託匚比VH占
际〜陈一事駄亠二肚
由于简单碳水化合物的分解产酸作用，要比含氮有机物的分解产氨作用迅速，故蛋白质的分
解在碳水化合物分解后产生。
含氮有机物分解产生的
NH3除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电离，形成
NH4HCO3,具有缓冲消化液pH值的作用，故有时也把继碳水化合物分解后的蛋白质分解产氨过程称为酸性减退期，反应为：
MUj…Tliy4-01r-力卜ICO]
NH1HCO,+-CH,CQOH—-^H.COONH^H^O+CO,
第二阶段为产氢产乙酸阶段。
在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2,在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2，如：
CHrHj€i1sCH；0OO11十一CH.CH.COOll十2比
entgot丙凰*£乙戕¥
CFLCH1ca^H-h2HJ0-—CH?
C（X.）H+加’f-CDf
第三阶段为产甲烷阶段。
产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。
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院，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的1/3,后者约占2/3,反应为：
（占1/3）
4皿+g+2H.O
产甲烷曲
［占2/3）
C1UCCX）H—2（1L十2CX）,
■甲院曲”
门仏COONH*—lip--*CH4^NHJICO.
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。
虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并
保持某种程度的动态平衡，这种动态平衡一旦被pH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则
首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，其至会
导致整个厌氧消化过程停滞。
2.影响厌氧处理的因素
（1）温度温度是影响微生物生命活动最重要的因素之一，其对厌氧微生物及厌氧消化的
影响尤为显著。
各种微生物都在一定的温度范围内生长，根据微生物生长的温度范围，习惯上将
微生物分为三类：
（a）嗜冷微生物，生长温度为5〜20C；（b）嗜温微生物，生长温度20〜42C；（c）嗜热微生物，生长温度42〜75C。
相应地厌氧废水处理也分为低温、中温和高温三类。
这三
类微生物在相应的适应温度范围内还存在最佳温度范围，当温度高于或低于最佳温度范围时其厌
氧消化速率将明显降低。
在工程运用中，中温工艺中以30〜40C最为常见，其最佳处理温度在
35〜40C;高温工艺以50〜60C最为常见，最佳温度为55C。
在上述范围里，温度的微小波动（例如1〜3C）对厌氧工艺不会有明显的影响，但如果温度下
降幅度过大，则由于微生物活力下降，反应器的负荷也将降低。
（2）pH值产甲烷菌对pH值变化适应性很差，其最佳范围为6.8〜7.2，超出该范围厌氧消化细菌会受到抑制。
（3）氧化还原电位绝对的厌氧环境是产甲烷菌进行正常活动的基本条件，产甲烷菌的最
适氧化还原电位为—150〜—400mV，培养甲烷菌的初期，氧化还原电位不能高于—330mV。
（4）营养厌氧微生物对碳、氮等营养物质的要求略低于好氧微生物，需要补充专门的营
养物质有钾、钠、钙等金属盐类，它们是形成细胞或非细胞的金属络合物所需要的物质，同时也
应加入镍、铝、钴、钼等微量金属，以提高若干酶的活性。
（5）有机负荷在厌氧法中，有机负荷通常指容积有机负荷，简称容积负荷，即消化器单
位有效容积每天接受的有机物量（kgCOD/m3.d）。
对悬浮生长工艺，也有用污泥负荷表达的，即
kgCOD/（Kg污泥.d）;在污泥消化中，有促负荷习惯上以投配率或进料率表达，即每天所投加的湿污泥体积占消化器有效容积的百分数。
由于各种湿污泥的含水率、挥发组分不尽一致，投配率
不能反映实际的有机负荷，为此，又引入反应器单位有效容积每天接受的挥发性固体重量这一参
数，即kgMLVSS/（m3.d）。
有机负荷是影响厌氧消化效率的一个重要因素，直接影响产气量和处理效率。
在一定范围内，
随着有机负荷的提高，产气率即单位重量物料的产气量趋向下降，而消化器的容积产气量则增多，
反之亦然。
对于具体应用场合，进料的有机物浓度是一定的，有机负荷或投配率的提高意味着停留时间缩短，则有机物分解率将下降，势必使单位重量物料的产气量减少。
但因反应器相对的处
理量增多了，单位容积的产气量将提高。
有机负荷值因工艺类型、运行条件以及废水废物的种类及其浓度而异。
在通常的情况下，采
用常规厌氧消化工艺，中温处理高浓度工业废水的有机负荷为2〜3kgC0D/（m3.d），在高温下为
4~6kgCOD/（m3.d）。
上流式厌氧污泥床反应器、厌氧滤池、厌氧流化床等新型厌氧工艺的有机负荷在中温下为5〜15kgCOD/（m3.d），可高达30kgCOD/（m3.d）。
（6）有毒物质有毒物质会对厌氧微生物产生不同程度的抑制，使厌氧消化过程受到影响
甚至破坏，常见抑制性物质为硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些人工合成的有机物。
几种有毒物质的限值详见表1—4。
表1—4阻碍厌氧消化的有毒物质的限值
有毒物质
抑制微生物的限值/mg/L
六价铬
6
三价铬
50
铜
30
氰
0.2
铝
70
锌
2000
硫
150
苯
200
3.厌氧生物调试运行
（1）厌氧反应的工艺控制条件：
1温度
按三种不同嗜温厌氧菌（嗜温5-20C嗜温20-42C嗜温42-75C）工程上分为低温厌氧（15-20C）、中温厌氧（30-35C）、高温厌氧（50-55C）三种。
温度对厌氧反应尤为重要，当温度低于最优下限温度时，每下降1C,效率下降11%在上述范围，温度在1-3C的微小波动，对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大（急速变化），则会使污泥活力下降，度产生酸积累等
问题。
2pH
厌氧水解酸化工艺，对pH要求范围较松，即产酸菌的pH应控制4-7范围内；完全厌氧反应则应严格控制pH,即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,pH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。
3氧化还原电位
水解阶段氧化还原电位为-100〜+100mv,产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-150〜
-400mv。
因此，应控制进水带入的氧的含量，不能因以对厌氧反应器造成不利影响。
4营养物
厌氧反应池营养物比例为C:
N:
P=（350-500）:
5:
1。
5有毒有害物：
抑制和影响厌氧反应的有害物有三种：
无机物:
有氨、无机硫化物、盐类、重金属等，特别硫酸盐和硫化物抑制作用最为严重；有机化合物:
非极性有机化合物，含挥发性脂肪酸（VFA）、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。
生物异型化合物，含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。
（2）厌氧反应器启动:
1接种污泥:
有颗粒污泥时，接种污泥数量大小10-15%.当没有现成的污泥时，应用最多的是污
水处理厂污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成。
没有消化污泥和颗粒污泥时，化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种，也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接种污泥，但启动周期较长。
污泥接种浓度至少不低10Kg・VSS/m反应器容积，但接种污泥填充量不大于反应器容积60%
污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反应器内。
2接种污泥启动：
启动分以下三个阶段进行：
3
1、起始阶段——反应池负荷从0.5-1.0kgC0D/md或污泥负荷0.05-0.1kgC0D/kgVSS•d开始。
进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于C0D5000mg/L并按要求控制进水，最低的COD负
荷为1000mg/L。
进液浓度不符合应进行稀释。
进液时不要刻意严格控制所有工艺参数，但应特别注意乙酸浓度，应保持在1000mg/L以
下。
进液采用间断冲击形式，即每3〜4小时一次，每次5-10min，之后逐步减断间隔时间至1小时，每次进液时间逐步增长20〜30min。
起始阶段，进水间隔时间过长时，则应每隔1小时开
动泵对污泥搅拌一次，每次3〜5min。
2、启动第二阶段——当反应器容积负荷上升到2-5kgC0D/m3d时，这一阶段洗出污泥量增大，颗粒污泥开始产生。
一般讲，从第一段到第二段要40d时间，此时容积负荷大约为设计负荷的50%。
3、启动的第三阶段——从容积负荷50%上升到100%，采用逐步增加进料数量和缩短进料间断
时间来实现。
衡量能否获进料量和缩短进料时间的化验指标定控制发挥性脂肪酸VFA不大于
500mg/L，当VFA超过500-1000mg/L，厌氧反应器呈现酸化状态，超过1000mg/L则表明已经酸
化，需立即采取措施停止进料，进行菌种驯化。
一般来讲第二段到第三段也需30-40d时间。
3启动的要点1、启动一定要逐步进行，留有充裕的时间，并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标。
因为启动实际上是使细菌从休眠状态恢复，即活化的过程。
启动中细菌选择、驯化、增殖过程都在进行，原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。
因此，这时负荷一般不能高，时间不能短，每次进料要少，间隔时间要长。
2、混合进液浓度一定要控制在较低水平，一般COD浓度为1000-5000mg/L,当超过5000mg/L,应进行出水循环和加水稀释至要求。
3、若混合液中亚硫酸盐浓度大于200mg/L时，则亦应稀释至100mg/L以下才能进液。
4、负荷增加操作方式：
启动初期容积负荷可从0.2-0.5kgCOD/m3•d开始，当生物降解能力达
到80%^上时，再逐步加大。
若最低负荷进料，厌氧过程仍不正常COD不能消化，则进料间断时
间应延长24h或2-3d，检查消化降解的主要指标测量VFA浓度，启动阶段VFA应保持在3mmoL/L
以下。
5、当容积负荷走到2.0kgCOD/m3d后，每次进料负荷可增大，但最大不超过20%只有当进料
增大，而VFA浓度且维持不变，或仍维持在＜3mmoL/L水平时，进料量才能不断增大进液间隔才
能不断减少。
（3）厌氧生物处理中存在的问题
升级会员 