废水生物处理原理与工艺 第十讲 水解和酸化,产物主要是脂肪酸、醇类、CO2和H2等 主要参与微生物统称为发酵细菌或产酸细菌 其特点有:1)生长快,2)适应性(温度、pH等)强 ●第二阶段:产甲烷阶段,又称碱性发酵阶段: 产甲烷菌利用前一阶段的产物,并将其转化为CH4和CO2 主要参与微生物统称为产甲烷菌 其特点有:1)生长慢:2)对环境条件(温度、pH、抑制物等)非常敏 ②三阶段理论: 深入研究后,发现上述过程不能真实反映厌氧反应过程的本质 微生物学的研究表明,产甲烷菌只能利用一些简单有机物如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等,而不能利用 含两个碳以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类 -70年代, Bryant发现原来认为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌,实际上是由两种细菌共同组成的,一种细菌首 先把乙醇氧化为乙酸和H2,另一种细菌利用H2和CO2产生CH4 有机物 发酵性细菌 脂肪酸、醇类 产氢产乙酸菌 乙酸 H?+CO 同型产乙酸菌 I1产甲烷菌 说明:1)I、IlⅢ为三阶段理论,I、I、Ⅲ、 ⅣV为四类群理论 2)所产生的细胞物质未表示在图中 图2厌氧反应的三阶段理论和四类群理论 因而,提出了“三阶段理论” 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/CO 产甲烷阶段:产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2产生CH4 一般认为,在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4产自乙酸的分解,其余的则产自H2和CO2 ③四阶段理论(四菌群学说): 同型产乙酸菌:将HyCO2合成为乙酸 但实际上这一部分乙酸的量较少,只占全部乙酸的5%。 阶段、四阶段理论是目前认为的对一样生物处理过程较全面和较准确的描述 3、厌氧生物处理的主要特征 能耗大大降低,而且还可以回收生物能(沼气) 污泥产量很低: 厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多,产酸菌的产率Y为0.15-0.34 kaSs/ kgCOD,产甲烷菌的产率Y为 0.03 kass/ KgCOD左右,而好氧微生物的产率约为025~06 evss/ kg COD。 第2页第十讲废水生物处理原理与工艺 第十讲 第 2 页 第十讲 ——水解和酸化，产物主要是脂肪酸、醇类、CO2和 H2 等； ——主要参与微生物统称为发酵细菌或产酸细菌； ——其特点有：1）生长快，2）适应性（温度、pH 等）强。 ⚫ 第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段； ——产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为 CH4和 CO2； ——主要参与微生物统称为产甲烷菌； ——其特点有：1）生长慢；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感。 ②三阶段理论： ——深入研究后，发现上述过程不能真实反映厌氧反应过程的本质； ——微生物学的研究表明，产甲烷菌只能利用一些简单有机物如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类以及 H2/CO2等，而不能利用 含两个碳以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类； ——70 年代，Bryant 发现原来认为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌，实际上是由两种细菌共同组成的，一种细菌首 先把乙醇氧化为乙酸和 H2，另一种细菌利用 H2和 CO2产生 CH4； ——因而，提出了“三阶段理论” ⚫ 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：产甲烷菌利用乙酸和 H2、CO2 产生 CH4； ⚫ 一般认为，在厌氧生物处理过程中约有 70%的 CH4产自乙酸的分解，其余的则产自 H2和 CO2。 ③四阶段理论（四菌群学说）： ⚫ 同型产乙酸菌：将 H2/CO2合成为乙酸。 但实际上这一部分乙酸的量较少，只占全部乙酸的 5%。 ——三阶段、四阶段理论是目前认为的对一样生物处理过程较全面和较准确的描述。 3、厌氧生物处理的主要特征 ⚫ 能耗大大降低，而且还可以回收生物能（沼气）； ⚫ 污泥产量很低； ——厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，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 左右，而好氧微生物的产率约为 0.25~0.6kgVSS/kgCOD。 说明：1）I、II、III 为三阶段理论，I、II、III、 IV 为四类群理论； 2）所产生的细胞物质未表示在图中 III 发酵性细菌 脂肪酸、醇类 II 产氢产乙酸菌 同型产乙酸菌 IV 有机物 乙酸 H2+CO2 CH4 I 产甲烷菌 图 2 厌氧反应的三阶段理论和四类群理论