厌氧生物处理-15
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第1516讲厌氧生物处理
⑦ ⑧
2 ( C 3 ) 3 H S 3 H 2 O 3 C 4 H H 3 H C 2 H O 2 S
4 C 3 O H H 2 C 4 H H 2 O
12
产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有：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。
产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在150-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用； 产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达46 天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步 骤。
(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2～10kg COD/m3.d，高的可达50kgCOD／ m3.d。
14
(4)剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好 好氧法每去除 1kg COD将产生0.4~0.6 kg生物量，而厌氧法去除1kg COD只产生0.02~0.1kg 生物量，其剩余污泥量只有好氧法 的5％~20％。
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四、 营养
厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生 物，其要求COD：N：P = 200：5：1；多数厌氧 菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能，所 以有时需要投加： ①K、Na、Ca等金属盐类； ②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等； ③有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等。
氧生物转盘等。
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（一）、厌氧消化池
厌氧消化池主要应用于处理城市污水厂的污泥，也可 应用于处理固体含量很高的有机废水；它的主要作用 是：① 将污泥中的一部分有机物转化为沼气；② 将 污泥中的一部分有机物转化成为稳定性良好的腐殖质； ③ 提高污泥的脱水性能；④ 使得污泥的体积减少1/2 以上；⑤ 使污泥中的致病微生物得到一定程度的灭活， 有利于污泥的进一步处理和利用。
厌氧生物处理
简述厌氧折流板反应器的原理及发展摘要：着重介绍了厌氧处理技术原理及第一代反应器到第三代反应器的发展过程,分析了新型第三代工艺-ABR反应器的性能特点及发展。
关键字：厌氧 ABR工艺厌氧反应器厌氧折流板反应器随着工业的飞速发展和人口的不断增加，能源，资源和环境等问题日趋严重，近30年来，能源的短缺变的突出。
采用传统的好氧生物处理方法处理废水要消耗大量能源，发达国家用于废水的能耗已占到了全国总电耗的1%左右。
废水好氧生物处理方法的实质是利用电能的消耗型来达到改善废水品质使其符合水域环境质量要求的一种技术措施。
所以，废水好氧生物处理是耗能型的废水处理技术。
在众多的废水生物处理工艺中，人们又重新认识采用厌氧生物处理工艺处理有机废水和有机废物技术。
1废水厌氧生物处理概述1.1 厌氧消化的基本原理有机物厌氧消化产甲烷过程是一个非常复杂的由多种微生物共同作用的生化过程。
M.P.Bryany（1979）根据对产甲烷菌和产氢产乙酸菌的研究结果，提出了三阶段理论。
第一阶段为水解发酵阶段。
在该阶段，复杂的有机物在厌氧菌孢外酶的作用下，首先被分解成简单的有机物，如纤维素经水解转化成较简单的糖类；蛋白质转化成较简单的氨基酸；脂类转化成脂肪酸和甘油等。
参与这个阶段的水解发酵菌主要是厌氧菌和兼性厌氧菌。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。
在该阶段，产氢产乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以为的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸，和醇类等转化成乙酸和兼性厌氧菌。
第三阶段为产甲烷阶段。
在高阶段中，产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2、和CO2等转化为甲烷。
1.2 厌氧处理工艺的发展概况废水厌氧生物处理技术发展至今，已有120多年的了。
早在1860年法国人Louis Mouras把简易沉淀池改进为污水污泥处理构筑物使用。
1890年，Scoot-Moncereff第一个初步的厌氧滤池建造了一个底部空，上边铺一层石子的消化池。
这也是第一个初步的厌氧滤池。
第六章厌氧生物处理
（1）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； 耐冲击能力强
（2）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时， 容积负荷较普通消化池高
一般为2～5kgCOD/(m3· d)， 水力停留时间 （3）水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下， 大大缩短 普通消化池为15～30天，而接触法小于10天； （4）不仅可以处理溶解性有机污水，也可以用于处理 可以处理溶解性
物的分解作用，池底
部容积主要用于贮存 和浓缩污泥。 特点：消化速率低， 消化时间长，适用于
小型装臵。
单级浮动盖式消化池： 不设搅拌装臵，有分 层，顶部为浮渣层，
中间是清液和起厌氧
分解的活性层，底部 为熟污泥。 功能：挥发性有机物 的消化、熟污泥的浓
缩和贮存。
特点：能提供1/3的 贮存体积。
（2）二级消化工艺
UASB 反应器 EGSB反应器 厌氧塘
完全混合型 厌氧滤池 流化床-复合床
工业上应用的UASB装置
厌氧生物处理的运行管理（UASB）
UASB反应器良好运行的三个重要前提是：
1）反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥； 2）由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作 用； 3）设计合理的三相分离器，这使沉淀性能良好的污泥能 保留在反应器内。
升流式厌氧污泥床反应器的特点是：（1）反应器内污 泥浓度高，一般平均污泥浓度为30～40g/L，高的可达60～ 80g/L ；（2）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化， COD容积负荷一般为10～20kgCOD/(m3· d)；（3）反应器内设 三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一
颗粒污泥来源：①原有的UASB反应器；②购买
（2）消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时， 容积负荷较普通消化池高
一般为2～5kgCOD/(m3· d)， 水力停留时间 （3）水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下， 大大缩短 普通消化池为15～30天，而接触法小于10天； （4）不仅可以处理溶解性有机污水，也可以用于处理 可以处理溶解性
物的分解作用，池底
部容积主要用于贮存 和浓缩污泥。 特点：消化速率低， 消化时间长，适用于
小型装臵。
单级浮动盖式消化池： 不设搅拌装臵，有分 层，顶部为浮渣层，
中间是清液和起厌氧
分解的活性层，底部 为熟污泥。 功能：挥发性有机物 的消化、熟污泥的浓
缩和贮存。
特点：能提供1/3的 贮存体积。
（2）二级消化工艺
UASB 反应器 EGSB反应器 厌氧塘
完全混合型 厌氧滤池 流化床-复合床
工业上应用的UASB装置
厌氧生物处理的运行管理（UASB）
UASB反应器良好运行的三个重要前提是：
1）反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥； 2）由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作 用； 3）设计合理的三相分离器，这使沉淀性能良好的污泥能 保留在反应器内。
升流式厌氧污泥床反应器的特点是：（1）反应器内污 泥浓度高，一般平均污泥浓度为30～40g/L，高的可达60～ 80g/L ；（2）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化， COD容积负荷一般为10～20kgCOD/(m3· d)；（3）反应器内设 三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一
颗粒污泥来源：①原有的UASB反应器；②购买
第15章 水处理厌氧生物处理
均匀地 加以收集，排出反应器。
(5)气室 也称集气罩，其作用是收集沼气。 (6)浮渣清除系统 其功能是清除沉淀区液面和气 室表面的浮渣，根据需要设置。 (7)排泥系统 其功能是均匀地排除反应区的剩余
污泥。
2.4.4 厌氧颗粒污泥
厌氧污泥的主要聚集形式包括颗粒
(granules)、 团体(pellets)、絮体（flocs)、
2．1普通厌氧消化池
普通消化池又称传统或常规消化池 (conventional digester) 消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期 或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别 由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排 出。 池径从几米至三、四十米，柱体部分的 高度约为直径的1/2，池底呈圆锥形，以利排 泥。 为使进水与微生物尽快接触，需要一定 的搅拌。常用搅拌方式有三种：(a)池内机械 搅拌；(b)沼气搅拌；(c)循环消化液搅拌。
上流式厌氧污泥床反应器（upflow anaerobic sludge blanket reactor)，简称 UASB反应器，是由荷兰的G. L
污泥床反应器内没有人工载体，反应器内微
生物以自身聚集生长，为颗粒污泥状态存在，
因而能达到高生物量和高效高负荷。
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、
2.4上流式厌氧污泥床反应器UASB
2.4.1 概述 2.4.2 基本特点（优点、缺点） 2.4.3 UASB的构造和组成 2.4.4 颗粒污泥 2.4.5 UASB的设计
5废水的厌氧生物处理
无机氮是氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。部分来自有机氮分解，部分来 自施用氮肥的农田排水、地表径流和某些工业废水（炼焦、化肥厂等）。
磷
废水中常见的磷有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。生活污水中磷含量 一般在10 mg/L—15mg/L，70%可溶。传统二级处理出水中有90% 左右以磷酸盐形式存在。
磷在生物处理过程中化合价不变。
的工业废水需投加的营养盐少。 有一定杀菌作用（废水、污泥中的寄生虫卵、细菌、病毒等）。 生产灵活、适应性强：可季节性、间歇性运转。 可产生有价值的副产物：如沼气。
缺点
★ 厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。 ★ 出水水质达不到排放标准，需进一步好氧处理。 ★ 操作控制因素比较复杂。 ★ 采用厌氧生物法不能去除水中的氮和磷，含氮和磷的有机物通过厌
沼气 出水
AF
进水
B 厌氧接触反应器（ACP）
基于普通厌氧反应器而发展起来。由消化池排出的混合液首先在沉淀池中进行固、液 分离。污水处理后由沉淀池上部排出，下沉的污泥回流至消化池。在消化池之外增设沉 淀池，从而保证污泥不流失而稳定了工艺流程。回流污泥提高了消化池内的污泥浓度和 在消化他内停留时间，设备的处理能力有所提高，从而提高系统的有机负荷处理能力。
2） 危害
——过量氮、磷导致水体富营养化 ——氨氮消耗溶解氧 ——氨氮会与自来水中用于消毒的余氯发生反应生成氯胺，消耗水体的余氯，使自来水 得不到保证。增加水处理成本 ——氮化合物对人和生物有害。
★亚硝酸盐超过1 mg/L，水生生物血氧结合力下降；3mg/L，可在24－96h内使金 鱼、鳊鱼死亡；
合 并： NH4 2O2 硝化 细菌NO3 2H H2O
好氧过程，每氧化1g的氨氮需要氧4.57 g，放热反应。硝化过程中放出H+，消耗混合液的碱度 （1：7.14）。这使混合液碱度下降，而硝酸细菌和亚硝酸细菌对PH变化很敏感，所以为保持 混合液中较稳定的PH值，需要不断添加碱。
磷
废水中常见的磷有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。生活污水中磷含量 一般在10 mg/L—15mg/L，70%可溶。传统二级处理出水中有90% 左右以磷酸盐形式存在。
磷在生物处理过程中化合价不变。
的工业废水需投加的营养盐少。 有一定杀菌作用（废水、污泥中的寄生虫卵、细菌、病毒等）。 生产灵活、适应性强：可季节性、间歇性运转。 可产生有价值的副产物：如沼气。
缺点
★ 厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。 ★ 出水水质达不到排放标准，需进一步好氧处理。 ★ 操作控制因素比较复杂。 ★ 采用厌氧生物法不能去除水中的氮和磷，含氮和磷的有机物通过厌
沼气 出水
AF
进水
B 厌氧接触反应器（ACP）
基于普通厌氧反应器而发展起来。由消化池排出的混合液首先在沉淀池中进行固、液 分离。污水处理后由沉淀池上部排出，下沉的污泥回流至消化池。在消化池之外增设沉 淀池，从而保证污泥不流失而稳定了工艺流程。回流污泥提高了消化池内的污泥浓度和 在消化他内停留时间，设备的处理能力有所提高，从而提高系统的有机负荷处理能力。
2） 危害
——过量氮、磷导致水体富营养化 ——氨氮消耗溶解氧 ——氨氮会与自来水中用于消毒的余氯发生反应生成氯胺，消耗水体的余氯，使自来水 得不到保证。增加水处理成本 ——氮化合物对人和生物有害。
★亚硝酸盐超过1 mg/L，水生生物血氧结合力下降；3mg/L，可在24－96h内使金 鱼、鳊鱼死亡；
合 并： NH4 2O2 硝化 细菌NO3 2H H2O
好氧过程，每氧化1g的氨氮需要氧4.57 g，放热反应。硝化过程中放出H+，消耗混合液的碱度 （1：7.14）。这使混合液碱度下降，而硝酸细菌和亚硝酸细菌对PH变化很敏感，所以为保持 混合液中较稳定的PH值，需要不断添加碱。
厌氧生物处理
（2）升流式厌氧污泥床(UASB) • 该工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污 泥法的双重特点，作为能够将污水中的 污染物转化成再生清洁能源——沼气的 一项技术。对于不同含固量污水的适应 性也强，且其结构、运行操作维护管理 相对简单，造价也相对较低，技术已经 成熟，正日益受到污水处理业界的重视 ，得到广泛的欢迎和应用。
ABR反应器示意图
⑥厌氧迁移式污泥床反应器（AMBR）
• AMBR工艺类似ABR工艺,在每个隔室里增加了机 械搅拌,通过周期性改变进出水的方向来保持大 量的污泥,使每个上流式污泥床保持一致。有实 验证明，AMBR处理工艺在15℃和20℃时处理脱 脂牛奶,水力停留时间4~12h,有机负荷为 1·0~3·0kgCOD/m3·d,在更高COD负荷,在15℃时 COD的去除率为59%;在20℃时,COD负荷为1·0~2·0 kg COD/m3·d COD的去除率为80~95%。
注：(a)EGSB; (b)IC; ©UFB 第三代反应器结构示意图
④ASBR反应器
• ASBR法的主要特征是以序批式间歇的方 式运行,通常由一个或几个ASBR反应器组 成.运行时,废水分批进入反应器,与其中的 厌氧颗粒污泥发生生化反应,直到净化后 的上清液排出,完成一个运行期。ASBR法 一个完整的运行操作周期按次序应分为四 个阶段:进水期、反应期、沉降期和排水 期,如下图所示：
五、现代厌氧反应器技术的发展方向
5.1 两相或多级厌氧处理技术
第三代厌氧反应器特点比较
• 厌氧反应器的处理效率主要决定于反应器所能保有的 微生物浓度及其生化反应速率,而传质条件对生化反应 速率起着重要的作用。针对这些因素，新一代的反应 器具有一些共同的特性: • 1)微生物均以颗粒污泥固定化的方式存在于反应器中, 单位容积达微生物持有量更高; • 2)能承受更高的水力负荷,具有较高的有机污染物净化 效能; • 3)具有较大的高径比,占地面积小,动力消耗小; • 4)颗粒污泥与有机物之间具有更好的传质,使反应器的 处理能力大大提高. • 他们也具有各自的特点，也有各自的不足，具体见下 表：
污水生物处理(好氧、厌氧生物处理)
活性污泥法工艺流程
空气
进水 初次沉 淀池
曝气池
出水
二次沉淀池
回流污泥
污 泥
剩余污泥
氧化沟（OD）
1.概念： 氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池 呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在 其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又 称‘‘环形曝气池”。
采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
(英国ASH Vale 污水处理厂)
小结
(厌氧生物处理反应机理图) 不溶性有机物和高分子 溶性有机物
水解阶段 （细菌胞外酶作用）
原酸化阶段和产 乙酸阶段可合并 为一个阶段
小分子溶性有机物
产酸脱氢 （产酸菌作用） 阶段
细菌细胞
挥发酸 (如乙酸)
CO2+H2
其他产物 (如醇类等)
产甲烷阶段 (产甲烷细菌作用)
细菌细胞
CH4+CO2
几种厌氧生物滤池
➢ 要保证污水处理的效果，首先必须有足够数量 的微生物，同时，还必须有足够数量的营养物 质。
好氧生物处理
❖ 传统活性污泥法 ❖ 氧化沟 ❖ 序批式活性污泥法 ❖ 生物滤池、生物转盘 ❖ 流化床
活性污泥法
生物膜法
活性污泥的特征与微生物
①特征 a、形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。 b、颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变
UASB反应器工作原理
进水 厌氧膨胀床和流化床工艺流程
污水自然生物处理
污水自然生物处理的回顾与前瞻
❖ 污水的自然生物处理已有300多年的历史，但随着经济和社会 的发展，生活污水和工业废水的水质水量发生了很大的变化， “经典式”生态系统的自然净化能力承受不了越来越沉重的 污染负荷。为了解决日益严重的水环境污染问题，出现了以 普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工净化技术。但进入 20世纪70年代，严重的世界能源危机，迫使人们又转向研究 节省能源、资源和投资的处理方法。污水的自然生物处理作 为“替代技术”之一受到重视。
厌氧处理反应式
厌氧微生物处理反应式：→⎪⎭⎫ ⎝⎛•-•--++O H d e d s b c n N O H C c b a n 242092+•+⎪⎭⎫ ⎝⎛•-•--+•N O H C d s CO d e d s C n CH d e 2752420858-+⎪⎭⎫ ⎝⎛•-+⎪⎭⎫ ⎝⎛•-342020HCO d s C NH d s C (15—1)式（15-1）中，括号内的符号和数值为反应的平衡系数，其中：d=4n+a-2b-3c 。
s 值代表转化成细胞的部分有机物，值代表转化成沼气的部分有机物。
设 1=+e s （15—2） s 值随有机物成分、厌氧反应器中污泥泥龄和微生物细胞的自身氧化系数（1/d ）而变化：()()c d c d e k k a s θθ•+•+=12.01 （15—3） 式（15-3）中，0.2代表细胞不可降解的系数，a e 为转化成微生物细胞的有机物的最大系数值。
几种废物厌氧消化的a e 值（以COD 计的比值）如表15-1所示。
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、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。
因而粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，如图15-2所示。
第一阶段为水解酸化阶段。
复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。
这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
碳水化合物、脂肪和蛋白质的水熔酸化过程分别为：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。
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。
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。
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4.1.1厌氧微生物学发展概况（自学） 2、国内概况
由于厌氧消化细菌的生长繁殖要求极其严格的厌氧条件，研究厌氧消 化细菌工作较为困难。直至1978年我国才开始这方面的研究工作。 1980年美国著名微生物学家，厌氧操作技术的发明者Hungate教授 被应邀来华讲学，对我国厌氧消化微生物的研究工作起到了指导和推 动作用。随后我国学者结合我国蓬勃开展的大办沼气事业和废水厌氧 处理，对厌氧发酵微生物学进行了大量的研究工作，取得很大进展。
消化
污泥
（2）第二阶段,1920s-1950s,普通消化池 (Conventional digestor)
沼 气 浮渣
1912,英国伯明翰市,用土堤围起来的露 天敞开式的厌氧消化池。不加热，消化 时间长约l00d；池子不加盖，消化效果 不好，散发恶臭。
进料 德国Kremer，提出加盖的密闭式消化池， 如图所示。称为传统消化池 (Conventional digester)，又称普通消化 池，是最早采用的二级消化池。 活性污泥 、生物滤池污泥稳定。
3）对专性互营的产氢产乙酸菌和产甲烷菌共培养物的研究 也取得了进展。
刘聿太(1987)分离到了氧化丁酸盐的沃氏互营单胞菌和产甲烷菌的互 营培养物；
钱泽澍、马晓航(1989)详细研究了丁酸盐降解菌沃氏互营单胞菌和氢 营养菌共培养物的组成和互营联合条件。 赵宇华、钱泽澍(1990)研究了能降解20个碳的硬脂酸的产氢产乙酸菌 和产甲烷的互营培养物。
沼气 进 水
出水
沉淀
消化 回流
动画 剩余厌氧污 泥
2）厌氧滤池,1967, J.C. Young, L.McCarty (AF:Anaerobic Filter)
填料为厌氧微生物的附着提供支 撑，可保留足够的厌氧微生物， 使厌氧滤池具有较高的处理效能， 开始时填料为块石，用在处理可 溶性工业废水，悬浮固体多时会 堵塞；空间大部分被块石所占据， 有效容积较小，从而需要较大的 池子体积。 后来改进填料，替代块石后，厌 氧滤池获得广泛应用。 进水
沼气、 CO2
出料
加热
装置
（3）第三阶段，1950s－今 ，两个方向
• 方向1 增加反应器生物量，开发新型反应 器工艺，提高负荷与处理能力；10种反应 器工艺
• 方向2 相分离技术途径；两相厌氧工艺系 统。
厌氧澄清器(Anaerobic Claridigestor)
1950，南人Stander发现在厌氧 反应器中保持大量细菌的重要 出水 性，开发厌氧澄清器 (Anaerobic Claridigestor)， 如图所示，处理酒厂和药厂废 液。 装置把厌氧消化和沉淀合建。 废水从池底流进以后通过污泥 区与里面的细菌接触。污泥中 产生甲烷和CO2气体上升时起搅 拌作用，气体从一侧管道被分 离出，液体则向上流经中间小 洞进入沉淀区，沉淀下来的污 泥通过小洞返回消化部分，使 消化区保持较多微生物。由于 进水 液体要通过小洞上流，沉淀的 污泥要通过小洞下掉，这就可 能会产生堵塞问题。
• • • • •
4.1 概述 4.1.1厌氧微生物学发展概况（自学）--国外；国内 4.1.2厌氧生物处理工艺发展—国外；国内 4.1.3 厌氧生物处理工艺分类 4.1.4 厌氧生物处理技术在污（废）水处理领域的地位
4.1 概述
• 厌氧生物处理：无氧条件，厌氧微生物，转化有机物或无 机物为甲烷（CH4）、二氧化碳、硫化氢等物质的过程。 • 用途：1）剩余污泥稳定处理，称厌氧消化、污泥消化；2） 有机废水处理；
2）厌氧消化中非产甲烷菌研究
刘克鑫，徐洁泉等(1980)分离出肠杆菌科和芽孢杆菌科中6株产氢细 菌； 廖连华(1986)从污水处理厂污泥中分离出1株中温性纤维素分解菌， 纤维二糖棱菌。
谭蓓英(1987)从猪粪玉米秸作原料的甲烷发酵液中分离出了1株C菌 株的纤维分解细菌。
凌代文等(1987)从豆制品废水发酵液中分离出水解发酵性细菌。
闵航(1990)获得了1株嗜热性苯甲酸厌氧降解菌和产甲烷菌共培养物， 并分离到1株能从H2／CO2形成乙酸又能利用乙酸的硫酸盐还原菌新 种嗜热氧化乙酸脱硫肠状菌。
4.1.2厌氧生物处理工艺发展
1、国外发展概述
120多年历史，3个时期 （1）、初级阶段：20世纪20年代以前，处理废水、粪便， 代表构筑物：四类。 1）1881，法，自动净化器； 2）1895，英，化粪池； 3）1904，英，Travis池； 4）1905，德，Imhoff池； HRT长，处理效率低，出水水质差，浓臭的气味，结构简 单。
厌氧处理工艺和好氧处理工艺对比
4.1.1厌氧微生物学发展概况 1、国外概况
1630年，Vam Helmeut第一次发现由生 物质厌氧消化产生可燃的甲烷气体。
1776年，意大利物理学家Volta认为甲 烷气体产生与湖泊沉积物中植物体的腐 烂有关。 1868年，Becbamp首次指出甲烷形成过 程是一种微生物学过程。 1875年，俄国学者Popoff也发现沼气发 酵是由微生物所引起的。 1901年，荷兰的N.L.Soehngen (DELFT) 对产甲烷菌的形态特性及其转化作用提 出了一个比较清楚的概念，观察到低级 脂肪酸可转化为甲烷和二氧化碳，氢和 二氧化碳发酵可形成甲烷。
1）1881，法，自动净化器；
1860年法国人Louis Mouras把简易沉淀池改进作为污水污 泥处理构筑物使用。 1881年法国Cosmos杂志上登载了介绍Mouras创造的处理 污水污泥的自动净化器(Automatic Scasenger)。 美国学者McCarty建议把1881年作为人工厌氧处理废水的 开始，称Mouras是第一个应用厌氧消化处理的创始人。
沼气 沉淀 消化
污泥
1）厌氧接触法(Anaerobic Contact Process), 1956, Schroefer研发
标志着现代废水厌氧生物工艺的诞生。 厌氧接触法的工艺流程如下图所示。 采用回流，在消化池中保持足够数量的厌氧菌，SRT提高 与HRT分离，使反应器容积负荷率提高，从而提高反应器 处理效能。
马氏甲烷八叠球 赵一章, 菌C-44 尤爱达,
LYC 刘聿太
1984
1985 1985 1985 1986
甲烷杆菌 G-86.1
嗜热自养甲烷杆菌TH6 球状产甲烷菌SN 拉布雷微粒甲烷菌Z
马光廷
陈美慈、钱泽澍 倪水松、钱泽澍 赵一章等
1987
1988 1987 1989
史氏甲烷短杆菌 赵一章, H13、HX 张辉, 许宝孝 嗜热甲酸甲烷杆 赵一章, 菌HB12 张辉
专利人：Louis Mouras ；名称：Mouras’ Automatic Scavenger；
1890年，Scott-Moncrieff建造了第一个初步 的厌氧滤池（Anaerobic Filter）：池的底部 空、上边铺一层石子。石子拦截废液中的固体。 这种装置长期未受重视，没有发展，直至现在 处理工业废水时，才又被人们所认识。 1894年，A.N.Talbot设计了一个与Mouras自 动净化器相似的罐，主要是中间多了一些垂直 挡板，阻挡流过的废水。
Imhoff池，又称隐化池，我国也称双层 沉淀池， 1906年，德国人Imhoff对 Travis池作改进，其构造如图所示。这 种池型构造把污水的沉淀与污泥的消化 完全分开，彼此不发生干扰。这种装置 在本世纪20年代被广泛应用与欧美各国。 化粪池和双层沉淀池至今在排水工程中 仍占有重要地位。，英，化粪池；(Septic Tank)，
世界上第一个厌氧化粪池, 1895年，Donald设计，见下
图。厌氧化粪池的创建，厌氧处理工艺发展史上一 个重要里程碑。从此，用化粪池使家庭生活污水得到 较好处理，减轻了粪便对河流的污染。
Cameron并重视对沼气的利用，两年后沼气被利用于加 热和照明。 进水
浮渣
出水
污泥
3）1904,英,Travis池； (隐化池、双层沉淀池) Travis池， 1904年，Travi。如图所示。废 水从一端流入，从另一端流出，两侧沉淀 区分离出的污泥，在池中间的中下部分消 化，产生的沼气从中间上部分排出，不会 影响两侧的沉淀区。
沉淀 消化 污泥 沉淀
4）1905,德,Imhoff池； (隐化池、双层沉淀池)
高的处理效能，获得广泛应
1）产甲烷菌研究 1980年以来我国学者对厌氧消化产甲烷菌进行了深入的 研究，产甲烷菌纯培养的获得和研究，开发了我国产甲烷 菌的资源宝库，也使我们对产甲烷菌的生活习性有了深入 的了解。
产甲烷菌菌名 巴氏八叠球菌 BTC菌株
分离者 周孟津, 杨秀山
时间 1980 1984 1984 1987
1977年，Thaner等全面阐述了关于厌氧化能营养型细菌中的能量转化 的生物力能学。
70～80年代中Widdel等分离得到了多种性能各异的硫酸盐还原菌，命 名了多个新属，开阔了人们对硫酸盐还原菌的认识。 至1989年，已分离获得的产甲烷菌有3目16科13属43种。至1991年已收 集了产甲烷菌65种。并阐明了产甲烷菌的基质、辅酶、培养条件、能 量代谢以及与不产甲烷厌氧菌之间的关系。 //
1902年，Maze获得了一种产甲烷的微球菌，后命名为马氏甲烷球菌。 1916年，V.L.Omeliansky分离到1株不产芽孢、发酵乙醇产甲烷菌，
后被命名为奥氏甲烷杆菌，现证实其并非一个纯菌种。1//
1934年，Van Niel提出二氧化碳还原为甲烷的理论。 1936年，Barker采用化学合成培养基培养阴沟污泥，获得了能很好的
出料
上清液
污泥
高速消化池(High Rate Digestor)
为提高传统消化池的产气率和缩小装 置体积，对传统消化池作两种改进： 1 加热，使消化池内温度适应细菌快 速繁殖，有中温35℃左右和高温5055 ℃两种； 进料 2增设搅拌设备，使有机物与微生物 良好接触。 高速消化池(High Rate Digestor)诞 生。