簡述廢水厭氧發酵的過程

Ⅰ 什麼是厭氧發酵

厭氧發酵工藝分析

發布時間：2002-08-21

一、沼氣池(厭氧消化器)採用技術分析和評價
在我國已建成的沼氣工程中，所採用的厭氧消化工藝，主要有以下四類，即塞流式消化器，升流式固體反應器，升流式厭氧污泥床和污泥床濾器。

1�塞流式反應器(Plug Flow Reactor，簡稱PFR)
塞流式反應器也稱推流式反應器，是一種長方形的非完全混合式反應器。高濃度懸浮固體發酵原料從一端進入，從另一端排出。
優點：1不需要攪拌，池形結構簡單，能耗低；2適用於高SS廢水的處理，尤其適用於牛糞的厭氧消化，用於農場有較好的經濟效益；3運行方便，故障少，穩定性高。
缺點：1固體物容易沉澱於池底，影響反應器的有效體積，使HRT和SRT降低，效率較低；2需要固體和微生物的迴流作為接種物；3因該反應器面積/體積比較大，反應器內難以保持一致的溫度；4易產生厚的結殼。
北京市大興區留民營的雞糞高溫沼氣工程採用了該反應器。實踐表明，該反應器耐粗放管理，採用高溫(55℃)發酵，產氣率較高，並且可以殺滅有害生物。但因雞糞沉渣較多，易生成沉澱而影響反應器的效率。

2�升流式固體反應器(Upflow Solids Reactor，簡稱USR)
升流式固體反應器是一種結構簡單、適用於高懸浮固體原料的反應器。原料從底部進入消化器內，與消化器里的活性污泥接觸，使原料得到快速消化。未消化的生物質固體顆粒和沼氣發酵微生物靠自然沉降滯留於消化器內，上清液從消化器上部溢出，這樣可以得到比水力滯留期高得多的固體滯留期(SRT)和微生物滯留期(MRT)，從而提高了固體有機物的分解率和消化器的效率。
首都師范大學利用USR進行了雞糞沼氣發酵研究，其進料濃度為TS=5％～6％，COD=42～55g/l，懸浮固體為45～55g/l，在35℃條件下，USR的負荷可達10kgCOD/m3·d，產氣率4�88m3/m3·d，CH4含量60％左右，COD去除率85％左右，SS去除率為66�16％。據計算當HRT為5天時SRT為25天。
留民營雞糞污水中溫沼氣發酵工程、房山區琉璃河豬糞廢水沼氣發酵工程、房山區南韓繼和平谷縣南獨樂河豬糞廢水沼氣工程的厭氧消化器均採用USR工藝，運行穩定，效果較好。

3�升流式厭氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed，簡稱UASB)
UASB是由Lettinga等於1974～1978年研究成功的一項新工藝，是世界上發展最快的消化器。由於該消化器結構簡單，運行費用低，處理效率高而引起人們的普遍興趣。該消化器適用於處理可溶性廢水，要求較低的懸浮固體含量。北京環境科學院於1983年首先開展了利用UASB處理丙酮丁醇生產廢水的工藝研究，至今我國已對COD為300～500mg/l的生活污水，1000～2000mg/l啤酒廢水，3000～5000mg/l的屠宰廢水，8000～10000mg/l的豆製品廢水及30000～40000mg/l的酒醪濾液等進行了研究工作，並且多數已投產應用。該工藝將污泥的沉降與迴流置於一個裝置內，降低了造價。
該工藝的優點為：1除三相分離器外，消化器結構簡單，沒有攪拌裝置及供微生物附著的填料；2長的SRT和MRT使其達到了很高的負荷率；3顆粒污泥的形成，使微生物天然固定化，改善了微生物的環境條件，增加了工藝的穩定性；4出水的懸浮固體含量低。
缺點：1需要安裝三相分離器；2進水中只能含有低濃度的懸浮固體；3需要有效的布水器使其進料能均勻分布於消化器的底部；4當沖擊負荷或進料中懸浮固體含量升高，以及遇到過量有毒物質時，會引起污泥流失，要求較高的管理水平。
UASB是近年來在沼氣發酵工程中應用最多的工藝，多用於工業廢水和生活污水的厭氧消化。經過固液分離後的畜禽糞便污水也可以採用UASB進行厭氧消化處理。UASB工藝在工廠廢水處理中已得到廣泛應用。北京啤酒廠採用UASB工藝的厭氧消化工程已被國家環保局定為重點推廣項目。

4�污泥床濾器(UBF)
它是將UASB和厭氧濾器結合為一體的厭氧消化器。其下部為污泥床，上部設置纖維填料。由於附著於纖維填料上的生物膜補充了污泥床上部微生物的不足，所以效益較高。但每立方米填料價值300～500元，使工程造價上升。
順義肉聯廠的屠宰廢水處理採用UBF工藝。它對低濃度低懸浮固體污水的厭氧消化效果較好。用於高濃度高懸浮固體廢水處理易產生堵塞。

二、沼氣發酵工程工藝流程分析
厭氧消化器(即沼氣池)是沼氣工程的主體，要使畜禽糞便處理實現資源化、減量化、無害化、生態化的目標，並使沼氣工程穩定運行，還必須有一系列輔助項目與沼氣池配套。由於這一系統工程已遠遠超出了生產沼氣的唯一目的，因此稱該系統工程為能源環境工程，簡稱「能環工程」。
一個完整的能環工程，應當包括以下主要內容：一是糞便污水的前處理，二是厭氧消化器，三是沼氣的凈化、儲存和利用，四是利用沼渣和沼液生產固體或液體有機肥料及生物活性肥料，五是多餘污水的達標排放處理。
由於養殖場所處地區不同，對能環工程具體內容的要求也有所不同。基本上可分為兩種模式，一種為「能源生態模式」，一種為「能源環保模式」。
所謂能源生態模式適合於一些周邊有適當的農田、魚塘或水生植物塘的畜禽場，它是以生態農業的觀點統一籌劃系統安排，使周邊的農田、魚塘或水生植物塘完全消納經厭氧消化處理後的廢水。在一個生態園區內沼氣池起著生態系統中「分解者」的作用。畜禽糞便廢水在經厭氧消化處理和沉澱或固液分離後，沼渣用來生產有機肥料，沼液則排灌到農田、魚塘或水生植物塘，使糞便得到能源、肥料等多層次的資源化利用，生態農業得以持續發展，並最終達到園區內糞污的「零排放」。這種模式遵循了生態農業原則，具有良好的經濟效益和環境效益。留民營、南獨樂河果園沼氣工程均採用此模式，其必備的先決條件是養殖業和種植業的合理配置。
所謂能源環保模式主要是針對一些周邊既無一定規模的農田，又無閑暇空地可供建造魚塘和水生植物塘的畜禽養殖場，因此該畜禽場在建設「能環工程」時，其末端的出水必需達到規定的相應環保標准要求。畜禽廢水在經厭氧消化處理和沉澱後，必需再經過適當的好氧處理和物化處理等。這種模式多用於大、中城市的近郊區，最終出水水質較好，但工程造價和運行費用均較高。順義肉聯廠採用此模式。

Ⅱ 沼氣發酵包括哪幾個階段

沼氣發酵是一個微生物作用的過程。各種有機質（包括農作物秸稈、人畜糞便以及工農業排放廢水中所含的有機物等）在厭氧及其他適宜的條件下，通過微生物的作用，最終轉化成沼氣，完成這個復雜的過程，即為沼氣發酵。沼氣發酵主要分為液化、產酸和產甲烷三個階段進行。沼氣發酵過程如圖1-6所示。

圖1-6 沼氣發酵過程

（1）液化（水解）階段

農作物秸稈、人畜糞便、垃圾以及其他各種有機廢棄物，通常是以大分子狀態存在的碳水化合物，如澱粉、纖維素及蛋白質等。他們不能被微生物直接吸收利用，必須通過微生物分泌的胞外酶（如纖維素酶、肽酶和脂肪酶等）進行酶解，分解成可溶於水的小分子化合物（即多糖水解成單糖或雙糖，蛋白質分解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸）。這些小分子化合物進入到微生物細胞內，進行一系列的生物化學反應，這個階段叫液化階段。

（2）產酸階段

液化完畢後，在不產甲烷微生物群的作用下，將單糖類、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物質轉化成簡單的有機酸（如甲酸、乙酸、丙酸和乳酸等）、醇（如甲醇、乙醇等）以及CO₂、氫氣、氨氣和硫化氫等，由於其主要的產物是揮發性的有機酸（其中以乙酸為主，約佔80%），故此階段稱為產酸階段。

（3）產甲烷階段

產酸階段完成後，這些有機酸、醇、CO₂和氨氣等物質又被產甲烷微生物群（又稱產甲烷細菌）分解成甲烷和CO₂，或通過氫還原CO₂形成甲烷，這個過程稱為產甲烷階段。這種以甲烷和CO₂為主的混合氣體便稱為沼氣。這一階段叫產甲烷階段，或叫產氣階段。

Ⅲ 簡述廢物厭氧處理的四個過程

簡述廢物厭氧處理的四個過程：

（1）潛伏階段(溫度在內25℃以下) 此階段為堆肥化的初期階段； 是微生物適應新環境的過程，也叫馴化過程。
（2）中溫階段(溫度25～45℃) 此階段嗜溫菌最活躍，他們主要利用物料中可溶解性的有機物， 如糖類、澱粉，大量繁殖，在轉換和利用化學能的過程中釋放出 細胞合成所需的多餘能量，加上物料的保溫作用，使溫度不斷上 升。 以細菌、真菌和放線菌為主的微生物在此階段迅速繁殖。
（3）高溫階段(溫度>45℃) 從廢物堆積開始發酵，不到一周的時間，堆溫一般可達到65～70℃，或 者更高。此時，嗜溫菌受到抑制或死亡，嗜熱菌大量繁殖，逐漸替代嗜 溫菌的活動。 高溫階段最有利於有機物的降解，除前一階段殘留的和新形成的可溶性 有機物繼續得到分解外，其它的固體有機物(纖維素、半纖維素、本質素、 蛋白質等)也開始強烈分解。 50℃左右時，嗜熱性真菌和放線菌都很活躍。 60℃時，真菌不再適於生存，只有嗜熱性放線菌和細菌仍在活動。 70℃以上時，大多數微生物均不適應，其代謝活動受到抑制，並大 量死亡或進入休眠狀態。 ? 在高溫階段，按嗜熱性微生物的活性，可細分為對數增長期、減速增長 期和內源呼吸期三個亞階段，即三個時期。 高溫階段，微生物經歷三個時期的變化後，堆肥開始形成腐殖質，逐步 進入穩定狀態。 圖4-1 微生物活性示意圖
（4）熟化階段(溫度為40—20℃) 在內源呼吸期，微生物活性下降，發熱量減少，溫度逐漸下降至 中溫,並最後過渡到環境溫度，剩餘有機物大部分為難降解物質， 腐殖質大量形成。 在溫度下降的過程中，嗜溫菌又重新開始活動，進一步分解殘留 有機物，腐質不斷增多，且趨於「穩定」，堆肥便進入腐熟階段。

Ⅳ 沼氣發酵系統對養殖廢水的處理主要是好氧還是厭氧過程

沼氣發復酵系統對制養殖廢水的處理好氧還是厭氧過程的選擇合理選擇。
好氧生物處理由於去除率高，一般都作為最終處理，因此運行管理以保障出水達標為目的。運行管理中關鍵是確保充足的供氧和污泥性能良好，並通過加強水質調節和對高濃度污水進行稀釋保證好氧處理系統進水水質水量的穩定。好氧生物處理對溶解氧的要求較高，但對溫度、pH值的適應范圍較寬。好氧生物處理一般污泥產量較大，為防止污泥老化，需要及時排除剩餘污泥。

厭氧生物處理適合處理高濃度污水，對高濃度污水幾乎不需要稀釋，由於出水BOD5值偏高（雖然去除率有時很高），因此，厭氧生物處理一般作為預處理，運行控制以穩定運行和對有機污染物、氮和磷的有效去除為目的。厭氧生物處理對溫度、pH值、無氧環境要求較高，是運行控制的關鍵，出水迴流有益於保持出水pH值和足夠的鹼度。產氣量和出水pH值變化是厭氧生物處理最關鍵的控制因素。另外，厭氧生物處理產泥量較低，對營養物的需求比好氧法低，對沖擊負荷適應能力較強。

Ⅳ 污水處理為什麼先厭氧發酵

主要是厭氧的進水在接受的負荷和沖擊能力的同時，出水的cod還是很高，不是徹底的去除，而耗氧能夠比較徹底的解決出水低cod的問題。基於這個考慮，要房前不放在後面。
個人想法，作為參考。
四川永沁環境

Ⅵ 厭氧發酵處理污水的特點

厭氧抄發酵:
就是在隔絕氧氣的情況下襲進行的發酵過程，原理是因為有些細菌只能在無氧的情況下進行發酵，使一些物質轉化成人們生產和生活所需要的微生物能源、微生物飼料、微生物肥料等等。一般適用於微生物作用於有機化合物的分解代謝，反映時放出氣體同時產生熱量。例如發酵工業中的丙酮丁醇發酵，以及把有機廢渣、垃圾密封在池中進行發酵以產生沼氣，屬於厭氧發酵。

Ⅶ 廢水的好氧生物處理與厭氧生物處理分別包括哪些過程及其影響因素

好氧生物處理是在有游離氧(分子氧)存在的條件下,好氧微生物降解有機物,使其穩定、無害化的處理方法.優點有反應速度較快,廢水停留時間較短,故處理構築物容積較小；處理過程中散發的臭氣較少；對能降解有機物分解完全等.缺點有對難降解有機物去除率低、污泥量較厭氧處理多、運行費用較高等.

厭氧生物處理是有機物在無氧的條件下,藉助轉性厭氧菌和兼性厭氧菌的作用下,將大部分的有機物轉化為甲烷等簡單小分子有機物與無機物,從而使污水得到凈化.優點有有機物去除率高、污泥量少、運行費用少等.缺點有廢水停留時間較長、有機物分解不完全、臭氣產生多等.

影響因素：

營養物質。甲烷菌對硫化氫具有最佳需要量有時需補充某些必需的特殊營養元素，如除氮、磷、硫等，以及鐵、鎳、鋅、鈷、鉬等可提高某些系統酶活性的微量元素。甲烷菌對硫化物和磷有專性需要，而鐵、鎳、鋅、鈷、鉬等對甲烷菌有激活作用。

氧化還原電位。氧化還原電位可以表示水中的含氧濃度，在培養甲烷菌的初期，氧化還原電位要不過高。

鹼度。廢水的碳酸氫鹽所形成的鹼度對pH值的變化有緩沖作用，如果鹼度不足，就需要投加碳酸氫鈉和石灰等鹼劑來保證反應器內的鹼度適中。

有毒物質。重金屬在很低的濃度條件下就會影響厭氧消化速率，硫化物、氨氮、氯代有機物及某些人工合成有機物的含量超過一定值後，也會對厭氧微生物產生不同程度的抑制，使厭氧消化過程受到影響甚至破壞。另外，厭氧發酵過程的產物和中間產物(如揮發性有機酸、氫離子濃度等)也會對厭氧發酵過程本身產生抑製作用。

水力停留時間。水力停留時間對於厭氧工藝的影響主要是通過上升流速來表現出來的。一方面，較高的水流速度可以提高污水系統內進水區的擾動性，從而增加生物污泥與進水有機物之間的接觸，提高有機物的去除率。另一方面，為了維持系統中，能擁有足夠多的污泥，上升流速又不能超過一定限值更多水處理葯劑至至http://www.cl39.com/望採納。

Ⅷ 廢水厭氧生物處理要經歷哪幾個階段

厭氧處理用處很多的,我只說一些我了解的
1高濃度可生化廢水,例如版屠宰廢水權這種廢水有機物含量高,分子量大,需要先進行水解等處理,為後續的好氧處理提供條件
2產沼氣例如污泥厭氧消化,因為甲烷菌嚴格厭氧,但是一般來說對設備要求比較高
3脫氮除磷現在國標越來越嚴格,對n/p營養物質要求越來越嚴格,主要就是利用聚磷菌厭氧釋放磷,好氧吸收磷作為一個單元
4防止絲狀菌膨脹主要就是當接觸池用,利用聚磷菌轉化有機物為pha防止後續單元絲狀菌利用cod繁殖個人就知道這些,你可以聽聽別人的意見

Ⅸ 廢水厭氧生物處理的原理

在厭氧處理過程中，廢水中的有機物經大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。在此過程中，不同微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成了復雜的生態系統。對高分子有機物的厭氧過程的敘述，有助於我們了解這一過程的基本內容。
高分子有機物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發酵(或酸化)階段、產乙酸階段和產甲烷階段。
(1)水解階段
水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。
高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。它們在第一階段被細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，澱粉被澱粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白質酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產物能夠溶解於水並透過細胞膜為細菌所利用。水解過程通常較緩慢，因此被認為是含高分子有機物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、有機物的組成、水解產物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。水解速度的可由以下動力學方程加以描述：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（d^-1）；
T——停留時間（d）
（2）發酵（或酸化）階段
發酵可定義為有機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物被轉化為以揮發性脂肪酸為主的末端產物，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酵細菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物並分泌到細胞外。發酵細菌絕大多數是嚴格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在於厭氧環境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護像甲烷菌這樣的嚴格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產物的組成取決於厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質，因此，未酸化廢水厭氧處理時產生更多的剩餘污泥。
在厭氧降解過程中，酸化細菌對酸的耐受力必須加以考慮。酸化過程pH下降到4時能可以進行。但是產甲烷過程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會減少甲烷的生成和氫的消耗，並進一步引起酸化末端產物組成的改變。
(3)產乙酸階段
在產氫產乙酸菌的作用下，上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。
其某些反應式如下：
CH3CHOHCOO-+2H2O —> 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
(4)甲烷階段
這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。
甲烷細菌將乙酸、乙酸鹽、二氧化碳和氫氣等轉化為甲烷的過程有兩種生理上不同的產甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產生甲烷，前者約占總量的1/3，後者約佔2/3。
最主要的產甲烷過程反應有：
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階段，把第一、第二階段合成為一個階段，稱為水解酸化階段。在這里我們則認為分為四個階段能更清楚反應厭氧消化過程。
上述四個階段的反應速度依廢水的性質而異，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；簡單的糖類、澱粉、氨基酸和一般蛋白質均能被微生物迅速分解，對含這類有機物的廢水，產甲烷易成為限速階段。雖然厭氧消化過程可分為以上四個過程，但是在厭氧反應器中，四個階段是同時進行的，並保持某種程度的動態平衡。該平衡一旦被pH值、溫度、有機負荷等外加因素所破壞，則首先將使產甲烷階段受到抑制，其結果會導致低級脂肪酸的積存和厭氧進程的異常變化，甚至導致整個消化過程停滯。