污水厭氧生物處理基本原理

A. 生物處理法的基本原理

污水生物處理時微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陳代謝功能，對污水中的污染物質進行分解和轉化。微生物代謝由分解代謝（異化）和合成代謝（同化）兩個過程組成，是物質在微生物細胞內發生一系列復雜生化反應的總稱。微生物可以利用污水中大部分有機物和部分無機物作為營養源，這些可被微生物利用的物質，通常稱之為底物或基質。或者更確切地說，一切在生物體內通過酶的催化作用而進行生物化學變化的物質都被稱為底物。
分解代謝是微生物在利用底物的過程中，一部分底物在酶的催化作用下降解並同時釋放能量的過程，這個過程也稱作生物氧化。合成代謝是微生物利用一部分底物或分解代謝過程中產生的中間產物，在合成酶的作用下合成微生物細胞的過程，合成代謝所需要的能量是由分解代謝提供。污水生物處理過程中有機物的生物降解實際上是微生物將有機物作為底物進行分解代謝獲取能量的過程。不同類型微生物進行分解代謝所利用的底物是不同的，異養微生物利用有機物，自養微生物則利用無機物。
有機底物的生物氧化主要以脫氫（包括失電子）的方式實現，底物氧化後脫下的氫可以表示為：
2H → 2H+ + 2e-
根據氧化還原反應中最終電子受體的不同，分解代謝可分為發酵和呼吸兩種類型，呼吸又可分為好氧呼吸和缺氧呼吸兩種方式。

B. 污水厭氧處理的微生物學原理是什麼污泥厭氧消化和污水厭氧處理有何異同

污水厭氧處理原理：通過厭氧微生物的新陳代謝，將有機物進行生物轉化，生成沼氣和二氧化碳，從而達到凈化水質的目的。
污泥厭氧消化和污水厭氧處理比較：都是利用厭氧微生物進行的生物轉化過程，只不過處理的對象不同而已。污泥厭氧消化對象是剩餘活性污泥（細菌），而污水厭氧處理的對象是污水中的不溶性和溶解性有機物。

C. 污水厭氧生物處理的機理

三階段理論：
1、水解發酵階段. 復雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作用下,首先被分解成簡單的有機物,如纖維素經水解轉化成較簡單的糖類；蛋白質轉化成較簡單的氨基酸；脂類轉化成脂肪酸和甘油等.繼而這些簡單的有機物在產酸菌的作用下經過厭氧發酵和氧化轉化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類.
2、產氫產乙酸階段.產氫產乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一階段產生的中間產物,如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類等轉化成乙酸和氫,並有二氧化碳產生.
3、產甲烷階段. 在該階段中,產甲烷菌把第一階段和第二階段產生的乙酸、氫氣和二氧化碳等轉化為甲烷.

D. 污水厭氧生物處理的機理

三階段理論：
1、水解發酵階段。 復雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作用下，首先被回分解成簡單的有機物，答如纖維素經水解轉化成較簡單的糖類；蛋白質轉化成較簡單的氨基酸；脂類轉化成脂肪酸和甘油等。繼而這些簡單的有機物在產酸菌的作用下經過厭氧發酵和氧化轉化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類。
2、產氫產乙酸階段。產氫產乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一階段產生的中間產物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類等轉化成乙酸和氫，並有二氧化碳產生。
3、產甲烷階段。 在該階段中，產甲烷菌把第一階段和第二階段產生的乙酸、氫氣和二氧化碳等轉化為甲烷。

E. 簡述有機污水厭氧生物處理過程的機理

根據厭氧四階段來解釋
（1）第一階段:水解、發酵階段（發酵性細菌）
由厭氧或兼性厭氧發酵性細菌起主要作用.主要功能有兩種：（1）水解-在胞外酶的作用下將不溶性有機物水解成可溶性有機物；（2）酸化-將可溶性大分子有機物轉化成脂肪酸、醇類等.
這些細菌的水解過程較緩慢,並受多種因素（pH、SRT、有機物種類等）影響,有時會成為厭氧反應的限速步驟.
(2)第二階段:產氫產乙酸階段階段（產氫產乙酸菌）
厭氧或兼性厭氧產氫產乙酸細菌在厭氧消化中的生理功能是將第一階段的發酵產物如高級脂肪酸和醇類等氧化分解成乙酸、 H2和CO2 ,為產甲烷菌提供合適的基質.
主要的反應過程如下：
CH3CH2COOH +2H2O→CH3COOH+CO2+3H2
CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+2H2
(3)第三階段:耗氫產乙酸階段階段（同型產乙酸菌）
同型產乙酸菌,它們既能利用H2、CO2生成乙酸,也能代謝糖類生成乙酸.
2CO2+4H2→CH3COOH+2H2O
C6H12O6→3CH3COOH
（4）第四階段:產甲烷階段（耗乙酸產甲烷菌、耗氫產甲烷菌）
由嚴格厭氧的產甲烷菌群來完成,其主要功能是將產乙酸菌的產物乙酸、甲醇、甲胺、H2/CO2等轉化為CH4和CO2 .
生成CH4的主要反應如下：
CH3COOH→CH4+CO2
CH3COONH4+H2O→CH4+NH4HCO3
4H2+CO2→CH4+2H2O
4HCOOH→CH4+3CO2+2H2O
4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O
在此過程中,可降解的有機物逐漸被厭氧菌群分解利用,產生沼氣,有機氮被分解形成氨氮,有機分解形成磷酸鹽,導致厭氧消化液的高氨氮高磷特性.

F. 好氧生物處理與厭氧生物處理的基本原理是什麼

好氧生物處理:
好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧氣存在的條件下進行生物代謝以降解有機物,使其穩定、無害化的處理方法.微生物利用水中存在的有機污染物為底物進行好氧代謝,經過一系列的生化反應,逐級釋放能量,最終以低能位的無機物穩定下來,達到無害化的要求,以便返回自然環境或進一步處理.另,在充足供氧條件下,好氧段自養菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為NO3- ,進而為厭氧異養菌提供NO3-.
厭氧生物處理:
缺氧段異養菌將污水中的澱粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸,使大分子有機物分解為小分子有機物,不溶性的有機物轉化成可溶性有機物,當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時,提高污水的可生化性,提高氧的效率；在缺氧段異養菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化（有機鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4+）,通過好氧段的迴流至厭氧段,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮（N2）完成C、N、O在生態中的循環.
實際運用中,A、O多是混合運用,A多在前.

G. 厭氧生物處理的基本原理

厭氧生物處理過程是由許多中間步驟組成的復雜過程。厭氧
生物處理的基本原理目前被人們廣泛接受的是三階段理論。此理
論將復雜的厭氧生化過程大致可以分為三個階段，即：水解、發一
酵階段；產氫產乙酸階段；產甲烷階段。相應的，將厭氧發酵微
生物分為發酵細菌群、產氫產乙酸菌群和產甲烷菌群三個主要的
細菌群。三個階段過程是相互獨立但又相互聯系的。
第一階段為水解發酵階段。在該階段，復雜的有機物在厭氧
菌胞外酶晦作用下，首先被分解成簡單的有機物，如纖維素經水
解轉化成較簡單的糖類；蛋白質轉化成較簡單的氨基酸；脂類轉
化成脂肪酸和甘油等。繼而這些簡單的有機物在產酸菌的作用下
經過
等。
厭氧發酵和氧化轉化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類
參與這個階段的水解發酵蘸主要是厭氧菌和兼性厭氧菌。
第二階段為產氫產乙酸階段。在該階段，產氫產乙酸菌把除

乙酸、甲酸、甲醇以外的第一階段產生的中間產物，如丙酸、丁
酸等脂肪酸和醇類等轉化成乙酸和氫，並有C02產生。
第三階段為產甲烷階段。在該階段中，產甲烷菌把第一階段
和第二階段產生的乙酸、H2和C02等轉化為甲烷。
三階段理論認為產甲烷菌不能利用除乙酸、H2／c02和甲醇
等以外的有機酸和醇類，長鏈脂肪酸和醇類必須經過產氫產乙酸
菌轉化為乙酸、Hz和C02等後，才能被甲烷菌利用。
幾乎與三階段理論提出的同時，有科學家提出了四菌群學
說。該理論認為復雜有機物的厭氧硝化過程有四種厭氧微生物菌
群參與，即增加了同型(耗氫)產乙酸菌群，該菌群的代謝特點
是能將H2／C02合成為乙酸。
三階段理論和四菌群理論有機物降解的過程如圖72所示。
有機物
11發酵性細菌
脂肪鹼、醇類等
乙酸

CH4
圈72厭氧反應的三階段理論和四類菌群理論
說明：1．I、Ⅱ、Ⅲ為三階段理論，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為四類群理論I
2．所產生的細胞物質未表示在圖中
厭氧處理中最慢步驟的特點表現為限制速度步驟之前基質的
積累。如果這種基質的形式為非酸類有機物，如乙醇，則對整個
微生物群體無不良影響。- 。

微生物群體中反應最慢的成員常常是丙酸或乙酸利用菌，所
以丙酸和乙酸的積累會抵消系統中的碳酸氫鹽鹼度，這樣的運行
故障有可能使系統的pH值降低，進而對整個微生物群體產生不
利的影響。同時低pH值恰好會對構成這一問題的利用丙酸和乙
酸的微生物抑制最大。
從產甲烷的串聯反應可以類推出結論：只有每一順序的微生
物利用有機中間產物的速度和這些中間產物產生的速度相同，厭
氧過程才能很好地進行下去。

H. 簡述好氧和厭氧生物處理有機污水的原理和適用條件。

好氧生物處理：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。微生物利用廢水中存在的有機污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營養源進行好氧代謝。

這些高能位的有機物質經過一系列的生化反應，逐級釋放能量，最終以低能位的無機物質穩定下來，達到無害化的要求，以便返回自然環境或進一步處置。適用於中、低濃度的有機廢水，或者說BOD5濃度小於500mgL的有機廢水。

厭氧生物處理：在沒有游離氧存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌降解和穩定有機物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解、轉化為簡單的化合物，同時釋放能量。適用於有機污泥和高濃度有機廢水（一般BOD5≥2000mg/L）

(8)污水厭氧生物處理基本原理擴展閱讀：

在生活污水、食品加工和造紙等工業廢水中，含有碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素等有機物質。

這些物質以懸浮或溶解狀態存在於污水中，可通過微生物的生物化學作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這種污染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。

水中溶解氧耗盡後，有機物進行厭氧分解，產生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味使水質惡化。水體中有機物成分非常復雜，耗氧有機物濃度常用單位體積水中耗氧物質生化分解過程中所消耗的氧量表示。