活性污泥的膨胀

活性污泥的膨胀第1页/共143页1概述

一、污水处理的过程分为五个阶段：预处理(preliminarytreatment)

一级处理(primarytreatment)

二级处理(secondarytreatment)

三级处理(tertiary)

污泥处理(sludgetreatment)第2页/共143页预处理(preliminarytreatment)去除粗砂粒和大的固体物，漂浮物和油污也在此阶段去除。第3页/共143页一级处理(primarytreatment)又称沉淀处理(sedimentation)悬浮固体以污泥的形式去除;去除70％~80％的悬浮固体、25％~40％的BOD5，减轻后续处理工艺的负荷和提高处理效果。第4页/共143页二级处理(secondarytreatment)又称生物处理(biologicaltreatment)主要利用构筑物内或特定外境中的微生物去除水中溶解的或胶体状态的有机物;去除80％~95％的BOD5，使城市污水BOD5下降到30mg/L以下。第5页/共143页三级处理(tertiary)又称高级处理(advancedtreatment)通过活性炭吸附、臭氧消毒和生物脱除等物理、化学和生物学方法去除氮磷营养盐、难降解物质、病原体等污染物。第6页/共143页污泥处理(sludgetreatment)将处理过程中产生的污泥经过脱水、稳定和处置。第7页/共143页第8页/共143页二、生物处理的优点和基本类型1、生物处理的优点①效率高

普通活性污泥水处理厂，每天1m3曝气池能转换1~2kg干有机物，100倍于森林。②效果好

BOD去除率达90%~95%，COD去除率为60%~70%。生物处理的优点含酚废水：萃取法：100mg/L生物法：≤1mg/L第9页/共143页③适用范围广（与微生物特点相关）④成本低、运行费用少；⑤可处理的水量大，方法成熟生物处理是废水二级处理的首选方法生物处理的优点第10页/共143页2、生物处理的基本类型生物处理的方法很多好氧处理厌氧处理活性污泥法生物膜法微生物在构筑物中的状态

微生物与氧的关系第11页/共143页三、生物处理的作用机理1、吸附作用(absorption)吸附作用在污水处理厂密集的微生物生态系统中可能起着主要作用。通过微生物的吸附特性得以去除废水中的一些不可降解的污染物，如合成有机物、金属盐类以及一些放射性物质。第12页/共143页2．生物氧化和细胞合成作用生物氧化和细胞合成作用是通过微生物酶的作用进行的。CHON十O2

——→C5H7O2N(有机物)(新细胞)C5H7O2N十5O2→5CO2十NH3十2H2O十能量(细胞)(维持能)第13页/共143页第14页/共143页一、活性污泥法的特点（一）活性污泥的概念：以好氧性细菌为主体的微生物和水中的悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的肉眼可见的絮状颗粒。2活性污泥法第15页/共143页颗粒大小约0.05~0.5mm，表面积为20~100cm2/mL，比重约1.002~1.006，静置时能立即凝聚成较大的绒粒而沉降。絮状体一般呈黄褐色，因水质不同也有呈深灰、灰褐，灰白等色。第16页/共143页通过以活性污泥或生物膜形式存在的微生物旺盛的代谢活动，氧化分解有机污染物，使污水净化。（二）活性污泥法的作用特点第17页/共143页微生物的代谢，无论合成或分解，都是一系列极为复杂的生物化学变化，有分解、合成、氧化、还原、转移、异构等各种反应，绝大多数是在特定的酶促作用中进行的。第18页/共143页第19页/共143页活性污泥中的微生物不断地氧化分解污泥所吸附的有机质，合成新的微生物细胞。活性污泥具有良好的沉降性能，使处理水与污泥分开，达到净化的目的。第20页/共143页第21页/共143页第22页/共143页第23页/共143页初级曝气池第24页/共143页SECONDARYCLARIFIER第25页/共143页具有很强的吸附能力：活性污泥的比表面积小、菌胶团表面有丰富的粘液物质。据研究，10~30min内，生活污水中BOD的85%~90%可因活性污泥的作用而除去。（三）活性污泥的特征活性污泥的特征第26页/共143页很强的分解、氧化有机物的能力和pH缓冲力活性污泥是多种微生物和有机物颗粒的聚集体，分解、氧化有机物的能力和pH缓冲力巨大。活性污泥的特征第27页/共143页良好的沉降性能在污水处理过程中，活性污泥能将一些金属离子吸附，使与有机物形成络合物而得以沉降除去。活性污泥的特征第28页/共143页（四）活性污泥法处理的类型1）推流式曝气处理：采用长方形曝气池。处理时，废水与活性污泥同时进入曝气池，向前方推进，直到池末端。2）完全混合曝气：与推流式曝气处理不同之处在于回流污泥直接进入曝气池而不是同废水混合后进入曝气池。活性污泥法的类型第29页/共143页3）接触氧化稳定法。4）分段布水推流式活性污泥法。5）氧化沟式活性污泥法。活性污泥法的类型第30页/共143页第31页/共143页第32页/共143页第33页/共143页第34页/共143页第35页/共143页（五）活性污泥中的生物组分1、细菌起主导作用，活性污泥中有多种细菌；主要的优势种有：产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属和动胶菌属以及球衣菌属等。第36页/共143页第37页/共143页动胶菌属第38页/共143页球衣菌属第39页/共143页活性污泥中，细菌大多数以菌胶团的形式存在，呈游离状态的较少；生枝动胶菌是最早发现的菌胶团形成菌;现已知道埃希氏菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属的一些菌株均可以产生菌胶团。第40页/共143页第41页/共143页在活性污泥中的一些丝状细菌，如球衣菌属、贝日阿托氏菌属和硫发菌属等，附着在菌胶团上或与之交织在一起，成为活性污泥的骨架。

第42页/共143页贝日阿托氏菌属第43页/共143页2、原生动物纤毛虫类：游泳型和固着型鞭毛虫类肉足虫类第44页/共143页原生动物第45页/共143页3、真菌类青霉属(Penicillium)头孢霉属(Cephalosporium)枝孢属(Cladosporium)镰孢霉(Fusarium)地霉属(Geotrichum)假丝酵母屑(Candida)红酵母属(Rhodotorula)第46页/共143页4、后生动物轮虫类(rotifers)线虫类(nematodes)第47页/共143页线虫第48页/共143页（五）活性污泥系统中微生物的演替和指示生物1、异养细菌和原生动物的演替异养细菌和两种不同类群原生动物两次盛衰；初期异养细菌大量繁殖，接着原生动物大量繁殖，由于细菌数量下降原生动物衰落，又使异养菌大量繁殖，又造成次生原生动物成为优势群，最后原生动物死亡。第49页/共143页2、活性污泥系统中原生动物的演替植鞭毛虫→肉足虫→动鞭毛虫→小型游泳型纤毛虫→大型游泳型纤毛虫→固着型纤毛虫→匍匐型纤毛虫→轮虫。第50页/共143页第51页/共143页3、指示生物第52页/共143页（六）活性污泥法的影响因素水中溶解氧(DO)溶解氧太低会影响到活性污泥微生物的正常代谢活动，净化功能下降，易于滋生丝状菌产生污泥膨胀。混合液溶解氧浓度过高，氧转移效率降低，浪费动力费用，还会引起絮凝体分散。第53页/共143页DO应保持在2.0~4.0mg／L左右。活性污泥法消耗的O2是通过鼓风曝气系统或机械曝气系统供给。第54页/共143页温度和pH一般认为活性污泥处理中的适宜温度为15~30℃，<10℃和>30℃都会影响处理效果。活性污泥微生物的最适pH值介于6.0~8.0之间。pH<4.5，原生动物全部消失，真菌将占优势，容易产生膨胀现象。pH>9.0，微生物的代谢速率也会受到影响。第55页/共143页营养盐浓度和平衡活性污泥的生物合成，取决于能源物质的性质、浓度、氮和磷等的平衡，少量的钾、钠、硫、钙、镁、铁以及痕量的铜、锌、钻、铝等都是必要的。一般认为BOD：N：P的比例为100：5：1是适宜的第56页/共143页食料微生物比（污泥负荷）F/M比F/M比既影响微生物的生长和代谢活动，又影响活性污泥系统的效率。

通常以污泥负荷BOD/MLSS之比来表示第57页/共143页污泥负荷和容积负荷污泥负荷(sludgeloading)每日每千克混合液中的悬浮固体所能承受的BOD千克数，其单位是kgBOD／(kgMLSSd)。容积负荷(volumeloading)，每立方米曝气池体积每日所承受的BODkg数，其单位是kgBOD／(m3d)。

第58页/共143页第59页/共143页污泥龄污泥龄

c(sludgeage)指曝气池中微生物细胞的停留时间。有回流的活性污泥法，污泥龄就是曝气池全池污泥平均更新一次所需要的时间(以天计)。普通活性污泥法—般

c为5~15d，延时限气法

c为20~30d，高负荷活性污泥法

c为0.3~2.5d。第60页/共143页有毒物质无机物和有机物两类

无机物有重金属、硫化氢、卤族元素及其化合物，有机物有酚、醇、醛等。重金属及其盐类是蛋白质沉淀剂，其离子易与细胞蛋白质结合，使之变性。第61页/共143页（七）活性污泥的膨胀及其控制正常的活性污泥：具有絮凝作用的菌胶团细菌占优势，同时有少量丝状细菌穿插其中，上面附有钟虫、楯纤虫和轮虫一类低等动物。当活性污泥性质发生变化时，不易沉降，絮凝物随水漂流，致使出水BOD增高。这一现象称为污泥膨胀(sludgebulking)，1、活性污泥的膨胀第62页/共143页2、引起污泥膨胀的原因和条件（1）污泥膨胀类型有丝状菌性膨胀和非丝状菌性膨胀两种非丝状菌膨胀因高黏性物质大量积累而引起的膨胀。低温季节容易产生，出现这种污泥膨胀时，废水净化效果良好，上清液清澈，但污泥难于沉淀。第63页/共143页丝状菌性膨胀丝状菌性膨胀是由于丝状菌异常增长而引起的；活性污泥呈棉絮状，沉降性能变差。通常所说的膨胀是指丝状菌性膨胀(filamentousbulking)。第64页/共143页MicroscopicviewofahighlyfilamentousbulkingsludgefromanindustrialwastewatertreatmentplantBEFORE(left)andAFTER(right)treatmentwithSettle-on.Theadditiveclearlyhasrepressedthefilamentousbacteriaandgivenrisetostableactivesludgeperformance.第65页/共143页导致产生丝状菌性膨胀的微生物球衣菌(Sphaerotilus)贝日阿托氏菌(Beggiatoa)硫发菌(Thiothrix)诺卡氏菌(Nocardia)芽孢杆菌(Bacillus)假单胞菌(Pseudomonas)黄杆菌(Flavobacterium)地霉(Geotrichum)木霉(Tricboderma)丝状的酵母第66页/共143页污水处理厂常见的污泥膨胀(1)缺氮和缺磷的废水：如造纸废水、含酚废水和印染废水，污泥膨胀比较严重。(2)温度过高：夏秋季膨胀现象频繁。有时低水温也会有问题。第67页/共143页(3)污泥负荷过低或高：一般认为污泥负荷超过0.35kgBOD／(kgMLSSd)就会膨胀。(4)废水中悬浮物低，低分子糖类多；(5)有毒金属、硫化物等毒物流入。第68页/共143页

解决办法(1)改进污水处理工艺推流式一般不容易发生膨胀，完全混合法易发生膨胀，采用间歇式进水可抑制膨胀发生。活性污泥饥饿可抑制丝状菌的增长：菌胶团形成菌贮存能力高，丝状菌贮存能力低。第69页/共143页

解决办法

(2)分析污泥膨胀原因，改变运行条件废水中含硫化物较高引起硫发菌繁衍造成的，预曝气氧化除去硫化物，降低了硫发菌的含量，可消除膨胀；提高溶氧浓度，溶氧>21mg/L以上；降低污泥负荷，控制BOD负荷为0.2~0.3kg／(kg.MLSSd)。第70页/共143页

解决办法(3)投加絮凝剂在原因不明的情况下，投入絮凝剂可起到明显的效果。如投加铁盐(三氯化铁5~50mg/L)铝盐(按矾土计10~100mg/L)高分子絮凝剂第71页/共143页

解决办法(4)投加氧化剂丝状细菌膨胀加氯气或加过氧化氢有效氯浓度为10~20mg/L(>20mg/L污泥解絮)；过氧化氢浓度为100~200mg/L。球衣菌对这些物质较敏感，而菌胶团形成菌不敏感。浓度不能过高，避免污泥解絮。第72页/共143页第73页/共143页3好氧生物膜法

利用固着在惰性材料表面的膜状生物群落处理污水的方法称为生物膜法(biofilmprocess)，是一种重要的生物处理方法。亦称固着膜法(fixed-filmprocess)，主要结构是生物滤池(biologicalfilter)英国称为溶滤池(percolatingfilter)，美国称为滴滤池(tricklingfilter)。第74页/共143页第75页/共143页生物滤池第76页/共143页生物滤池第77页/共143页一、基本特点和类型生物滤池的优缺点：优点：耗能少、维持费用低、运转管理方便，抗毒物冲击能力强，污泥量少。缺点：规模较小，占地多如果建立生物滤池污水处理厂的处理能力超过5万人污水的规模，占地太多，不适于城市和土地紧缺地区使用第78页/共143页生物膜法类型生物滤池生物滤池分普通生物滤池(conventionalbiologicalfilter)和高负荷生物滤池(highratebiologicalfilter)。长方形或圆形池子(钢筋混凝土或砖石结构)，池内装有滤料(石子、炉渣或塑料滤料等)，滤料层上有布水装置，下有排水系统。第79页/共143页塔式生物滤池(biologicaltower)塔高7~24m，采用塑料滤料(聚氯乙烯和聚丙烯)，内部通风良好，水流紊动剧烈，水力冲刷较强。生物转盘(biologicaldisc)1960年德国斯图加特工业大学设计的一种方法，在废水池子中安装转盘，像水车一样旋转，转盘浸入水中吸附有机物获得营养，转盘离开水后获得氧气。第80页/共143页第81页/共143页第82页/共143页塔式生物滤池第83页/共143页塔式生物滤池第84页/共143页生物转盘第85页/共143页生物接触氧化(biologicalcontactoxidation)池中装填一定数量的填料，附着在填料上的微生物依靠机械充氧获氧，氧化分解有机物，又称淹没式生物滤池，是介于活性污泥法和生物滤池法之间的处理工艺。停留时间为0.5h~15h，BOD负荷1~6BODkg/(m3d)，去除效率80％~90％(BOD5)。第86页/共143页生物流化床(biologicalfluidizedbed)以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作为生物膜载体，废水(先经充氧或床内充氧)自下向上流过滤床使载体层呈流动状态，加大了生物膜表面积与废水和氧的接触，提高了处理效率。MLSS为8~40mg/L，有机负荷16BODkg/(m3d)。停留时间15~45min，BOD和氮去除率＞90％。第87页/共143页生物流化床第88页/共143页Thebiologicalfluidizedbedreactorisanimportantpartofbreakingdownperchloratecontamination.(PhotocourtesyofTulsaDistrict)第89页/共143页二、生物膜的净化原理污水从上部均匀喷洒到生物滤池表面，薄膜状吸附于滤料周围形成附着水(adhesivewater)，沿薄膜流过滤料即流动水(flowingwater)。滤料表面微生物迅速繁殖，形成一层充满微生物的生物膜。革兰氏阴性菌丝状细菌，并有糖萼的形成，有助于生物膜微生物黏结在滤料表面。第90页/共143页生物膜的净化原理生物膜具有强烈的吸附、吸收、分解作用，微生物合成新细胞，膜不断加厚。生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成厌氧层，厌氧层逐渐扩大增厚，随后造成生物膜整块脱落。滤料表面又生成新的生物膜，如此循环往复不断更新。第91页/共143页第92页/共143页第93页/共143页

三、生物膜中的微生物普通滤池内生物膜的微生物群落有：生物膜生物：起净化和稳定污、废水水质的功能。菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻类等。第94页/共143页生物膜面生物：促进滤池净化速度，提高滤池整体的处理效率的功能。固着型纤毛虫(例如钟虫、累（等)枝虫、独缩虫等)及游泳型纤毛虫(例如楯纤虫、斜管虫、尖毛虫、豆形虫等，滤池扫除生物：去除滤池内的污泥、防止污泥积聚堵塞的功能。有轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、顠体虫等，第95页/共143页具体来说，生物膜由细菌、真菌、藻类、原生动物和其它动物构成的食物链，对有效地去除水中有机物起着十分重要的作用。同活性污泥相比，生物膜的食物链长而复杂，还有环节动物、昆虫幼虫等第96页/共143页1、细菌细菌在数目上和生物量上占优势，种类和活性污泥的细菌种类相似好氧菌(专性或兼性的)主要有动胶菌、假单胞菌、产碱杆菌和黄杆菌，硝化细菌、亚硝化单细菌和硝化杆菌，专性厌氧菌有脱硫弧菌和产甲烷菌等。丝状细菌如浮游球衣菌、贝日阿托氏菌等，但很少占优势，其数量直接与滤池的有机负荷有关，但不会引起污泥膨胀。第97页/共143页2、真菌真菌在生物膜中比在活性污泥中多，首先定殖在基质上主要的真菌有白地霉、水生镰孢、瘤孢、红浆霉和多胞丝胞酵母。丝状生长有助于氧向生物膜深处扩散。第98页/共143页3、藻类生物滤池、生物转盘等受到阳光照射的部分会有藻类生长。如果藻类过度生长覆盖滤池表面，可引起滤池堵塞。常见藻类：小球藻、绿球藻、裸藻、丝藻、席藻、毛枝藻以及颤蓝菌等。第99页/共143页4、原生动物大量原生动物存在，其种类比活性污泥多1mL生物滤池污泥中：肉足类100~4600个，鞭毛虫类200~13000个，纤毛虫500~10000个。纤毛虫类在生物滤池中占很大比例，但比活性污泥法少。出现频率最高有植鞭毛虫类屋滴虫，肉足虫类变形虫、简便虫、表壳虫，纤毛虫类独缩虫、盖虫、斜管虫等。第100页/共143页不同的构筑物类型、不同的废水和不同的季节，原生动物的优势种不同。通常，植鞭毛虫常存在于上层；纤毛虫在各部位均分布，游泳型纤毛虫在上，柄纤毛虫在下。第101页/共143页5、后生动物轮虫类、线虫类、环节动物、昆虫类、甲壳类等，旋轮虫较多，有时比原生动物生长还快而成为优势种属。后生动物在生物膜中的运动和觅食，导致生物膜松动，控制生物膜厚度，促进了物质交换和氧的供应。第102页/共143页线虫，占全部生物的2％~10％，数量与季节变化没有多大关系。环节动物主要是寡毛类，如爱胜蚓、颤蚓、水丝蚓等。昆虫类中最多的是毛蠓，在滤池中很普遍，可达3万个/m2以上，幼虫吞食生物膜，可抑制生物膜的过度发展，并使生物膜疏松。第103页/共143页4氧化塘法(氧化沟）被世界广泛采用的主要处理方法。规模可从处理小于1000人的污水到大于10万人的污水。美国约有3500个氧化塘，约占人口的7％。我国从1950年初开始应用氧化塘处理城市污水和工业废水。1950年代西安利用古运河建立了污水库，70年代武汉修建了鸭儿湖氧化塘处理化工废水，到90年代初发展到100多座。第104页/共143页特殊的活性污泥法。氧化塘是人工的、接近自然水生生态系统，在氧化塘(或氧化沟)内，各种生物共存于同一环境中，保持互生关系。其食物链与自然水体基本相同。氧化塘(或氧化沟)第105页/共143页一、氧化塘的特点和类型1、氧化塘和活性污泥法的不同点①停留时间很长，②负荷较低，③微生物量较低，④不需要曝气，⑤下层有厌氧分解，⑥生物以藻菌共生为主，并起主要的净化作用。第106页/共143页2、氧化塘的基本形式厌氧塘、好氧塘、兼性塘和曝气塘厌氧塘(anaerobicpond)一般表面积小、深度大(可达4.5m)，使池塘处于厌氧状态，主要反应是酸化和甲烷发酵，一般作为高温高负荷污水的预处理，停留20~50d。第107页/共143页氧化塘的基本形式好氧塘(oxidationpond)完全依靠藻类化合作用供氧，池很浅，塘深30~40cm，水力停留时间3~5d。可分为高速率好氧塘(highrateoxidationpond)及深度处理塘(polishedpond)或熟化塘(maturationpond)。第108页/共143页第109页/共143页氧化塘的基本形式兼性塘(facultativepond)最常见的塘型，塘深1.2~2.5m，上层为好氧层，下层为厌氧层。停留时间5~30d。曝气塘(aeratedpond)由超负荷的兼性塘演化而来，塘深一般2~6m，停留时间3~10d，采用人工曝气，所需土地面积较少。第110页/共143页二、氧化塘净化污水的原理1、表层好氧菌或兼性厌氧菌氧化分解有机物，释放出氮、磷和CO2。表层的藻类利用氮、磷和CO2，光合作用，释放出氧气。溶解氧又为好氧菌所利用，这样构成藻菌“共生”体系。2、塘下层和污泥层进行厌氧过程，形成CH4、CO2、NH3，和H2S，还有多种可溶性降解产物。第111页/共143页第112页/共143页三、氧化塘中的生物类群1．细菌好氧生物处理系统的优势种相似，主要有假单胞菌、黄杆菌、微球菌等。藻类生长层以下和厌氧层以上区域生活着大量的光合紫色硫细菌，将产生的硫颗粒沉积在细胞中。降低塘中硫化氢的浓度，减弱臭味；在塘底层进行厌氧过程。梭菌、假单胞菌、脱硫弧菌、脱硫菌、甲烷八叠球菌和甲烷丝菌等。第113页/共143页2、藻类稳定塘中另一类重要微生物常见的藻类有：小球藻、栅藻、衣藻、纤维藻、实球藻、空星藻、裸藻、扁裸藻以及颤蓝菌和微囊蓝菌等。藻类的主要功能是产氧，维持塘的好氧条件。藻类另一个主要功能是去除植物营养盐氮和磷。第114页/共143页3、原生动物占优势，以顺序出现下列原生动物：植鞭毛虫如眼虫；游泳型纤毛虫如豆形虫、草履虫和游仆虫等。有柄纤毛虫如钟虫和累枝虫等出现。甲壳类蚤和轮虫出现。第115页/共143页4．水生维管束植物凤眼莲、水浮洼、水鳖、绿荫等漂浮植物有很强的耐污能力，芦苇、水葱、香蒲等挺水植物有中等耐污能力，眼子菜、茨藻和金鱼藻等沉水植物适于生长在寡污带水中。第116页/共143页5厌氧处理法

一、厌氧处理法的特点和类型厌氧处理法是在缺氧条件下利用厌氧微生物(包括兼性厌氧微生物)分解污水中有机物的方法，也称厌氧消化法。其代谢产物沼气主要成分是甲烷，故又称作沼气发酵法或甲烷发酵法。第117页/共143页人工沼气发酵研究已有100多年的历史，从19世纪末到20世纪初，许多国家的微生物学者对纤维素的发酵进行研究。前苏联微生物学者奥梅梁斯基发现奥氏甲烷杆菌，提出沼气发酵理论，并为开辟沼气应用的途径奠定了基础。产甲烷菌有很强的抗菌作用，能使痢疾杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌等致病菌无法生存。第118页/共143页1．主要优缺点有机负荷高，去除率高。可以直接处理高浓度有机废水，不需要大量水稀释。BOD去除率可达90%以上，COD去除率约为70％~90％。能降解许多在好氧条件下难以降解的合成化学品。如原配类染料、偶氮染料、含氯农药等。第119页/共143页2．主要类型：有四种常规消化池或普通消化池（conventionaldigester）污水间歇地或连续地进入消化池，上部排水，顶部排沼气，水力或机械搅拌装置充分混合，水力停留时间等于固体停留时间，无污泥回流。活性污泥浓度不高，一般5％。停留时间25~30d。第120页/共143页厌氧接触消化池(anaerobiccontactdigester)在常规消化池的基础上增设了污泥回流装置，污泥浓度增至10％甚至20％左右，效率较高，停留时间约为1~10d。第121页/共143页厌氧滤池(anaerobicfilter,AF)反应器内全部或部分填充填料供微生物附着生长，填料有较大的比表面积和较高的孔隙度。一般为上升式，需要在过滤器后设沉淀分离装置分离生物膜。停留时间一般约0.5~3d。第122页/共143页升流式厌氧污泥床(upflowanaerobicsludgeblanket，UASB)反应器是一个无填料的空容器，运行时污水以一定流速自下进入反应器，通过一个悬浮的污泥层，料液和污泥菌体接触反应并产生沼气小气泡，气泡托起使污泥上升，在上部有一个关键装置气—液—固三相分离器，使污泥下沉，气水分离。折流式厌氧反应器(ABR)，效率更高。第123页/共143页第124页/共143页第125页/共143页二、甲烷发酵理论与机制甲烷发酵理论先后提出了二阶段、三阶段和四阶段发酵理论。目前应用较多的仍是布赖恩特(Bryant)于1979年提出的四阶段的发酵理论：第126页/共143页水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸：纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。

第一阶段：有机酸的产生第127页/共143页微生物群落是水解、发酵性细菌群，有专性厌氧的:梭菌属(Clostridium)拟杆菌属(Bacteriodes)丁酸弧菌属(Butyrivibrio)真细菌(Eubacterium)双歧杆菌属(Bifidobacterium)革兰氏阴性杆菌兼性厌氧的有:链球菌肠道菌第128页/共143页据研究，每mL下水污泥中含有水解、发酵性细菌108~109个，每克挥发性固体含1010~1011个，其中蛋白质水解菌有107个，纤维素水解菌有105个。第129页/共143页微生物群落：微生物群落为产氢、产乙酸细菌；只有少数被分离出来。硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的细菌；第二阶段：乙酸和氢气的产生第130页/共143页产生过程产氢和产乙酸细菌群进一步把第一阶段的产物分解为乙酸和氢气；硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的细菌将第一阶段发酵的三碳以上的有机酸、长链脂肪酸、芳香族酸及醇等分解为乙酸和氢气。

第二阶段：乙酸和氢气的产生第131页/共143页第三阶段：甲烷的产生微生物：两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群一组将H2和CO2合成CH4或CO和H2合成CH4；另一组将乙酸脱羧生成CH4和CO2；或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为CH4。第132页/共143页有28％的甲烷来自H2的氧化和CO2的还原。72％的甲烷来自乙酸盐的裂解。由于大部分甲烷和