厌氧生物处理兴趣是最好的老师
1、污水的厌氧生物处理在本质上和污泥的厌氧生物处理是否相同?
2、厌氧生物处理法比好氧生物处理法有什么优点?
3、厌氧微生物对营养物质的需求量用BOD:N:P表示的值为多少?
4、污水厌氧反应全过程要经杂,所以控制因素比较复杂。
(1)发酵细菌(产酸细菌)
主要包括梭菌属(Clostridium)、拟杆菌属(Badteroides)、真细菌属(Eubacterium)、和双岐杆菌属(Bifidobacterium)等。
主要功能:先通过胞外酶的作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物,再将可溶性的大分子有机物转化脂肪酸、醇类等。
研究表明,该类细菌对有机物的水解过程相当缓慢,pH和细胞平均停留时间等因素对水解速率的影响很大。
不同有机物的水解速率也不同,如类脂的水解就很困难。因此,当处理的废水中含有大量类脂时,水解就会成为厌氧消化过程的限速步骤。但一般产酸的反应速率较快,并远高于产甲烷反应。
产氢产乙酸菌
近10年来的研究所发现的产氢产乙酸菌包括互营单胞菌属(Syntophomonas)、互营杆菌属(Synyrophobacter)、梭菌属(Clostridium)和暗杆菌属(Pelobacter)等。
这类细菌能把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸和H2。其反应如下:
乙醇:CH3CH2OH+H2O—CH3COOH+2H2
丙酸:CH3CH2COOH+2H2O—CH3COOH+3H2+CO2
丁酸:CH3CH2CH2COOH+2H2O—2CH3COOH+2H2上述反应只有在乙酸浓度低,液体中氢分压也很低时才能完成。
产氢产乙酸细菌可能是绝对厌氧菌或是兼性厌氧菌。
产甲烷细菌
•对绝对厌氧的产甲烷菌的分离和研究,是由于60年代末洪达德(Hungate)开创了绝对厌氧微生物培养技术而得到迅速发展的。
产甲烷菌大致可分为两类,一类主要利用乙酸产生甲烷,另一类数量较少,利用氢和CO2的合成生成甲烷。也有极少量细菌,既能利用乙酸,也能利用氢。
以下是两个典型的产甲烷反应:
利用乙酸:CH3COOH—CH4+CO2
利用H2和CO2:4H2+CO2—CH4+2H20
产甲烷菌都是绝对厌氧细菌,要求生活环境的氧化还原电位在-150〜-400mV范围内。氧和氧化剂对产甲烷菌有很强的毒害作用。
产甲烷菌的增殖速率慢,繁殖世代期长,甚至达4〜6天,因此在一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的控制阶段。
由于产甲烷菌对环境因素的影响较非产甲烷菌(包括发酵细菌和产氢产乙酸细菌)敏感得多,产甲烷反应常是厌氧消化的控制阶段,因此,以下主要讨论对产甲烷菌有影响的各种环境因素。
1、温度条件
•产甲烷菌的温度范围为5-60°C,在35°C和53°C上下可以分别获得较高的消化效率,温度为40-45°C时,厌氧消化效率较低。
各种产甲烷菌的适宜温度区域不一致,而且最适温度范围较小。
根据产甲烷菌适宜温度条件的不同,厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。
①常温厌氧消化,指在自然气温或水温下进行废水厌氧处理的工艺,适宜温度范围10-30C。
②中温消化,适宜温度35-38C,若低于32C或者高于40C,厌氧消化的效率即趋向明显地降低。
③高温厌氧消化,适宜温度为50-55Co
适宜温度有时因其他工艺条件的不同而有某种程度的差异,如反应器内较高的污泥浓度,即较高的微生物酶浓度,则使温度的影响不易显露出来。在一定温度范围内,
温度提高,有机物去除率提高,产气量提高。
一般认为:高温消化比中温消化沼气产量约高一倍。温度的高低不仅影响沼气的产量,而且影响沼气中甲烷的含量和厌氧消化污泥的性质,对不同性质的底物影响程度不同。
2、pH值
产甲烷菌对pH值变化的适应性很差,〜,,厌氧消化会受到严重的抑制,这主要是对产甲烷菌的抑制。
受破坏的厌氧消化体系需要很长的时间才能恢复。
3、氧化还原电位
绝对的厌氧环境是产甲烷菌进行正常活动的基本条件,可以用氧化还原电位表示厌氧反应器中含氧浓度。
研究表明,非产甲烷菌可以在氧化还原电位为+100〜-100mV的环境下进行生理活动,而产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150〜-400mV,培养产甲烷菌的初期,氧化还原电位不能高于-330mV。
4、营养厌氧微生物对碳、氮等营养物质的要求略低于好氧微生物,但大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,为了保证细菌的增殖和活动,还需要补充某些专门的营养,如钾、钠、钙等金属盐类是形成细胞或非细胞的金属络合物所必需的,而镍、铝、钴、钼等微量金属,则可提高若干酶系统的活性,
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