第一篇：7厌氧性细菌练习七
练习七厌氧性细菌
（一）名词解释
1.汹涌发酵2.气性坏疽3.肉毒毒素
（二）填空题
1.厌氧芽胞梭菌主要包括
2.破伤风梭菌芽胞呈形，位于菌体一端，大于菌体宽径，似状。
3.破伤风梭菌经感染，其感染条件是伤口具备，通过产生而致病。
4.破伤风痉挛毒素与脊髓前角细胞和脑干细胞结合，阻断泡的锚泊作用，从而阻止甘氨酸能释放神经介质，使屈肌、伸肌同时强烈收缩，从而发现典型的破伤风症状。
5.接种进行人工自动免疫，用于破伤风的远期预防，注射行人工被动免疫，用于紧急预防或治疗。
6.产气荚膜梭菌是的主要病原菌，此外菌等也可引起气性坏疽。
7.在已知毒物中毒力最强者是若污染食物经口食入而引起
8.在人体正常菌群中的主要成分是，在一定条件下作为泛引起各系统内源性感染，对不敏感，可用抗感染治疗。
（三）单项选择题
1.哪项不是厌氧芽胞梭菌的特点（）
A.均为革兰阳性杆菌B.都能形成芽胞C.都是通过伤口感染
D.均为厌氧菌E.主要分布于土壤
2.破伤风梭菌的形态特征为（）
A.鼓槌状B.分枝状C.膨大呈棒状D.网球拍状E.球杆状
3.破伤风梭菌的致病物质是（）
A.溶血毒素B.红疹毒素C.肠毒素D.杀白细胞素E.痉挛毒素
4.破伤风特异性治疗可应用（）
A.抗生素B.抗毒素C.类毒素D.细菌素E.破伤风疫苗
5.用破伤风抗毒素治疗破伤风的目的是（）
A.解除痉挛B.中和游离的外毒素C.中和与神经细胞结合的外毒素
D.抑制破伤风梭菌生长E.激活补体溶解破伤风梭菌
6.下列哪项不属于产气荚膜梭菌的生物学特性（）
A.G+菌体粗大B.在机体内可形成荚膜C.芽胞位于菌体次极端，大于菌体宽径
D.专性厌氧生长E.能分解糖，产生大量气体
7.能产生细胞毒物质的细菌是（）
A.破伤风梭菌B.产气荚膜梭菌C.肉毒梭菌D.结核分杆菌E.幽门螺杆菌
8.肉毒梭菌引起全身感染的表现为（）
A.菌血症B.败血症C.毒血症D.脓毒血症E.病毒血症
9.在正常人肠道中占绝对优势的细菌是（）
A.大肠杆菌B.变形杆菌C.葡萄球菌D.链球菌E.无芽胞厌氧菌
10.下列不属于无芽胞厌氧菌感染所致的是（）
A.局部炎症B.脓肿C.组织坏死D.食物中毒E.败血症
（四）多项选择题
1.下列属破伤风梭菌特性的是（）,A.为专性厌氧菌B.能形成芽胞C.可用灭活疫苗作特异性预防
D.细菌常侵入血流，并经血扩散E.通过外毒素致病
2.引起气性坏疽的病原菌为（）
A.水肿杆菌B.败毒杆菌C.溶组织杆菌D.产气荚膜梭菌E.肉毒梭菌
3.肉毒梭菌的特点是（）
A.革兰染色阳性，形成芽胞，有荚膜B.肉毒毒素的毒性最强
C.食入含有肉毒毒素的食物致病D.肉毒中毒死亡率高
E.肉毒毒素作用于胆碱能神经末稍，抑制乙酰胆碱的释放
4.芽胞宽于菌体横径的细菌是下述（）
A.破伤风梭菌B.产气荚膜梭菌C.肉毒梭菌D.炭疽杆菌E.白喉杆菌
（五）问答题
1.试述破伤风梭菌的致病条件、致病机制。
2.无芽胞厌氧菌的感染特征包括哪些？
3.简述破伤风的特异性防治原则。
4.比较肉毒梭菌性食物中毒与一般细菌性食物中毒的主要不同。
答案
（一）名词解释（略）
（二）填空题
1.破伤风梭菌产气荚膜梭菌肉毒梭菌2.圆鼓槌
3.伤口厌氧环境破伤风痉挛毒素4.神经介质中间神经元抑制性
5.破伤风类毒素破伤风抗毒素6.气性坏疽水肿杆菌败毒杆菌溶组织杆菌
7.肉毒毒素食物中毒8.无芽胞厌氧菌条件致病菌抗生素甲硝唑
（三）单项选择题
1.C2.A3.E4.B5.B6.C7.B8.C9.E10.D
（四）多项选择题
1.ABE2.ABCD3.BCDE4.AC
（五）问答题（重点）
1.①致病条件：伤口具备厌氧环境，即伤口深而窄，伴有泥土混入及局部坏死组织多、缺血或伴有需氧菌感染；②致病机制：破伤风痉挛毒素与脊髓前角细胞和脑干细胞结合，阻断神经介质小泡的锚泊作用，从而阻止甘氨酸能中间神经元释放抑制性神经介质，使屈肌、伸肌同时强烈收缩，从而出现典型的破伤风症状。
2.感染特征：①发生在口腔、鼻窦、胸腔、腹腔、盆腔和肛门会阴部炎症及深部脓肿；②分泌物带血或呈黑色，有恶臭；③分泌物镜检可见细菌，但有氧培养无菌生长；④在有氧环境血培养阴性的败血症、感染性心内膜炎、脓毒性血栓性静脉炎；⑤用氨基糖甙类抗生素治疗无效者。
3.接种破伤风类毒素，用于远期预防；注射破伤风抗毒素，用于紧急预防或特异性治疗。
4.主要不同是：肉毒梭菌性食物中毒是食入含有肉毒毒素的食物，毒素经消化道吸收，作用于颅神经核和外周神经肌肉接, 头处，阻止乙酰掸碱释放，导致肌肉松弛性麻痹，很少有消化道症状；而一般细菌性食物中毒，是食入被细菌污染的食物而致病，以消化道症状为主。
第二篇：厌氧处理技术调试经验总结
厌氧处理技术调试经验总结
在废水的厌氧生物处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中，不同的微生物的代谢过程相互影响、制约，形成复杂的生态系统，此生态系统在UASB反应系统中直观表现为颗粒污泥。有机物在废水中以悬浮物或胶体的形式存在，它们的厌氧降解过程可分为四个阶段。（1）水解阶段，微生物利用酶将大分子切割成小分子；（2）发酵（或酸化）阶段，小分子有机物被发酵菌利用，在细胞内转化为简单的化合物，这一阶段的主要产物有挥发酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨和硫化氢等；（3）产乙酸阶段，此阶段中上一阶段的产物被进一步转化为乙酸等物质；（4）产甲烷阶段，在此阶段乙酸、氢气、碳酸等被转化为甲烷、二氧化碳。上述四个阶段的进行，大分子有机物被转化为无机物，水质变好，同时微生物得到了生长。UASB升流式厌氧污泥床反应器
升流式厌氧污泥床反应器即UASB其基本特征是在反应器的上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区。污水从底部流入，向上升流至顶部流出，混合液在沉淀区进行固液分离，污泥可自行回流到污泥床区，使污泥床区保持很高的污泥浓度。从构造和功能上划分，UASB反应器主要由进水配水系统、反应区（污泥床区和污泥悬浮层区）、沉淀区、三相分离器、集气排气系统、排泥系统及出水系统和浮渣清除系统组成。其工作的基本原理为：在厌氧状态下，微生物分解有机物产生的沼气在上升过程中产生强烈的搅动，有利于颗粒污泥的形成和维持。废水均匀地进入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，在与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应，经过反应的混合液上升流动进入三相分离器。沼气泡和附着沼气泡的污泥颗粒向反应器顶部上升，上升到气体反射板的底面，沼气泡与污泥絮体脱离。沼气泡则被收集到反应器顶部的集气室，脱气后的污泥颗粒沉降到污泥床，继续参与进水有机物的分解反应。在一定的水力负荷下，绝大部分污泥颗粒能保留在反应区内，使反应区具有足够的污泥量。2．厌氧生物处理的影响因素
（1）温度。厌氧废水处理分为低温、中温和高温三类。迄今大多数厌氧废水处理系统在中温范围运行，在此范围温度每升高10℃，厌氧反应速度约增加一倍。中温工艺以30-40℃最为常见，其最佳处理温度在35-40℃间。高温工艺多在50-60℃间运行。在上述范围内，温度的微小波动（如1-3℃）对厌氧工艺不会有明显影响，但如果温度下降幅度过大（超过5℃），则由于污泥活力的降低，反应器的负荷也应当降低以防止由于过负荷引起反应器酸积累等问题，即我们常说的“酸化”，否则沼气产量会明显下降，甚至停止产生，与此同时挥发酸积累，出水pH下降，COD值升高。注：以上所谓温度指厌氧反应器内温度
（2）pH。厌氧处理的这一pH范围是指反应器内反应区的pH，而不是进液的pH，因为废水进入反应器内，生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进液的pH值。反应器出液的pH一般等于或接近于反应器内的pH。对pH值改变最大的影响因素是酸的形成，特别是乙酸的形成。因此含有大量溶解性碳水化合物（例如糖、淀粉）等废水进入反应器后pH将迅速降低，而己酸化的废水进入反应器后pH将上升。对于含大量蛋白质或氨基酸的废水，由于氨的形成，pH会略上升。反应器出液的pH一般会等于或接近于反应器内的pH。pH值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一，厌氧处理中，水解菌与产酸菌对pH有较大范围的适应性，大多数这类细菌可以在pH为5.0-8.5范围生长良好，一些产酸菌在pH小于5.0时仍可生长。但通常对pH敏感的甲烷菌适宜的生长pH为6.5-7.8，这也是通常情况下厌氧处理所应控制的pH范围。我公司要求厌氧反应器内pH控制在6.8-7.2之间。
进水pH条件失常首先表现在使产甲烷作用受到抑制（表现为沼气产生量降低，出水COD值升高），即使在产酸过程中形成的有机酸不能被正常代谢降解，从而使整个消化过程各个阶段的协调平衡丧失。如果pH持续下降到5以下不仅对产甲烷菌形成毒害，对产酸菌的活动也产生抑制，进而可以使整个厌氧消化过程停滞，而对此过程的恢复将需要大量的时间和人力物力。pH值在短时间内升高过8，一般只要恢复中性，产甲烷菌就能很快恢复活性，整个厌氧处理系统也能恢复正常。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。（3）有机负荷和水力停留时间。有机负荷的变化可体现为进水流量的变化和进水COD值的变化。厌氧处理系统的正常运转取决于产酸和产甲烷速率的相对平衡，有机负荷过高，则产酸率有可能大于产甲烷的用酸率，从而造成挥发酸的积累使pH迅速下降，阻碍产甲烷阶段的正常进行，严重时可导致“酸化”。而且如果有机负荷的提高是由进水量增加而产生的，过高的水力负荷还有可能使厌氧处理系统的污泥流失率大于其增长率，进而影响整个系统的处理效率。水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上升流速来表现出来的。一方面，较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性，从而增加生物污泥与进水有机物之间的接触，提高有机物的去除率。另一方面，为了维持系统中能拥有足够多的污泥，上升流速又不能超过一定限值，通常采用UASB法处理废水时，为形成颗粒污泥，厌氧反应器内的上升流速一般不低于0.5m/h。
（4）悬浮物。悬浮物在反应器污泥中的积累对于UASB系统是不利的。悬浮物使污泥中细菌比例相对减少，因此污泥的活性降低。由于在一定的反应器中内能保持一定量的污泥，悬浮物的积累最终使反应器产甲烷能力和负荷下降。（引：针对于调节池内的浮渣及进入污水处理厂的污水中的悬浮物质我们在日常工作当中需采取必要的措施和手段将其除去）
UASB厌氧反应器启动分为初次启动和二次启动。初次启动指用颗粒污泥以外的其它污泥作为种泥启动的一个UASB厌氧反应器的启动过程。二次启动是指使用颗粒污泥作为种泥对UASB厌氧反应器的启动过程。我们公司现阶段反应的启动方法均为二次启动法。需注意问题如下：
1、进水负荷 二次启动的负荷可以较高，一般情况下最初进液浓度可以达到3000mg/l到5000mg/l，进水一段时间后，待COD去除率达80%以上时，适当提高进水浓度。相应流量不宜过高。我们在厌氧反应器初次启动时提倡低流量、低负荷启动，现二公司二套厌氧反应器采用此种启动方式已经成功。
2、进水悬浮物 进水悬浮物含量不能太高，否则将严重影响厌氧颗粒污泥的形成，其积累量大于微生物的增长量，最终导致厌氧污泥的活性大大下降，因为整个厌氧反应系统的容量是有限的。
3、进水种类的控制 厌氧反应器的进水需严格控制，通过驯化我们可以处理一些难处理的污污水，例如提取的洗柱水，但在整个厌氧反应系统的启动期间，此类水不能进入，否则将大大延长启动时间。在启动过程中我们也应及时了解生产情况，对启动期间的厌氧反应器进水作出相应的选择。有废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。
4、颗粒污泥的观察 启动期间需定期从颗粒污泥取样口提取污泥样品，观察颗粒污泥的生长情况，结合进出水COD值对厌氧反应器的启动情况做出判断。
5、出水pH值 对出水pH值做出相应记录，pH值低于6.8时需及时采取相应补救措施（调整进水负荷、必要时投加纯碱），为启动成功提供保障。
6、产气、污泥洗出情况 及时与热风炉了解沼气的产出情况，产气量小时从进水负荷、温度、颗粒污泥形成三方面进行分析，寻求解决问题的办法。
7、进水温度 控制厌氧反应器内温度在34-38℃之间，通过调节进水温度使24h内温差变化不得超过2℃。
一、污泥颗粒化的意义
颗粒污泥即我们常说的厌氧污泥，它的形成实际上是微生物固定化的一种形式，其外观为具有相对规则的球形或椭圆形黑色颗粒。光学显微镜下观察，颗粒污泥呈多孔结构，表面有一层透明胶状物，其上附着甲烷菌。颗粒污泥靠近外表面部分的细胞密度最大，内部结构松散，粒径大的颗粒污泥内部往往有一个空腔。大而空的颗粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成为新生颗粒污泥的内核，一些大的颗粒污泥还会因内部产生的气体不易释放出去而容易上浮，以至被水流带走，只要量不大，这也为一种正常现象。
厌氧反应器内颗粒污泥形成的过程称之为颗粒污泥化，颗粒污泥化是大多数UASB反应器启动的目标和成功的标志。污泥的颗粒化可以使UASB反应器允许有更高的有机物容积负荷和水力负荷。
厌氧反应器内的颗粒污泥其实是一个完美的微生物水处理系统。这些微生物在厌氧环境中将难降解的有机物转化为甲烷、二氧化碳等气体与水系统分离并实现菌体增殖，通过这种方式污水得到净化。这里面涉及到两类关系极为密切的厌氧菌：产酸菌和产甲烷菌。我们在3月份的培训过程中提到，产酸菌将有机物转化为挥发性有机酸，而产甲烷菌利用这些有机酸把他们转化为甲烷、二氧化碳等气体，这时污水得到净化。在这个过程中，对于净化污水来说，起关键作用的是甲烷菌，而甲烷菌对于环境的变化是相当敏感的，一旦温度、pH、有毒物质侵入、负荷等因素变化，均易引发其活力的下降，导致挥发酸积累，挥发酸积累的直接后果是系统pH下降，如此循环，厌氧反应器开始“酸化”。
二、什么是“酸化”
UASB反应器在运行过程中由于进水负荷、水温、有毒物质进入等原因变化而导致挥发性脂肪酸在厌氧反应器内积累，从而出现产气量减小、出水COD值增加、出水pH值降低的现象，称之为“酸化”。发生“酸化”的反应器其颗粒污泥中的产甲烷菌受到严重抑制，不能将乙酸转化为甲烷，此时系统出水COD值甚至高于进水COD值，厌氧反应器处于瘫痪状态。
三、挥发酸、碱度对厌氧反应器的运行的影响
UASB厌氧反应器启动分为初次启动和二次启动。初次启动指用颗粒污泥以外的其它污泥作为种泥启动的一个UASB厌氧反应器的启动过程。二次启动是指使用颗粒污泥作为种泥对UASB厌氧反应器的启动过程。我们公司现阶段反应的启动方法均为二次启动法。在以往的培训过程中我们着重介绍了进水负荷、反应器内温度、pH值、悬浮物质对厌氧反应器的影响，现将挥发酸（VFA）、碱度在厌氧反应器的运行过程中的作用及对pH值、产气量的影响等问题介绍如下：
1、挥发性脂肪酸 1）VFA简介
挥发性脂肪酸简称挥发酸，英文缩写为VFA，它是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸，如乙酸、丙酸等。挥发酸对甲烷菌的毒性受系统pH值的影响，如果厌氧反应器中的pH值较低，则甲烷菌将不能生长，系统内VFA不能转化为沼气而是继续积累。相反在pH值为7或略高于7时，VFA是相对无毒的。挥发酸在较低pH值下对甲烷菌的毒性是可逆的。在pH值约等于5时，甲烷菌在含VFA的废水中停留长达两月仍可存活，但一般讲，其活性需要在系统pH值恢复正常后几天到几个星期才能够恢复。如果低pH值条件仅维持12h以下，产甲烷活性可在pH值调节之后立即恢复。2）VFA积累产生的原因
厌氧反应器出水VFA是厌氧反应器运行过程中非常重要的参数，出水VFA浓度过高，意味着甲烷菌活力还不够高或环境因素使甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分，积累所致。温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH的波动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的升高反应出来。进水状态稳定时，出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高，但是pH的变化要比VFA的变化迟缓，有时VFA可升高数倍而pH尚没有明显改变。因此从监测出水VFA浓度可快速反映出反应器运行的状况，并因此有利于操作过程及时调节。过负荷是出水VFA升高的原因。因此当出水VFA升高而环境因素（温度、进水pH、出水水质等）没有明显变化时，出水VFA的升高可由降低反应器负荷来调节，过负荷由进水COD浓度或进水流量的升高引起，也会由反应器内污泥过多流失引起。3）VFA与反应器内pH值的关系
在UASB反应器运行过程中，反应器内的pH值应保持在6.5-7.8范围内，并应尽量减少波动。pH值在6.5以下，甲烷菌即已受到抑制，pH值低于6.0时，甲烷菌已严重抑制，反应器内产酸菌呈现优势生长。此时反应器已严重酸化，恢复十分困难。
VFA浓度增高是pH下降的主要原因，虽然pH的检测非常方便，但它的变化比VFA浓度的变化要滞后许多。当甲烷菌活性降低，或因过负荷导致VFA开始积累时，由于废水的缓冲能力，pH值尚没有明显变化，从pH值的监测上尚反映不出潜在的问题。当VFA积累至一定程度时，pH才会有明确变化。因此测定VFA是控制反应器pH降低的有效措施。
当pH值降低较多，一般低于6.5时就应采取应急措施，减少或停止进液，同时继续观察出水pH和VFA。待pH和VFA恢复正常以后，反应器在较低的负荷下运行。进水pH的降低可能是反应器内pH下降的原因，这就要看反应器内碱度的多少，因此如果反应器内pH降低，及时检查进液pH有无改变并监测反应器内碱度也是很必要的。4）厌氧反应器启动、运行过程中需注意与VFA相关的问题
厌氧反应器运转正常的情况下，VFA的浓度小于3mmol/l，但在启动和运行过程中VFA出现一定的波动是正常的，不必太过惊慌。①厌氧反应器启动阶段，当环境因素如出水pH、罐温正常时，出水VFA过高则表时反应器负荷相对于当时的颗粒污泥活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，则应当停止进液，直到反应器内VFA低于3 mmol/l后，再继续以原浓度、负荷进液运行。②厌氧反应器运行阶段，运行负荷的增加可能会导致出水VFA浓度的升高，当出水VFA高于8mmol/l时，不要停止进液但要仔细观察反应器内pH值、COD值的变化防止“酸化”的发生。增大负荷后短时间内，产气量可能会降低，几天后产气量会重新上升，出水VFA浓度也会下降。但如果出水VFA增大到15mmol/l则必须把降至原来水平，并保证反应器内pH不低于6.5，一旦降至6.5以下，则有必要加碱调节pH。
2、碱度 1）碱度简介
碱度不是碱，广义的碱度指的是水中强碱弱酸盐的浓度，它在不同的pH值下的存在形式不同（弱酸跟上的H数目不同），能根据环境释放或吸收H离子，从而起到缓冲溶液中pH变化的作用，使系统内pH波动减小。碱度是不直接参加反应的。碱度是衡量厌氧系统缓冲能力的重要指标，是系统耐pH冲击能力的衡量标准。因此UASB在运行过程中一般都要监测碱度的。操作合理的厌氧反应器碱度一般在2000-4000mg/l，正常范围在1000-5000mg/l。（以上碱度均以CaCO3计）2）碱度对UASB颗粒污泥的影响
碱度对UASB颗粒污泥的影响表现在两个方面：一是对颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥产甲烷活性(SMA)的影响。碱度对颗粒污泥活性的影响主要表现在通过调节pH值(即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小)使得产甲烷菌呈不同的生长活性。在一定的碱度范围内，进水碱度高的反应器污泥颗粒化速度快，但颗粒污泥的SMA低；进水碱度低的反应器其污泥颗粒化速度慢，但颗粒污泥的SMA高。因此，在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当偏高(但不能使反应器的pH＞8.2，这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制)以加速污泥的颗粒化，使反应器快速启动；而在颗粒化过程基本结束时，进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的SMA。几个常见问题
1、厌氧反应器是否极易酸化
厌氧反应器是否极易酸化？回答是否定的。UASB厌氧反应器作为一种高效的水处理设施，其系统自身有着良好的调节系统，在这个调节系统中，起着关键作用的是碳酸氢根离子，即我们通常说的碱度，它的主要作用是调节系统的pH，防止因pH值的变化对产甲烷菌造成影响。因此只要我们科学、合理操作，就可以确保厌氧反应器正常、高效运行。
2、罐温变化
对一个厌氧反应器来说，其操作温度以稳定为宜，波动范围24h内不得超过2℃。水温对微生物的影响很大，对微生物和群体的组成、微生物细胞的增殖，内源代谢过程，对污泥的沉降性能等都有影响。对中温厌氧反应器，应该避免温度超过42℃，因为在这种温度下微生物的衰退速度过大，从而大大降低污泥的活性。此外，在反应器温度偏低时，应根据运行情况及时调整负荷与停留时间，反应器运行仍可稳定，但此时不能充分发挥反应器的处理能力，否则将导致反应器不能正常运行。
罐温的突然变化，易造成沼气中甲烷气体所占比例减少，CO2增多，而且我们可以在厌氧反应器液面看到一些半固半液状且不易破的气泡。
3、进水pH值
在厌氧反应器正常运行时，进水pH值一般在6.0以上。在处理因含有有机酸而使偏低的废水时，正常运行时，进水pH值可偏低，如4~5左右；若处理因含无机酸而使pH值低的废水，应将进水pH值调到6以上。当然具体的控制还要根据反应器的缓冲能力而定，也决定于厌氧反应的驯化程度。
4、厌氧反应器内污泥流失的原因及控制措施
UASB反应器设置了三相分离器，但在污泥结团之前仍带有一定污泥，在启动过程中逐渐将轻质污泥洗出是必要的。污泥颗粒化是一个连续渐进过程，即每次增加负荷都增大其流体流速和沼气产量，从而加强了搅拌筛选作用，小的、轻的颗粒被冲击出反应器，这个过程并不要使大量污泥冲出，要防止污泥过量流失。一般来说，反应器发生污泥流失可分为三种情况：1）污泥悬浮层顶部保持在反应器出水堰口以下，污泥的流失量将低于其增殖量。2）在稳定负荷条件下，污泥悬浮层可能上升到出水堰口处，这时应及时排放剩余污泥。3）由于冲击负荷及水质条件突然恶化（如负荷突然增大等）要导致污泥床的过度膨胀。在这种情况下污泥可能出现暂时性大量流失。
控制反应器的有机负荷是控制污泥过量流失的主要办法。提高污泥的沉降性能是防止污泥流失的根本途径，但需要一个过程。为了减少出水带走的厌氧污泥，因此公司UASB厌氧反应器后设置了初沉池。设置初沉池的好处在于：①可以加速反应器内污泥积累，缩短启动时间；②去除出水悬浮物，提高出水水质；③在反应器发生冲击而使污泥大量上浮时，可回收流失污泥，保持工艺的稳定性；④减少污泥排放量。
5、颗粒污泥的搅拌
UASB厌氧反应器内颗粒污泥与污水中有机物质的充分接触使其具有了很高的水处理效率。“充分接触”的前提需要很好的搅拌作用。UASB厌氧反应器在运行过程中这种搅拌作用主要来自两个方面，一是污水在厌氧反应器内向上流动过程中产生的搅动作用，二是颗粒污泥中产甲烷菌产出气体过程中产生的搅动作用。可以理解的是由污水流动产生的搅动作用方向是单一的，只是向上的，而由沼气产生的搅动作用方向则是多样的，更利于颗粒污泥与污水中有机物质的接触。因此我们在运行过程中应注意保证厌氧反应器正常运行，否则光靠大流量的冲击来达到搅拌的作用往往事与愿违，而且造成厌氧反应器负荷的波动。
第三篇：废水技术简报厌氧塘2
废水技术简报
厌氧塘
概述
厌氧塘是一个深蓄水、基本上没有溶解氧、在厌氧条件反应的池塘。这个工艺一般需要深的土制凹地,使用这样的池塘作为厌氧预处理系统。
厌氧塘不需要爆气、加热、或搅拌。厌氧塘的一般深度要大于8英尺，或者更深，这样的深度能减少地表氧气扩散的影响,使厌氧条件下才能更有利。在这方面,厌氧塘不同于好氧或兼性塘, 厌氧塘工艺类似于一个单级未加热的厌氧消化工艺，除了厌氧塘在一个开放的土制的凹地。此外,传统的消化器通常用于处理工艺中的污泥稳定,而厌氧塘通常用于原废水的预处理。预处理包括可沉降固体的分离,固体的消解和液体部分的处理。
厌氧塘通常用于两个主要的用途: 1)高强度工业废水的预处理。
2)市政污水的预处理过程是初步沉淀悬浮的固体颗粒物。
厌氧塘尤为有效作为高强度有机废水的预处理。应用包括工业废水和农村社区,大量的的有机负荷是来源于工业。生化需氧量(BOD)的去除率可达60%。由于残留高水平厌氧副产物，所以其出水不能直接排放。厌氧塘在很多情况下不适用,因为土地需求、环境条件的敏感性,和恶臭。此外,厌氧过程可能需要长的停留时间,特别是在寒冷的气候条件下,厌氧细菌在低于15°c的情况下不起作用,厌氧塘并不广泛用于美国北部的市政污水处理。
工艺
厌氧塘是一个很深的土制凹地，它有足够的容积，用来沉降可沉降的固体,消化污泥和厌氧降解一些可溶性有机基质。原废水进入池塘底部并且与污泥层中的活性微生物质进行混合。厌氧条件下, 除了浅表层剩余的未消化的油脂和浮渣外，其他的都比较集中,有时曝气是为了控制表面的气味。如果不提供表面曝气，将会开发不透水的地层，地层把气味和热量保留下来。排水管道位于进水管道对面附近。
出水不适合排放到受纳水体中。紧随其后的需氧厌氧塘或兼性厌氧塘以提供必要的治理。
厌氧塘通常置于粗格栅之后，并有一个巴歇尔水槽来记录流入氧化塘中的流量。有盖的可以用来捕获和收集工艺中产生的甲烷气体，可用于其他地方,但这不是一个常见的做法。
微生物学
厌氧微生物在没有溶解氧的情况下可以将有机物质转化成稳定的产物，如二氧化碳和甲烷。降解过程包括两个独立但相互关联的阶段:酸形成和甲烷生产。
在酸形成阶段,细菌将复杂的有机化合物(碳水化合物、脂肪、蛋白质)转化成简单的有机化合物主要有短链挥发性有机酸(乙酸、丙酸、乳酸)。厌氧细菌参与的这个阶段称为“产酸”,分为非产甲烷微生物。在这个阶段,几乎没有的化学需氧量(COD)或生物需氧量的减少,因为许多微生物可以利用短链脂肪酸、醇等,从而产生氧气需求。
甲烷生产阶段涉及一个中间步骤。首先,细菌将短链有机酸转化成乙酸、氢气、和二氧化碳，这中间的过程称为产氢产酸阶段随后,一些称为“产甲烷”的严格厌氧产甲烷细菌微生物)将乙酸、氢气、甲烷和二氧化碳转化为天然气(甲烷)，通过两个主要的途径完成的，这个过程称为甲烷生成。在这阶段,会出现废物稳定时,就代表的甲烷气体的形成。这两个主要的途径甲烷形成:
1)醋酸分解形成甲烷和二氧化碳: CH3COOH——＞CH4 + CO2 2)二氧化碳,氢气形成甲烷: CO2 + 4H2——＞CH4 + 2 H2O 相平衡
当系统工作正常时,这两个降解阶段同时发生动态平衡。即挥发性有机酸是转化为甲烷的速率与复杂的有机分子形成这些有机酸的速率是相同的。基质浓度和温度小范围的变化都会给产甲烷菌的生长速率和代谢速率带来不利的影响, 但是产酸菌的活动可以忍受宽范围的条件。工艺受到冲击负荷或温度压力波动影响时, 产甲烷菌的活动就会比产酸菌慢，整个机制就会出现不平衡，中间产物有机酸的积累会导致pH下降。结果,产甲烷菌进一步抑制导致这个过程因没有采取正确的措施最终失败。为此,产甲烷阶段是限速步骤的和不可被抑制的条件。厌氧塘的设计工作,它必须基于这些微生物的限制特点。
建立和维持相平衡
系统必须在产甲烷菌性能的条件下运行。理想情况下,温度应该维持在2510年),这取决于惰性材料的数量和温度。每年的污泥深度应该是确定的。表1描述了甲烷形成的最优和最差的反应范围。除了反应速率外这些特定的范围将减小甲烷的形成速率。
成本
一个厌氧塘于成本有关的主要构造是土地的成本,土方工程的附属物,需要的服务设施,开挖成本。在成本中路堤,压实、衬里、便道和管道和泵也需要被考虑，运行成本和电力需求的费用是最小的。
表格3 设计标准
准则 范围
最佳水温（c）30-35市政工程 PH 6.6-7.8 有机负荷 0.0418.7磅/发生/ d((温度)
反应时间 1到50天(温度)表面积 0.2-0.8公顷
深度 2.4-6.0米（8-20英尺）来源:梅特卡夫&艾迪,Inc.,1991。
表4 五日生化反应的时间和温度
温度(deg.C)反应时间（d）BOD 还原（%）10 5 50 10-15 4-5 30-40 15-20 2-3 40-50 20-25 1-2 40-60 25-30 1-2 60-80 资料来源:世界卫生组织,1987年。
第四篇：第七章：污水的厌氧生物处理
七章污水的厌氧生物处理
人们有目的地利用厌氧生物处理法已有近百年的历史。由于传统的厌氧法存在水力停留时间长、有机负荷率低等缺点，在过去很长一段时间里，没有得到广泛采用。它仅限于处理污水厂的污泥、粪便等。在废水处理方面，几乎都是采用好氧生物处理。近二十多年来，世界上的能源问题突出，而随着生物学、生物化学等学科的发展和工程实践经验的积累，不断开发出新的厌氧处理工艺和构筑物，克服了传统工艺的缺点，使得这一处理技术的理论和实践都有了很大进步，使它在处理高浓度有机废水方面取得了良好的效果和经济效益。
第一节厌氧生物处理的基本原理
传统上，污泥在脱水作最后处置前进行厌氧处理，称污泥消化，“消化”也常作为厌氧处理的简称。早期的厌氧处理研究都针对污泥消化。
污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称为消化。对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；整个过程历时半年以上。第一阶段最显著的特征是液态污泥的pH值迅速下降，不到10d，降到最低值(即使在室温下，露在空气中的食物几天内就变馊发酸)，所以，称酸化阶段更为合适。污泥中的固态有机物主要是天然高分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等，在无氧环境中降解时，转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和CO2、H2、NH3、H2S等气体分子，气体大多溶解在泥液中。转化产物中有机酸是主体，在一个月左右，达到最高值。低pH值有抑制细菌生长的作用，NH3的溶解产物NH4OH有中和作用，经过长时间的酸化阶段，pH值回升后，进入气化阶段。气体类似沼泽散发的气体，可称消化气，主体是CH4，因此气化阶段常称甲烷化阶段，与酸化阶段相应。CO2也相当多，还有微量H2S。参与消化的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌，已经证实的已有80多种。
1967年，Bryant报告认为消化经历四个阶段：先是水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶所水解；第二阶段是酸化；在进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化，称乙酸化阶段；第四阶段是甲烷化阶段。然而甲烷化效率很高的甲烷八叠球菌能够代谢甲醇，乙酸和CO2为甲烷。
以上的过程可以用图15—1表示。
在工程技术上，研究甲烷细菌的通性是重要的，这将有助于打破厌氧生物处理过程分阶段的现象，从而最大限度地缩短处理过程的历时。经验和研究表明，pH值和温度是影响甲烷细菌生长的两个重要环境因素。pH值应在6.8～7.2之间。在35℃~38℃和52℃~55℃各有一个最适温度。
污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱度中和有机酸，其pH值有可能维持在6.8之上，酸化和甲烷化两大类细菌就有可能共存，从而消除分阶段现象。此外，消化池池液的充分混合对调整pH值也是必要的。
从液温看，消化可在中温(35℃～38℃)进行(称中温消化)，也可在高温(52℃~55℃)进行(称高温消化)。但后者需要的热量比前者要高很多。
近年，打破了好氧处理和厌氧处理绝然分立的传统观念，开发了好氧技术和厌氧技术联合运用的方法，大大推进了生物处理技术的研究和应用。
Bryant在分离培养奥氏杆菌的研究中，发现长期来被称为Methanobacterium Omelianskii的奥氏杆菌实际上是由两株生理功能不同的细菌组成，一株为M．S．，另一株为M．OH。奥氏杆菌并不象人们以前认为的能简单地直接利用产酸阶段的产物乙醇，而必须先在M．S．的作用下使乙醇氧化为乙酸放出H2，然后M．OH．利用产生的H2还原CO2产生甲烷。
Bryant的研究明确和突出了产乙酸细菌和产甲烷细菌之间严格的共生关系。如果奥氏杆菌M．OH．受到抑制，则H2就会积累，反过来会使M．S．亦受到抑制。同样，如M．S．受到抑制，则不会产生乙酸和还原CO2所需的H2。McCarty的研究表明，复杂有机物的绝大部分(72％的COD)是经过乙酸生成甲烷的。研究这种共生关系对于厌氧工艺的改进有实际意义。因此有人提出，考虑到这种共生关系，反应器中的剪切力要注意控制，不能在系统内进行连续的剧烈搅拌。前联邦德国一个果胶厂废水厌氧处理装置的运行实践也证实，当采用低速循环泵代替高速泵进行搅拌时，处理效果就会提高。
硫弧菌(硫酸还原细菌)也具有与产乙酸细菌相类似的作用，能将乳酸、2-2-丙酮酸和乙醇转化为H2、CO2和乙酸。但在含硫无机物(SO4、SO3)存在时，它将优先还原
2-2-2-2-SO4和SO3，产生H2S，形成与甲烷细菌对基质的竞争。因此，当厌氧处理系统中SO4、SO3浓度过高时，产甲烷过程就会受到抑制。消化气中CO2成份提高，并含有较多的H2S。H2S对甲烷细菌的毒害作用更进一步影响整个系统的正常工作。
甲烷细菌是专性厌氧的。目前已从纯培养中分离出数十种甲烷细菌。它们在形态上有明显的差别，但在细胞壁的结构方面有许多相似之处。值得提出的是甲烷八叠球菌，它的效率高，能利用甲醇、乙酸和CO2作为基质。
与产酸菌相比，甲烷细菌对温度、pH值、有毒物质等更为敏感。甲烷细菌对温度的变化很敏感，因此要保持温度的恒定。通常采用的厌氧处理的温度一般选择在中温(35～38℃)或高温(52～55℃)。甲烷细菌要求的pH值严格控制在6.8—7.2。
基质的组成也直接影响厌氧处理的效率和微生物的增长，但与好氧法相比，对废水中N、P的含量要求低。有资料报导，只要达到COD：N：P：800：5：1即足够。
厌氧法为什么有机负荷率低，需要的停留时间长?这是由有机物厌氧分解的反应所决定的。与好氧法相比，厌氧法的降解较不彻底，放出热量少，反应速度低(与好氧法相比，在相同时，要相差一个数量级)。要克服这些缺点，最主要的方法应是增加参加反应的微生物数量(浓度)和提高反应时的温度。但要提高反应温度，就要消耗能量(而水的比热又很大)。因此，厌氧生物处理法目前还主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理。
第二节污水的厌氧生物处理方法
最早的厌氧生物处理构筑物是化粪池，近年开发的有厌氧生物滤池、厌氧接触法，上流式厌氧污泥床反应器，分段消化法等。
一、化粪池
化粪池用于处理来自厕所的粪便污水。曾广泛用于不设污水厂的合流制排水系统。尚可用于郊区的别墅式建筑。
图15—2示化粪池的一种构造方式。污水进入第一室，水中悬浮物或沉于池底、或浮于池面；池水一般分为三层，上层为浮渣层，下层为污泥层，中间为水流。然后，污水进入第二室，阻拦底泥和浮渣流出池子。污水在池内的停留时间一般为12～24h。污泥在池内进行厌氧消化，一般半年左右清除一次。出水不能直接排放水体。常在绿地下设渗水系统，排除化粪池出水。
二、厌氧生物滤池
厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，如图15—3所示，污水从池底进入，从池顶排出。微生物附着生长在滤料上，平均停留时间可长达100d左右。滤料可采用拳状石质滤料，如碎石、卵石等，粒径在40mm左右，也可使用塑料填料。塑料填料具有较高的空隙率，重量也轻，但价格较贵。
根据对一些有机废水的试验结果，当温度在25℃～35℃时，在使用拳状滤料时，体积
33负荷率可达到3～6kgCOD/m﹒d；在使用塑料填料时，体积负荷率可达到3～10kgCOD/m﹒d。
表15—1是某制药废水小型试验的结果。废水在进人滤池前先用NaOH调节pH值至6.8，并补充养料N和P。在连续运行的六个月内，没有排放污泥。
厌氧生物滤池的主要优点是：处理能力较高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便等。它的主要缺点是；滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚。堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用。
三、厌氧接触法
对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，其流程见图15—4。废水先进人混合接触池(消化池)与回流的厌氧污泥相混合，然后经真空脱气器而流人沉淀池。接触池中的污泥浓度要求很高，在12 000～15 000mg／L左右，因此污泥回流量很大，一般是废水流量的2～3倍。
厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方法，(BOD5约1 000～1 800mg／L)在中温消化时，经过6～12h(以废水人流量计)消化，BOD5去除率可达90％以上。
四、上流式厌氧污泥床反应器
上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是由荷兰的Lettinga教授等在1972年研制，于1977年开发的。如图15—5，废水自下而上地通过厌氧污泥床反应器。在反应器的底部有一个高浓度(可达60~80g／L)、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里被转化为CH4和CO2。由于气态产物(消化气)的搅动和气泡粘附污泥，在污泥层之上形成一个污泥悬浮层。反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。由于在反应器内保留了大量厌氧污泥，使反应器的负荷能力很大。对一般的高浓度有机废水，当水温在30℃左右时，负荷率可达
310～20kg(COD)／m﹒d。
试验结果表明，良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌，能适应负荷冲击和温度与pH的变化。它是一种有发展前途的厌氧处理设备。
五、分段厌氧处理法、根据消化可分阶段进行的事实，研究开发了二段式厌氧处理法，将水解酸化过程和甲烷化过程分开在两个反应器内进行，以使两类微生物都能在各自的最适条件下生长繁殖。第一段的功能是：水解和液化固态有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态物质。第二段的功能是：保持严格的厌氧条件和pH值，以利于甲烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。
二段式厌氧处理法的流程尚无定式，可以采用不同构筑物予以组合。例如对悬浮物高的工业废水，采用厌氧接触法与上流式厌氧污泥床反应器串联的组合已经有成功的经验，其流程如图15—6。二段式厌氧处理法具有运行稳定可靠，能承受pH值、毒物等的冲击，有机负荷率高，消化气中甲烷含量高等特点；但这种方法也有设备较多，流程和操作复杂等缺陷。研究表明，二段式并不是对各种废水都能提高负荷率。例如，对于固态有机物低的废水，不论用一段法或二段法，负荷率和效果都差不多。
前联邦德国汉诺威大学给水排水研究所在中试规模上采用二段厌氧处理法处理小麦淀粉废水。他们采用混和接触池(无污泥回流)和厌氧滤池分别作为酸化池，又采用厌氧滤池、厌氧接触法和上流式厌氧污泥床反应器分别作为甲烷化阶段反应器进行了比较试验。酸化阶段的温度为30℃，甲烷化阶段的温度为35℃～37℃。接种用的污泥是城市污水厂消化污泥。试验结果见表15—3。
采用混和接触池或厌氧滤池作为酸化反应器，效果无明显差别，得到最佳酸化产物的条
3件是：停留时间0.8～1.5d，此时，pH值为3.6～4.0，COD负荷率为25～50kgCOD／m〃d。
酸化出水可不经中和直接进入第二段甲烷化。作为甲烷化反应器的厌氧滤池有两个，一个用
23塑料填料填充75％，填料的比表面积为150m／m；另一个仅用塑料填料填充上部25％。经
过四个月的运行，厌氧滤池的运行情况比混合接触池和上流式厌氧污泥床反应器好。后两个反应器，由于产气量过高，大量污泥上浮带出，无法继续运行而停止(上流式厌氧污泥床模型的构造设计可能存在问题)。
因此，究竟采用什么样的反应器以及如何组合，要根据具体的水质等情况而定。
第三节厌氧生物处理法的设计
厌氧生物处理系统的设计包括；流程和设备的选择；反应器和构筑物的构造和容积的确定；需热量的计算和搅拌设备的设计等。
第四节厌氧和好氧技术的联合运用
近年，水处理工作者打破传统，联合好氧和厌氧技术以处理废水，取得了很突出的效果。有些废水，含有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过好氧菌进一步降解。相当成功的例子是印染废水的处理。近年来，由于新型纺织纤维的开发和各种新型染料和助剂的应用，纺织印染厂的工业废水变得很难用传统的好氧生物法处理了。中国纺织设计研究院等研究、开发的厌氧--好氧联用工艺，为难于生物降解的纺织印染废水处理提供了成功的经验。
采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达到生物脱氮的目的(A／O法)。在生产实践
A／O法的污水厂同时有脱磷效果，于是，各种联合运用厌氧一缺氧一好
氧反应器的研究广泛开展，出现了厌氧一缺氧一好氧法(A／A／O法)和缺氧一厌氧一好氧法(倒置A／A／O法)，可以在去除BOD、COD的同时，达到脱氮、除磷的效果。
第五篇：城市生活有机垃圾厌氧消化技术进展
城市生活有机垃圾厌氧消化技术进展
（一）1．概况
目前我国城市生活有机垃圾的处理问题仍然是一项技术难题，进行好氧堆肥的运行成本高，而且肥料质量难以保证；进行填埋会产生大量的渗沥液及恶臭问题。而在欧洲，通常是采用厌氧消化技术处理有机垃圾的。有机垃圾固含率在30%～40%，含有溶解性物质（如糖、淀粉、氨基酸等有机酸）、纤维素。脂肪、蛋白质等物质，因此可以采用生化方法进行降解。厌氧反应是指在没有溶解氧和硝酸盐氮的条件下，微生物将有机物转化为甲烷、二氧化碳、无机营养物质和腐殖质的过程。厌氧生物处理的优点主要有：工艺稳定、运行简单、减少剩余污泥处置费用，具有生态和经济上的优点。在废水处理中，厌氧消化具有悠久的历史，目前应用最广泛的升流式厌氧污泥床(UASB），占67％左右，并子已开发了第二代高效厌氧处理系统，如厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB)工艺。而在有机垃圾处理中，厌氧消化的发展是从20世纪70年代能源危机开始的，特别是近20年发展速度很快。最近研究表明，在过去9年中，采用厌氧消化技术来处理城市团体垃圾的处理厂增加了750%。德国、瑞士、丹麦等西欧国家处于技术领先地位，并已经将此项技术成功地市场化，出现了像德国的Haase工程公司、瑞士Kompogas公司、比利时Organic Waste Systems公司等著名的工程公司。据统计，在德国大约有520座厌氧消化反应器，其中用于城市垃圾处理的大约有49座。相比较而言，美国、加拿大在制定基本政策制度以促进厌氧消化市场化方面还有较大差距。厌氧反应器组成：密闭反应器、搅拌系统、加热系统和固液气三相分离系统。按照厌氧反应器的操作条件如进料的固含率、运行温度等可分类以下：
1.1按照固含率可分为湿式、干式
湿式：垃圾固含率10%～15％。
干式：垃圾固含率20%～40%。
湿式单级发酵系统与在废水处理中应用了几十年的污泥厌氧稳定化处理技术相似，但是在实际设计中有很多问题需要考虑：特别是对于机械分选的城市生活垃圾，分选去除粗糙的硬垃圾、将垃圾调成充分连续的浆状的预处理过程非常复杂，为达到既去除杂质，又保证有机垃圾进入正常地处理，需要采用过滤、粉碎、筛分等复杂的处理单元（Farneti，1999）。这些预处理过程会导致15%～25%的挥发性固体损失。
浆状垃圾并不能保持均匀的连续性，因为在消化过程中重物质沉降，轻物质形成浮渣层，导致在反应器中形成了三种明显不同密度的物质层。重物质在反应器底部聚集可能破坏搅拌器，因此必须通过特殊设计的水力旋流分离器或者粉碎机去除。干式发酵系统的难点在于：其一，生物反应在高固含率条件下进行；其二，输送、搅拌固体流。但是在法国、德国已经证明对于机械分选的城市生活有机垃圾的发酵采用干式系统是可靠的。Dranco工艺中，消化的垃圾从反应器底部回流至顶部。垃圾固含率范围20%～50%。Kompogas工艺的工作方式相似，只是采用水平式圆柱形反应器，内部通过缓慢转动的桨板使垃圾均质化，系统需要将垃圾固含率调到大约23%。而Valorga工艺显著不同，同为在圆柱形反应器中水平塞式流是循环的，垃圾搅拌是通过底部高压生物气的射流而实现的（Frrteau de Laclos et al）。Valorg工艺优点是不需要用消化后的垃圾
来稀释新鲜垃圾，缺点是气体喷嘴容易堵塞，维护比较困难。Valorga工艺产生的水回流使反应器内保持30%的固含率，且艺能单独处理湿垃圾，因为在固含率20%以下时重物质在反应器内发生沉降。
1.2按照阶段数可分为单级、多级。
目前，工业上一般用单级系统，因为设计简单、一般不会发生技术故障。并且对于大部分有机垃圾而言，只要设计合理、操作适当，单级系统具有与多级系统相同的效能。
1.3按照进料方式分为序批式、连续式。
序批式：消化罐进料、接种后密闭直至完全降解。之后，消化罐清空，并进行下一批进料。连续式：消化罐连续进料，完全分解的物质连续从消化罐底部取出。
不同类型的厌氧反应器在市场中占的份额也不同：中温消化、高温消化都是可行的技术，实际运行的处理厂，中温消化占62％；湿式、干式系统各占一半；而单级消化、两相消化的比重相差大，其中两相消化占10.6%（DeBaere，1999比利时有机垃圾系统公司（Organnic Waste Systems N.V）。
考虑到工业化的处理厂处理量大多为2500t/a•（吨／年，下同）以上，所以下面主要对大型有机垃圾处理厂的厌氧消化工艺进行分类介绍。
2.工艺及实例
2.1湿式连续单级发醉系统
2.1.1 JVV oy工艺－德国Bottrop处理厂
Ecotech公司在德国柏林建造了处理量30，000t/a的有机垃圾处理厂。工流程图图2。分类收集的垃圾经过预粉碎阶段和磁选后，进人滚筒筛，分选出有机垃圾与可燃垃圾。可燃垃圾进入流化床焚烧炉，剩余的有机垃圾进入垃圾池，再加水调节固含率至15％。分离出惰性杂质后，通过泵将垃圾输送到厌氧消化器。
系统包含两个平行生产线。厌氧消化温度为35℃，固体停留时间15-20d。（此工艺也可以在55℃进行高温消化）。单个消化器容积可达5000m3。反应物质通过生物气混和搅拌。有机物质经发醉后，再进行巴斯德消毒（70℃，30min)就得到了卫生的肥料。
2.1.2 BTA工艺－德国Bavaria处理厂
BTA工艺是由造纸技术发展而来，能处理城市生活有机垃圾、有机商业垃圾（如食品业等）和农业垃圾，是一种成熟工艺，包括单级和多级工艺。
在德国、澳大利亚大约有10个处理量在2000t/a以上的采用BTA技术的单级发酵垃圾处理厂正在运行。如德国Bavaria处理厂，处理能力15000t/a。
2.2湿式连续多级发醉系统
多级工艺原理：按照消化过若翰勺规律，有机垃圾分别在不同的反应器内进行酸化水解、产甲烷。首先将垃圾通过固液
分离机分为固体和液体，液体部分直接进人产甲烷阶段反应器进行消化1－2d；固体部分进人水解池，2－4d以后垃圾再经过分离，再使液体进入产甲烷阶段反应器。经过消化，大约60%-70%的有机物质转化为生物气。
2.2.1 BTA工艺－丹麦Helsingor BTA/carlbro处理厂
丹麦Helsipgor BTA/carl bro处理厂即采用此项工艺，本厂建于1993年，处理分类收集的生活垃圾，处理量 20,000t/a。分类收集的垃圾先送到垃圾仓，再经过破袋、破碎、打浆、巴斯德消毒。这样，垃圾分为液体、固体部分：液体进入消化罐；而固体进入水解池，在水解池中固体分解为有机酸，池内的液体再送入消化罐。
Helsingor垃圾处理厂每年产生大约300万m3生物气，用于热电联产。垃圾处理厂配有换热器，可以用厌氧过程中产生的沼气来在预处理阶段加热垃圾。
2.2.2 TBW Biocomp工艺－德国Thronhofen处理厂
Thronhofen垃圾处理厂从1996年开始运营，处理能力13,000t/a，处理分类收集的有机垃圾和农业中的液态垃圾。Biocmp工艺是堆肥、发酵的结合。垃圾先经过滚动筛，分离出粗垃圾去堆肥，细垃圾去消化罐。再用手选来去除无机物，用磁选去除废铁。细的有机物质经过破碎机破碎后，加水稀释，使固含率为10%。接着混合物送到贮存池，中温（35℃）反应池（采用桨板搅拌。停留时间14d）。从一级消化池底部取出的活性污泥送入二级上向流高温（55℃）消化池，水力停留时间14d。经过高温消化后，大约60%的有机物质转化为生物气。
2.3干式单级发醉系统
2.3.1 Biocel工艺－荷兰Ielystad处理厂
Biocel工艺是中温干式序批式有机垃圾厌氧消化技术，处于发展阶段。
荷兰 lelystad处理厂，处理量50000t/a，反应器内垃圾固含率30%-40％，消化温度35-40℃，固体停留时间最少10d。
2.3.2 Dranco工艺－比利时Brecht处理厂
Dranco(Dry Anaerobic Composting）工艺是比利时有机垃圾系统公司（Organic Waste Systems）开发的，是一项成熟工艺。工艺的主要单元是单级高温反应器，负荷l0kgCOD/(m3d)，温度50-5890，停留时间为20d(15-30d)，生物气产量100-200m3/t垃圾，发电量170-350kwh/t垃圾。进料的固体浓度在15%-40%范围内。有机垃圾系统公司已开发出Dranco-Sep工艺，可在固含率5%-20%范围内操作。
欧洲现在至少有4座Dranco工艺大型垃圾处理厂，处理能力为11，000t/a到35,000t/a。在比利时北部Brecht的处理厂采用的就是本工艺，处理能力12，000t/a。有机垃圾先经过手工分选、切碎，筛分以去除大颗粒，用磁选分离金属物质，加水混和，接着送入808m3的消化器中。消化器的新鲜物料投配率为5%。消化液经过好氧塘处理之后，排放到当地污水处理厂。消化后的垃圾利用脱水机脱水至固含率55%，而经过好氧稳定两周，即可得到卫生、稳定化的肥料。
2.3.3瑞士Kompogas工艺
本工艺是干式、高温厌氧消化技术，由瑞士Kom-pogas AG公司开发，处于发展阶段。目前，在瑞士、日本等国家建立
大约18个垃圾处理厂，其中年处理量10,000t/a以上的有12个。
有机垃圾首先经过预处理达到以下要求：固含率（DS)30%-45%，挥发性固体含量(VS)55%-75%（of DS)。粒径<40mm，pH4.5-7，凯氏氮<4g/kg，C/N>18。然后进入水平的厌氧反应器进行高温消化。消化后的产物含水率高，首先进行脱水，压缩饼送到堆肥阶段进行好氧稳定化，脱出的水用于加湿进料或作为液态肥料。产生的生物气效益：10，000吨有机垃圾可产生118万Nm3 KOMPO-GAS气体，其中蕴含的总能量为684万kwh，相当于71万升柴油，可供车辆行驶1000万km。
2.3.4法国Valorga工艺
本工艺是由法国Steinmueller Valorga Sarl公司开发，采用垂直的圆柱形消化器，是一项成熟工艺。反应器内垃圾固含率25%-35%，停留时间14-28d，产气量80-180Nm3/t。消化后的固体稳定化需要进行14d的好氧堆肥。
目前已建成的处理厂有：法国Amiens处理厂（处理能力：85，000t/a）；德国Engelskirchen处理厂（处理能力：35，000t/a)、Freiberg处理厂（处理能力：36，000t/a）；比利时Mons处理厂（处理能力：58，700t/a)；瑞士Geneva处理厂（处理能力：10，000t/a)；西班牙CadiZ处理厂（处理能力：210，000t/a)等。
2.4其他新工艺
目前美国、德国等国家正在积极地进行城市生活有机垃圾的厌氧消化技术研究，其内容主要包括以下工艺：●序批式厌氧堆肥工艺（SEBAC，orLeach-BedProcess）（美国）
●干式厌氧消化＋好氧堆肥（美国）
●半干式厌氧消化＋好氧堆肥（意大利）
●渗沥液床两相厌氧消化（英国）
●两相厌氧消化（德国）
●有机垃圾处理工艺（Biowaste Process）（丹麦）
●干式厌氧消化＋好氧堆肥（美国）
●厌氧固体消化器（APS-Digester）（美国）
可以预见将来厌氧消化技术会取得飞跃的发展，在工程中的应用也会越来越广泛。
3结论
目前，厌氧消化技术在世界各地广泛应用，大部分处理城市生活有机垃圾的厂处理量在2500t/a以上。而在我国尚无采用这样的大型处理厂，可能是因为厌氧消化的投资成本比好氧堆肥要高，一般多1.2-1.5倍。但考虑到有机垃圾厌氧消化处理的良好经济效益（生物气用来发电或供热以及优质卫生的肥料），每吨垃圾的处理费用与传统的好氧堆肥相当（JMa-ta-Alvarez et al，1999）。并且厌氧消化具有良好的环境效益：与好氧堆肥相比占地少，大大减少了温室气体(CO2、CH4）、臭气的排放等。从生命周期观点看，厌氧消化比其他的处理方式更经济。因此，在我国厌氧消化工艺是一项具有很有前景的有机垃圾处理技术。
点击咨询 