污水厌氧生物处理基本原理

A. 生物处理法的基本原理

污水生物处理时微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。微生物代谢由分解代谢（异化）和合成代谢（同化）两个过程组成，是物质在微生物细胞内发生一系列复杂生化反应的总称。微生物可以利用污水中大部分有机物和部分无机物作为营养源，这些可被微生物利用的物质，通常称之为底物或基质。或者更确切地说，一切在生物体内通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质都被称为底物。
分解代谢是微生物在利用底物的过程中，一部分底物在酶的催化作用下降解并同时释放能量的过程，这个过程也称作生物氧化。合成代谢是微生物利用一部分底物或分解代谢过程中产生的中间产物，在合成酶的作用下合成微生物细胞的过程，合成代谢所需要的能量是由分解代谢提供。污水生物处理过程中有机物的生物降解实际上是微生物将有机物作为底物进行分解代谢获取能量的过程。不同类型微生物进行分解代谢所利用的底物是不同的，异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机物。
有机底物的生物氧化主要以脱氢（包括失电子）的方式实现，底物氧化后脱下的氢可以表示为：
2H → 2H+ + 2e-
根据氧化还原反应中最终电子受体的不同，分解代谢可分为发酵和呼吸两种类型，呼吸又可分为好氧呼吸和缺氧呼吸两种方式。

B. 污水厌氧处理的微生物学原理是什么污泥厌氧消化和污水厌氧处理有何异同

污水厌氧处理原理：通过厌氧微生物的新陈代谢，将有机物进行生物转化，生成沼气和二氧化碳，从而达到净化水质的目的。
污泥厌氧消化和污水厌氧处理比较：都是利用厌氧微生物进行的生物转化过程，只不过处理的对象不同而已。污泥厌氧消化对象是剩余活性污泥（细菌），而污水厌氧处理的对象是污水中的不溶性和溶解性有机物。

C. 污水厌氧生物处理的机理

三阶段理论：
1、水解发酵阶段. 复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下,首先被分解成简单的有机物,如纤维素经水解转化成较简单的糖类；蛋白质转化成较简单的氨基酸；脂类转化成脂肪酸和甘油等.继而这些简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类.
2、产氢产乙酸阶段.产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物,如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢,并有二氧化碳产生.
3、产甲烷阶段. 在该阶段中,产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、氢气和二氧化碳等转化为甲烷.

D. 污水厌氧生物处理的机理

三阶段理论：
1、水解发酵阶段。 复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被回分解成简单的有机物，答如纤维素经水解转化成较简单的糖类；蛋白质转化成较简单的氨基酸；脂类转化成脂肪酸和甘油等。继而这些简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类。
2、产氢产乙酸阶段。产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有二氧化碳产生。
3、产甲烷阶段。 在该阶段中，产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、氢气和二氧化碳等转化为甲烷。

E. 简述有机污水厌氧生物处理过程的机理

根据厌氧四阶段来解释
（1）第一阶段:水解、发酵阶段（发酵性细菌）
由厌氧或兼性厌氧发酵性细菌起主要作用.主要功能有两种：（1）水解-在胞外酶的作用下将不溶性有机物水解成可溶性有机物；（2）酸化-将可溶性大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等.
这些细菌的水解过程较缓慢,并受多种因素（pH、SRT、有机物种类等）影响,有时会成为厌氧反应的限速步骤.
(2)第二阶段:产氢产乙酸阶段阶段（产氢产乙酸菌）
厌氧或兼性厌氧产氢产乙酸细菌在厌氧消化中的生理功能是将第一阶段的发酵产物如高级脂肪酸和醇类等氧化分解成乙酸、 H2和CO2 ,为产甲烷菌提供合适的基质.
主要的反应过程如下：
CH3CH2COOH +2H2O→CH3COOH+CO2+3H2
CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+2H2
(3)第三阶段:耗氢产乙酸阶段阶段（同型产乙酸菌）
同型产乙酸菌,它们既能利用H2、CO2生成乙酸,也能代谢糖类生成乙酸.
2CO2+4H2→CH3COOH+2H2O
C6H12O6→3CH3COOH
（4）第四阶段:产甲烷阶段（耗乙酸产甲烷菌、耗氢产甲烷菌）
由严格厌氧的产甲烷菌群来完成,其主要功能是将产乙酸菌的产物乙酸、甲醇、甲胺、H2/CO2等转化为CH4和CO2 .
生成CH4的主要反应如下：
CH3COOH→CH4+CO2
CH3COONH4+H2O→CH4+NH4HCO3
4H2+CO2→CH4+2H2O
4HCOOH→CH4+3CO2+2H2O
4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O
在此过程中,可降解的有机物逐渐被厌氧菌群分解利用,产生沼气,有机氮被分解形成氨氮,有机分解形成磷酸盐,导致厌氧消化液的高氨氮高磷特性.

F. 好氧生物处理与厌氧生物处理的基本原理是什么

好氧生物处理:
好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法.微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢,经过一系列的生化反应,逐级释放能量,最终以低能位的无机物稳定下来,达到无害化的要求,以便返回自然环境或进一步处理.另,在充足供氧条件下,好氧段自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3- ,进而为厌氧异养菌提供NO3-.
厌氧生物处理:
缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时,提高污水的可生化性,提高氧的效率；在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+）,通过好氧段的回流至厌氧段,在缺氧条件下,异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环.
实际运用中,A、O多是混合运用,A多在前.

G. 厌氧生物处理的基本原理

厌氧生物处理过程是由许多中间步骤组成的复杂过程。厌氧
生物处理的基本原理目前被人们广泛接受的是三阶段理论。此理
论将复杂的厌氧生化过程大致可以分为三个阶段，即：水解、发一
酵阶段；产氢产乙酸阶段；产甲烷阶段。相应的，将厌氧发酵微
生物分为发酵细菌群、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群三个主要的
细菌群。三个阶段过程是相互独立但又相互联系的。
第一阶段为水解发酵阶段。在该阶段，复杂的有机物在厌氧
菌胞外酶晦作用下，首先被分解成简单的有机物，如纤维素经水
解转化成较简单的糖类；蛋白质转化成较简单的氨基酸；脂类转
化成脂肪酸和甘油等。继而这些简单的有机物在产酸菌的作用下
经过
等。
厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类
参与这个阶段的水解发酵蘸主要是厌氧菌和兼性厌氧菌。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。在该阶段，产氢产乙酸菌把除

乙酸、甲酸、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如丙酸、丁
酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有C02产生。
第三阶段为产甲烷阶段。在该阶段中，产甲烷菌把第一阶段
和第二阶段产生的乙酸、H2和C02等转化为甲烷。
三阶段理论认为产甲烷菌不能利用除乙酸、H2／c02和甲醇
等以外的有机酸和醇类，长链脂肪酸和醇类必须经过产氢产乙酸
菌转化为乙酸、Hz和C02等后，才能被甲烷菌利用。
几乎与三阶段理论提出的同时，有科学家提出了四菌群学
说。该理论认为复杂有机物的厌氧硝化过程有四种厌氧微生物菌
群参与，即增加了同型(耗氢)产乙酸菌群，该菌群的代谢特点
是能将H2／C02合成为乙酸。
三阶段理论和四菌群理论有机物降解的过程如图72所示。
有机物
11发酵性细菌
脂肪碱、醇类等
乙酸

CH4
圈72厌氧反应的三阶段理论和四类菌群理论
说明：1．I、Ⅱ、Ⅲ为三阶段理论，I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为四类群理论I
2．所产生的细胞物质未表示在图中
厌氧处理中最慢步骤的特点表现为限制速度步骤之前基质的
积累。如果这种基质的形式为非酸类有机物，如乙醇，则对整个
微生物群体无不良影响。- 。

微生物群体中反应最慢的成员常常是丙酸或乙酸利用菌，所
以丙酸和乙酸的积累会抵消系统中的碳酸氢盐碱度，这样的运行
故障有可能使系统的pH值降低，进而对整个微生物群体产生不
利的影响。同时低pH值恰好会对构成这一问题的利用丙酸和乙
酸的微生物抑制最大。
从产甲烷的串联反应可以类推出结论：只有每一顺序的微生
物利用有机中间产物的速度和这些中间产物产生的速度相同，厌
氧过程才能很好地进行下去。

H. 简述好氧和厌氧生物处理有机污水的原理和适用条件。

好氧生物处理：在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。

这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。适用于中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mgL的有机废水。

厌氧生物处理：在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。适用于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/L）

(8)污水厌氧生物处理基本原理扩展阅读：

在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。

这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。

水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味使水质恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示。