厌氧消化，厌氧消化三阶段

　　（1）首先应当了解污泥处理处置的理论过程：

　　污泥处理解决污泥进入环境前的问题，包括浓缩、脱水、稳定、干化、焚烧等；

　　污泥处置解决如何进入环境的问题，包括填埋、土地利用和建材利用等。

　　（2）其次了解污泥堆肥和消化的含义：

　　污泥的厌氧消化：污水处理厂产生的污泥含水率是很高的，对于初沉池含固率2-4%，剩余污泥0.2-0.4%，有机物含量高50-70%。污泥的厌氧消化是最常见的污泥稳定方法（处理）。30-35度为中温消化，20-30天，50-55度为高温消化，10-15天。消化后有机物减少30-40%，体积减少60-70%。

　　污泥的厌氧堆肥：即厌氧发酵，是污泥处置市场上的一种重要资源化方式，产生的肥料可以用于园艺和农业目的，是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。

　　（3）由此可知，厌氧消化解决的是稳定化和减量化问题，厌氧堆肥解决的是除了稳定化和减量化外还要资源化，即成为肥料。厌氧消化的一般流程是：污泥浓缩---加温---厌氧消化池消化---沼气利用---消化污泥浓缩脱水外运；污泥厌氧堆肥的一般流程是：预处理（与调理剂、膨胀剂混合）---高速分解---熟化---翻堆、储存---后处理---包装处置。从先后关系说，厌氧消化在前，经过厌氧消化和脱水后才有利于进行厌氧堆肥的资源化利用。从含水率来水，堆肥前的含水率远低于消化时的含水率。从工程实施复杂程度看，厌氧堆肥发酵比厌氧消化要复杂很多。

　　厌氧消化三阶段

　　厌氧消化过程分为三个连续的阶段：水解酸化阶段，产氢产乙酸阶段，产甲烷阶段。

　　厌氧消化四个阶段

　　第一阶段——是水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶水解；

　　第二阶段——是酸化；

　　第三阶段——是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。

　　化学方程式在《环境工程》里有

　　厌氧消化中的产甲烷菌是什么菌

　　主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。

　　1、发酵细菌（产酸细菌）：

　　发酵产酸细菌的主要功能有两种：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为脂肪酸、醇类等；主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时回成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。

　　2、产氢产乙酸菌：

　　产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。

　　主要的产氢产乙酸反应有：

　　注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。

　　主要的产氢产乙酸细菌多为：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等；多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。

　　3、产甲烷菌

　　20世纪60年代Hungate开创了严格厌氧微生物培养技术之后，对产甲烷细菌的研究才得以广泛进行；产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化过程得以顺利进行；主要可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌，或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌；一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）和Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，特别是后者，因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质，一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解。

　　厌氧消化的影响因素

　　厌氧消化的影响因素有哪些？

　　甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。

　　一、温度因素

　　厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感（日变化小于±2℃），温度的突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。

　　根据采用消化温度的高低，可以分为常温消化（10-30℃）、中温消化（33-35℃左右）和高温消化（50-55℃左右）。

　　二、生物固体停留时间（污泥龄）与负荷

　　三、搅拌和混合

　　搅拌可使消化物料分布均匀，增加微生物与物料的接触，并使消化产物及时分离，从而提高消化效率、增加产气量。同时，对消化池进行搅拌，可使池内温度均匀，加快消化速度，提高产气量。

　　搅拌方法包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。气体搅拌是将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合于大、中型的沼气工程。

　　四、营养与C/N比

　　厌氧消化原料在厌氧消化过程中既是产生沼气的基质，又是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质。这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的氮素和碳素（COD∶N∶P=200∶5∶1）。

　　原料C/N比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。

　　若C/N比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。

　　五、有毒物质

　　挥发性脂肪酸（VFA是消化原料酸性消化的产物，同时也是甲烷菌的生长代谢的基质。一定的挥发性脂肪酸浓度是保证系统正常运行的必要条件，但过高的VFA会抑制甲烷菌的生长，从而破坏消化过程。

　　有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。

　　抑制剂的种类也很多，包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。

　　六、酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用

　　pH值的变化直接影响着消化过程和消化产物。

　　1、由于pH的变化引起微生物体表面的电荷变化，

　　进而影响微生物对营养物的吸收；

　　2、pH除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而对微生物产生

　　间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞；

　　3、pH强烈地影响酶的活性，酶只有在最适宜的pH值时才能发挥最大活性，不适宜的pH值使酶的活

　　性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。

　　七、氧化还原电位（ORP或Eh）

　　厌氧环境，主要以体系中的氧化还原电位来反映。高温厌氧消化系统适宜的氧化还原电位为-500~-600mV；

　　中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化还原电位应低于-300~-380mV。产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在+100~-100mV的兼性条件下生长繁殖；甲烷细菌最适宜的氧化还原电位为-350mV或更低。

　　八、氨氮

　　厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要的因素。消化系统中的由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的氮都转化为消化液中的氨氮，因此消化液中氨氮的浓度都高于进料中氨氮的浓度。实验研究表明，氨氮对厌氧消化过程有较强的毒性或抑制性，氨氮以NH4+及NH3等形式存在于消化液中，NH3对产甲烷菌的活性有比NH4+更强的抑制能力。