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厭氧消化是以成分復雜的有機物為基質，由多種群兼性厭氧和專性厭氧微生物參與的復雜代謝過程。在厭氧消化過程中存在基質鏈與生物鏈的交互作用。廢水的厭氧生物處理是在無氧和無其他氧化物存在下，厭氧微生物將復雜的無機化合物降解，轉化為簡單、穩(wěn)定的無機化合物，并釋放能量。甲烷和二氧化碳是主要終產(chǎn)物，也有N2、H2、NH3、H2S出現(xiàn)。
有機物的厭氧分解是涉及多種微生物生理類群的復雜生物化學反應。大批學者研究了生化過程中不同階段的能量水平不同營養(yǎng)功能菌群的代謝途徑和不同微生物的形狀等。
厭氧生物處理分幾個階段
主要分為三個階段。
第一階段為水解發(fā)酵階段（也稱酸化）。此階段，通過兼性水解發(fā)酵菌（即產(chǎn)酸菌）的代謝活動，將復雜有機物——碳水化合物、蛋白質和脂類等發(fā)酵成為有機酸、醇類、CO2、H2、NH3和H2S等。
第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。這一階段，主要通過專性厭氧的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的生理活動，將第一階段細菌的代謝產(chǎn)物--丙酸及其他脂肪酸、醇類和某些芳香族酸轉化為乙酸、CO，和H。
第三階段為產(chǎn)甲烷階段。主要是由產(chǎn)甲烷菌利用第一階段、第二階段產(chǎn)生的乙酸，CO2，H2(還有甲酸、甲醇和甲胺)等為主要基質，最終轉化為CH和CO2。產(chǎn)甲烷菌包括兩種特異性很強的細菌:一群產(chǎn)甲烷菌主要利用H把CO還原為CH(也可利用甲酸);另一群產(chǎn)甲烷菌主要以乙酸為基質(也可利用甲醇和甲胺)，把它分解為CH和CO2。在這一階段中，據(jù)研究還有一種同型產(chǎn)乙酸菌可把CH。和CO2合成為乙酸。
厭氧消化是一個多種群多層次的混合發(fā)酵過程，在這個復雜的系統(tǒng)中，細菌種群之間存在著互相依存、互相影響和互相制約的關系，其代謝產(chǎn)物之間在系統(tǒng)內也存在著動態(tài)平衡。
厭氧消化池中水處理中用來代替化糞池。
依據(jù)微生物生理類群的代謝差異，Zeikus提出的“三段四菌群”學說是目前普遍為人接受的觀點，它提出厭氧消化是在四個微生物菌群(水解菌群、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群、同型產(chǎn)乙酸菌群、產(chǎn)甲烷菌群)的作用下完成。其過程可以分為三個階段。
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