两相厌氧工艺的研究现状及其应用_陈坚

0引言传统的厌氧消化工艺中，产酸菌和产甲烷菌在单相反应器内完成厌氧消化的全过程。由于这2类菌群的生长特性极为不同，对环境条件的要求差异很大[1]，所以单相反应器无法使产酸菌和产甲烷菌都处于最佳的生理生态环境条件，难以发挥各自的最优效能，从而影响了反应器的效率。20世纪70年代初，美国的Ghosh和Pohland根据厌氧微生物分解机理和微生物类群的理论研究，开发了适应2大类微生物种群生理生化及生态特性的两相厌氧消化工艺（Two-phaseanaerobicdigestion），即：将产酸菌和产甲烷菌分别置于2个串联的反应器内并提供各自所需的最佳条件，使这2类菌群都能发挥最大的活性，提高反应器的处理效率，这2个串联的反应器分别称为产酸反应器（产酸相）和产甲烷反应器（产甲烷相）[2]。与其它的厌氧反应器不同的是，它并不着重于反应器结构的改造，而是着重于工艺的变革，有利于提高容积负荷率，减小反应器容积，增加运行稳定性，所以该工艺自问世以来，已广泛应用于酿酒、制糖、淀粉加工、饮料生产和造纸等工业废水的处理。1两相厌氧工艺分析1.1两相厌氧工艺的理论依据厌氧生物处理是一个复杂的生物学过程，有机物在多种厌氧微生物的作用下最终转化为甲烷、CO2和H2O。通过对厌氧消化过程中产酸菌和产甲烷菌的形态特性的研究，人们逐渐发现产酸菌种类多，生长快，对环境条件变化不太敏感。而产甲烷菌则恰好相反，专一性很强，对环境条件要求苛刻，繁殖缓慢。基于此理论依据，两相厌氧工艺得以建立，该工艺包括以下含义[3]：在厌氧处理过程中水解与酸化过程不可能单独进行，因这2个过程是由同种群的微生物完成，而产乙酸和产甲烷过程因产乙酸过程需要嗜甲烷菌的活动才能保持较低的氢分压而不能分开进行。这意味着厌氧降解过程的相分离只有一种情况，即发酵产酸和产乙酸阶段的分离。把进行水解和发酵产酸的酸化相与产乙酸和产甲烷的产气相分别在不同反应器或反应器不同空间完成。通过相的分离[4]，可大大削弱传统工艺中因酸的累积而导致的反应器“酸化”问题，使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长，以避免不同种群生物间的相互干扰和代谢产物转化不均衡而造成的抑制作用，产酸相对进水水质和负荷的变化有较强的适应能力和缓冲作用，可大大削减运行条件的变化对产甲烷菌的影响，两相厌氧工艺的研究现状及其应用陈坚1，童晓庆2(1.怀远县环境监测站，安徽怀远2334