厌氧生化处理技术

废水厌氧生化处理在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氢等为受氢体。一厌氧法基本原理——三阶段、四种群理论研究表明，产甲烷菌能利用甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类和研究表明，产甲烷菌能利用甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类和H2/CO2，但不能利用两碳以上，但不能利用两碳以上的脂肪酸和除甲醇以外的醇类产生甲烷的脂肪酸和除甲醇以外的醇类产生甲烷。四种群理论四种群理论1产甲烷菌特点：产甲烷菌特点：形态：态：薄、扁平、直角几何形态；细胞结构：细胞结构：组分特异性；含有内含子；代谢：代谢：特殊的辅酶，代谢多样性；呼吸类型：呼吸类型：多为厌氧；繁殖速度：繁殖速度：比细菌慢；生活习性：生活习性：适应极端环境。2厌氧生物处理微生物群体间的关系厌氧生物处理微生物群体间的关系（1）不产甲烷细菌（包括发酵细菌和产氢产乙酸细菌）为产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需要的基质。（2）不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件。（3）不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质。(4）产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制（降低H2分压）。二影响厌氧处理效率的因素与非产甲烷菌(包括发酵细菌和产氢产乙酸细菌)相比，产甲烷菌对环境因素的变换要敏感得多，通常把产甲烷反应作为厌氧生化反应的控制过程。以下主要讨论对产甲烷菌有影响的各种环境因素。环境因素：温度、pH、氧化还原电位、有毒物质基础因素：污泥浓度（微生物量）、营养比、混合接触情况、有机负荷2.1温度温度产甲烷菌的温度范围为5～60℃，在35℃（中温消化）和53℃（高温消化）上下可以分别获得较高的消化效率。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短时间内温度升降5℃，沼气产量明显下降，波动的幅度过大时，甚至停止产气。温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中的甲烷含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。2.2pH值与水解菌和产酸菌相比，产甲烷菌对pH值更为敏感。水解菌和产酸菌适应的pH值范围为5.0~8.5；产甲烷菌对pH值变化的适应性很差，其最适pH值范围为6.8～7.2，在pH6.5以下或8.2以上的环境中，厌氧消化会受到严重的抑制。受破坏的厌氧消化体系需要很长的时间才能恢复。微生物对pH值的波动十分敏感，在适宜的pH值范围内pH值的改变也会引起细菌活性的明显下降。因此厌氧系统必须具备一定的缓冲能力以维持pH值处于相对稳定的范围。2.3氧化还原电位氧化还原电位所谓的氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一，产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还原电位不能高于-330mV,相当于2.36×1056L水中有1mol氧。在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化还原电位为+0.1～-0.1V，而在产甲烷阶段，氧化还原电位须控制为-0.3～-0.35V（中温消化）与-0.56～0.6V（高温消化），常温消化与中温相近。产甲烷阶段氧化还原电位的临界值为-0.2V。2.4有毒物质有毒物质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。比如挥发性脂肪酸（VFA）是厌氧消化的产物，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，但过高会抑制甲烷菌的生长，从而破坏消化过程。对厌氧消化具有抑制作用的物质抑制物质抑制物质浓度浓度/(mg/L)抑制物质抑制物质浓度浓度/(mg/L)挥发性脂肪酸挥发性脂肪酸>2000Na3500～5500氨氮氨氮1500～3000Fe1710溶解性硫化物溶解性硫化物>200Cr6+(铬)3Ca2500～4500Cr3+500Mg1000～1500Cd（镉）镉）150K2500～4500重金属被认为是抑制厌氧反应最普遍和最主要的因素。它通过与微生物酶中的巯基、氨基、羧基等结合而使酶失活。2.5污泥浓度污泥浓度厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉淀性能。作用效能主要取决于活微生物的比例及其对底物的适应性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不产甲烷菌数量相适应的水平。活性污泥的沉淀性能与污泥的凝聚性有关，以SVI衡量。SVI：污泥容积指数，是衡量活性污泥沉降性能的指标。指曝气池混