厌氧生物处理生活污水的低温研究

低温厌氧生物处理生活污水研究进展低温厌氧生物处理生活污水研究进展厌氧生物处理与好氧生物处理相比，具有造价低、占地小、能耗小、设备清理周期长、能回收能源等优点，是一种环保型、可持续的污水处理方式。目前国内厌氧生物处理技术在高浓度有机废水处理方面已经投入使用，但在低浓度废水特别是生活污水处理方面还处于科研阶段。生活污水属于复杂水，温度相对低（对于我国大部分地区的冬季），有机物浓度低，厌氧生物处理难以达到很好的效果。而高效厌氧反应器的开发以及颗粒污泥的引入，使得生活污水的厌氧处理成为可能。近年来，国内外许多专家已经对低温条件下厌氧生物处理生活污水进行了大量研究，结果表明，低温条件下（10～25℃）厌氧反应处理生活污水可以达到很好的效果.1.1.厌氧生物处理特征厌氧生物处理特征与好氧生物处理相比较，厌氧生物处理的主要特征有：（1）能量需求大大降低，还可产生能量。去除1kgCOD，好氧生物处理大约需消耗0.5～1.0kW·h电能,而厌氧生物处理大约能产生3.5kW·h电能。（2）污泥产量极低。因为厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多,去除每千克COD，好氧生物处理的污泥产量约为250～600gVSS；而厌氧生物处理的污泥产量仅为180～200gVSS。（3）对温度、pH等环境因素更为敏感。如温度降至10℃以下，厌氧微生物的活动能力将非常低下。而好氧微生物对温度的适应能力较强，在5℃以上的温度条件下均能较好地发挥作用。甲烷菌的最适pH范围也较好氧菌为小。（4）出水有机物浓度一般高于好氧处理。（5）厌氧微生物可对好氧微生物所不能降解的一些有机物进行降解(或部分降解)。（6）处理过程的反应较复杂，控制难度大。（7）有一定的危险性。2.生活污水厌氧生物处理的影响因素分析生活污水厌氧生物处理的影响因素分析厌氧生物处理对环境的要求比较严格。主要影响因素有温度、pH值、氧化还原电位、营养、食料\微生物比、有毒物质、搅拌等。这些因素在以往实践中都做了很深入的研究，这里针对生活污水相对低温、低浓度的特性重点介绍一下温度和污水浓度对生活污水厌氧处理的影响。2.1温度的影响温度是影响微生物生命活动最重要因素之一，其对厌氧微生物的影响尤为显著，因为温度直接影响厌氧微生物细胞内某些酶的活性从而影响微生物生化反应的速率，另外温度还可能影响剩余污泥的成分与性状。厌氧废水处理可分为低温（5～20℃）、中温（20～42℃）和高温（42～75℃）三类，三类不同温度运行区间的厌氧反应器内有着不同类型的微生物。研究表明：高温消化的反应速率约为中温消化的1.5～1.9倍，产气率也高，如图2.1所示，但气体中甲烷所占百分率却较中温消化低；中温要比低温的消化速率要高图2.1温度对产期量的影响但在工程实践中，当然还应考虑经济因素，采用高温消化需要消耗较多的能量，还产生臭味，当处理废水量很大时，往往不宜采用。比较适宜的温度约为35℃，即中温消化，据研究报道消化污泥活性在中温35℃最高。在能源日益紧缺的情况下要求我们尽量采用低温消化，即5～20℃。在低温条件下，污水的粘度变大使得污泥和水的接触程度会降低，产甲烷菌的活性也有所下降，产酸菌与产甲烷菌将失去代谢平衡，从而降低了厌氧处理的效果。另外保持温度的恒定也至关重要，波动范围一般一天不宜超过2℃。据研究当有3℃的变化时，就会抑制消化速度，有5℃的急剧变化时，就会突然停止产气，使有机酸大量积累而破坏厌氧消化[7]。随着各种新型高效厌氧反应器的开发，温度对厌氧消化的影响由于生物量的增加而变得不再显著。因此处理废水的厌氧消化反应常在常温条件(20～25℃)下进行，以节省能量的消耗和运行费用[8-11]。2.2生活污水浓度的影响当污水中有机物浓度很低时，反应器内的底物浓度低。根据微生物基质去除动力学方程，可知基质去除率与微生物浓度和基质浓度有关，当基质浓度很小时，去除率随微生物浓度和基质浓度的升高而升高。而生活废水污泥长期处于饥饿状态，实际污泥活性远低于最佳值。底物浓度低还使产气量减少，结果底物和污泥之间的接触传质作用较差，从而降低污染物的去除效果。处理低浓度废水要求污泥的流失量要少，这就对反应器保留污泥的能力有很高的要求，另外对三相分离器的设计也有很高的要求。因此，生活污水厌氧反应器的设计体积一般受水力负荷限制，而不像处理中、高浓度废水那样受有机负荷限制。3.生活污水厌氧反应器的研究进展生活污水厌氧反应器的研究进展厌氧反应器的发展经历过三个阶段，第一代厌氧反应器，如化粪池和稳化池，主要用于处理生活废水下沉的污泥，特点是污泥龄等于水利停留时间；第二代反应器，如UASB实现了污泥龄与水力停留时间的分离，即HRT