厌氧生物技术在工业废水处理中的应用

厌氧生物处理的运行与管理

厌氧消化系统的启动主要是培养消化污泥，消化污泥培养正常的一个主要标志是产酸菌与甲烷菌数量上的动态平衡。产酸菌繁殖速度快，对环境条件要求较低，极易大量培养繁殖，而甲烷菌很脆弱，对环境条件要求高，初期培养较困难，因此，试运行中生物培养的主要目标是甲烷菌的培养。一般来说，甲烷菌培养良好时，产酸菌必然良好，但产酸菌的过度繁殖，不利于甲烷菌的培养，有时甚至不可能培养起来。

向消化池内投入消化种污泥，种污泥可以取自其他处理厂，如无条件，可从废坑塘种取部分腐烂的污物或污泥投入消化池作为种污泥。向消化池内逐步投入生污泥，使消化污泥自行逐渐形成。此法培养时间较长，一般需2－3个月才能将消化污泥培养正常。

在培养消化污泥时，必须控制有机物的投配负荷，投配负荷太高，会导致挥发性脂肪酸的大量积累，使酸衰退阶段时间太长，从而大大延长培养时间。一般有两种控制方法：一是降低投泥的浓度；二是用初沉出水或二沉出水注满消化池，稀释投入的污泥。

1、厌氧滤池的启动

厌氧滤池的启动即完成反应器内污泥的增殖与驯化，通过形成生物膜和细胞聚集体

使污泥达到预定的浓度和活性，从而使反应器可在设计负荷下正常运行。通常可采用已有的污水处理厂的消化污泥作为接种污泥，污泥在投加前可与部分原水混合，在反应器仲停留3－5d，然后开始连续进水。开始时，COD负荷应低于1.0kg/(m3·d)。对于高浓度的废水要进行适当的稀释，并在启动过程中逐渐减少稀释倍数，增加负荷。当废水中可生物降解的COD去除率达到80％左右时，即可按设计负荷连续运行了。

2、UASB系统的启动

对于一个新建的上流式厌氧污泥床（UASB）系统来说，启动过程主要是用未经驯化的絮状污泥（如污水处理厂的消化污泥）对其进行接种，使反应器达到设计负荷并实现有机物的去除效果，通常这一过程伴随着颗粒化的完成，因此也称为污泥的颗粒化。由于厌氧微生物，特别是甲烷菌增殖很慢，厌氧反应器的启动需要很长时间。但是，一旦启动完成，在停止运行后的再次启动可以迅速完成。

厌氧工艺在低浓度废水处理中的应用

摘 要：现在节能和环保已经逐渐的成为科技发展的新趋势，在废水处理中，厌氧工艺有着自己独特的优势，这是一种价格相对低廉，花费较小同时又可以产生甲烷的生物处理系统，在处理低浓度废水过程中逐渐发挥着不可替代的作用，并逐渐的成为主流系统。本文将具体的工艺进行分门别类，重点介绍了目前在低浓度废水处理中主要采用的反应器及厌氧工艺中的应用。

关键词：厌氧；低浓度废水；颗粒污泥

通常所说的低浓度废水主要包括cod浓度小于1000mg/l的各种生活和工业生产废水，它的来源比较广泛，尤其是在人口相对密集以及工业较为发达的城市，它的产生量是很惊人的，如果不进行及时的处理将会产生很严重的危害。现在有一部分采用好氧工艺对其进行处理，不过使用成本很高。与之相对应的厌氧工艺是一个很有应用前提的方式。它不仅处理的效果好，成本低而且还可以产生副产品甲烷，所以它被应用于处理低浓度废水也是无可厚非的。

一、主要的厌氧工艺以及应用

同所有技术的发展过程一样，厌氧工艺也是逐渐的发展起来的，开始在小范围之内进行使用，主要处理一些污染较轻的生活用污水，当时由于技术条件的限制，厌氧工艺还没有发展成熟，一些关键的环节不能像现在一样，尤其是不可以进行完善的分离处理，也不能够给产甲烷菌的生存提供很好的条件，所以当时的反应器用于处理的效果水质较差，不能达到标准，然而随着大量科学家的研究，一些难题终于得到很好的解决，此时的厌氧工艺技术已经臻于成熟，不论是生活污水还是工业用废水，都可以处理到很高的水平，水质也达到了国家的规定标准要求。

在传统的方法上，厌氧反应器对一些污染物质的处理效果还是比尽如人意的，效果不好，水质量也不能得到保证，如果使用国家标准进行衡量的话，那么就几乎不能达到规定的标准，它的用途受到限制后，目前来看主要适用于对高浓度废水进行预处理，这包括难降解物质的废水也是一个重要的内容。让而由于人们一直没有放松对于厌氧工艺的研究，有一些技术也是不断的得到深化与开发，荷兰的科学家在这一个方面做的是比较突出的，有个教授使用分阶段多相厌氧反应器工艺技术，这是一种全新的概念，他通过uasb成功的培养出厌氧颗粒污泥，这是一个很具有里程碑意义的成就，这意味着高效厌氧反应器可以进行低浓度废水的处理，这是一个很光辉的课题，有着广阔的前景，之后人们不断的进行努力。厌氧颗粒污泥是一种拥有很多种优点的产品。它具有良好的沉降性能，这样就可以大量的截留生物固体，使得污泥产生量变得更少。其实我们通常所说的颗粒污泥并不是很难懂的，里面有很多的微生物，属于微型生态系统，这个系统里面，所以的进水水质发生改变时候，它依然可以有很好的稳定性，环境的相对稳固对于污染物质的代谢降解是很有帮助的，保证了整个过程的持续性。此外它还可以提高有机负荷，满足处理的要求。目前来讲，主要有以下几种反应器：

厌氧生物处理的制约因素

在厌氧处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨等。在此过程中，不同微生物的代谢过程相互影响，相互制约，形成了复杂的生态系统。那么厌氧生物处理的制约因素是什么呢？生物处理是指什么呢？今天就带大家来了解一下这些固体废弃物安全小知识。

影响厌氧生物处理的主要因素有如下：pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。

(1)

温度。存在两个不同的最佳温度范围(55℃左右，35℃左右)。通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个最佳温度范围。甲烷菌对温度的适应性很差，根据其生存的适宜温度范围，甲烷菌可分为两类，即中温甲烷菌（适宜温度33－35℃）和高温甲烷菌（适宜温度50－53℃）。当温度超出适宜温度范围时，厌氧消化反应速率则急剧下降。厌氧消化的允许温度波动范围为±1.5－2.0℃。当波动范围为±3℃时，就会严重抑制消化速率。当波动范围超过±5℃时，就会使有机酸大量积累而破坏厌氧消化过程的正常运行。

(2)

pH值。厌氧消化最佳pH值范围为6．8～7．2。产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围较广，在4.5-8.0之间。产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范围内。

(3) 有机负荷。

(4)

营养物质。厌氧法中碳:氮:磷控制为200-300:5:1为宜。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。研究表明，合适的C/N为10-18:1。

(5)

氧化还原电位。氧化还原电位可以表示水中的含氧浓度，非甲烷厌氧微生物可以在氧化还原电位小于+100mV的环境下生存，而适合产甲烷菌活动的氧化还原电位要低于-150mV，在培养甲烷菌的初期，氧化还原电位要不高于-330mV。

废水厌氧生物处理原理

一、 厌氧消化过程中的主要微生物

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、产甲烷菌

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）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。

典型的产甲烷反应：

产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有：

① 产甲烷丝菌；等等。

产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在-150～-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达4～6天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。

② 产甲烷球菌；

③ 产甲烷杆菌；

④ 产甲烷八叠球菌；

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、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），有时会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。