廢水厭氧生物處理概述

隨著工業的飛速發展和人口的不斷增加，能源，資源和環境等問題日趨嚴重，近30年來，能源的短缺變的突出。采用傳統的好氧生物處理方法處理廢水要消耗大量能源，發達用于廢水的能耗已占到了總電耗的1%左右。廢水好氧生物處理方法的實質是利用電能的消耗型來達到改善廢水使其符合水域環境質量要求的一種技術措施。所以，廢水好氧生物處理是耗能型的廢水處理技術。在眾多的廢水生物處理工藝中，人們又重新認識采用厭氧生物處理工藝處理機廢水和機廢物技術。

厭氧消化的基本原理

機物厭氧消化產甲烷過程是一個非常復雜的由多種微生物共同的生化過程。M.P.Bryany(1979)根據對產甲烷菌和產氫產乙酸菌的研究結果，提出了三階段理論。

*階段為水解發酵階段。在該階段，復雜的機物在厭氧菌孢外酶的下，先被分解成簡單的機物，如纖維素經水解轉化成較簡單的糖類;蛋白質轉化成較簡單的氨基酸;脂類轉化成脂肪酸和甘油等。參與這個階段的水解發酵菌重要是厭氧菌和兼性厭氧菌。

二階段為產氫蠶乙酸階段。在該階段，產氫產乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以為的*階段產生的中間產物，如丙酸、丁酸等脂肪酸，和醇類等轉化成乙酸和兼性厭氧菌。

三階段為產甲烷階段。在高階段中，產甲烷菌把*階段和二階段產生的乙酸、H2、和CO2等轉化為甲烷。

反應器的工作原理及點

ABR反應器內設置若干豎向導流板,將反應器分隔成串聯的幾個反應室,每個反應室都可以看作一個相對獨立的上流式污泥床系統(簡稱USB),廢水進入反應器后沿導流板上下折流前進,依次通過每個反應室的污泥床,廢水中的機基質通過與微生物充分的接觸而得到去除。借助于廢水流動和沼上升的,反應室中的污泥上下運動,但是由于導流板的阻擋和污泥自身的沉降性能,污泥在水平方向的流速其緩慢,從而大量的厭氧污泥被截留在反應室中。由此可見,雖然在構造上ABR可以看作是多個UASB的簡單串聯,但在工藝上與單個UASB著突出的不同,ABR更接近于推流式工藝。ABR反應器獨的分格式結構及推流式流態使得每個反應室中可以馴化培養出與流至該反應室中的污水水質、環境條件相適應的微生物群落,從而導致厭氧反應產酸相和產甲烷相沿程得到分離,使ABR反應器在整體性能上相當于一個兩相厭氧處理系統。一般認為,兩相厭氧工藝通過產酸相和產甲烷相的分離,兩大類厭氧菌群可以各自生長在適宜的環境條件下,利于充分發揮厭氧菌群的活性,提高系統的處理效果和的穩定性。Letting教授在預測未來厭氧反應器的發展動向時提出了一個潛力和挑戰性的新工藝思想,即分階段多相厭氧工藝(簡稱SMPA)。

開發工藝的理論基礎

微生態系統理論厭氧處理實際上是借助于不同微生物種群間的協同并通過水解酸化(產酸及產乙酸)產甲烷等一系列生物反應將機底物轉化為機物的過程。在此過程中,不僅各類型的微生物對環境條件的要求不同,而且它們通過對不同底物的利用而形成類似于生態系統中的食物鏈的營養關系,即微生態系統。因而,為使厭氧處理系統持續穩定的,需創造適合于不同微生物種群生長的環境條件,使反應過程中物質的轉化及能量的流動順利地進行。因而,兩相及多相厭氧反應器(SMPAR,可由一個反應器或多個反應器串聯實現,因而它并非指某個反應器)技術的研究已成為開發厭氧反應器技術的生態學基礎。

二階段為產氫蠶乙酸階段。在該階段，產氫產乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以為的*階段產生的中間產物，如丙酸、丁酸等脂肪酸，和醇類等轉化成乙酸和兼性厭氧菌。

三階段為產甲烷階段。在高階段中，產甲烷菌把*階段和二階段產生的乙酸、H2、和CO2等轉化為甲烷。

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