1、厭氧反應(yīng)概述：

利用微生物生命過(guò)程中的代謝活動(dòng)，將有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，從而去除水中有機(jī)物污染的過(guò)程，稱(chēng)為廢水的生物處理。根據(jù)代謝過(guò)程對(duì)氧的需求，微生物又分為好氧、厭氧和介于兩者間的兼性微生物。厭氧生物處理就是利用厭氧微生物的代謝過(guò)程，在無(wú)需提供氧的情況下，把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，這些無(wú)機(jī)物包括大量的生物氣（即沼氣）和水。

厭氧是一種低成本廢水處理技術(shù)，把廢水治理和能源相結(jié)合，特別適合發(fā)展中國(guó)家使用。

2、厭氣處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足：

優(yōu)勢(shì)：

2.1可作為環(huán)境保護(hù)、能源回收和生態(tài)良性循環(huán)結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)，具有良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。

2.2耗能少,運(yùn)行費(fèi)低,對(duì)中等以上(1500mg/L)濃度廢水費(fèi)用僅為好氧工藝1/3。

2.3回收能源,理論上講1kgCOD可產(chǎn)生純甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然氣(3.93×10-1J/m3)。以日排10t COD工廠(chǎng)為例,按COD去除80%,甲烷為理論值80%計(jì)算，日產(chǎn)沼氣2240m3,相當(dāng)于2500m3天然氣或3.85t煤,可發(fā)電5400Kwh。

2.4設(shè)備負(fù)荷高、占地少。

2.5剩余污泥少,僅相當(dāng)于好氧工藝1/6～1/10。

2.6對(duì)N、P等營(yíng)養(yǎng)物需求低，好氧工藝要求C：N:P=100:5:1,厭氧工藝為C:N:P=(350-500):5:1。

2.7可直接處理高濃有機(jī)廢水,不需稀釋。

2.8厭氧菌可在中止供水和營(yíng)養(yǎng)條件下，保留生物活性和沉泥性一年,適合間斷和季節(jié)性運(yùn)行。

2.9系統(tǒng)靈活,設(shè)備簡(jiǎn)單,易于制作管理，規(guī)?？纱罂尚?。

厭氧不足:

2.10出水污染濃度高于好氧，一般不能達(dá)標(biāo)；

2.11對(duì)有毒性物質(zhì)敏感；

2.12初次啟動(dòng)緩慢，最少需8-12周以上方能轉(zhuǎn)入正常水平。

3、反應(yīng)機(jī)理：

厭氧反應(yīng)過(guò)程是對(duì)復(fù)雜物質(zhì)（指高分子有機(jī)物以懸浮物和膠體形式存在于水中）生物降解的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。其反應(yīng)過(guò)程可分為四個(gè)階段：

3.1水解階段——被細(xì)菌胞外酶分解成小分子。例如：纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產(chǎn)物能被溶解于水，并透過(guò)細(xì)胞為細(xì)胞所利用。

3.2發(fā)酵階段——小分子的化合物在發(fā)酵菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物，并分泌到細(xì)胞外。這一階段主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）醇類(lèi)、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。

3.3產(chǎn)酸階段——上一階段產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。

3.4產(chǎn)甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新細(xì)胞物質(zhì)。原理圖如下：

水解階段——含有蛋白質(zhì)水解、碳水化合物水解和脂類(lèi)水解。

發(fā)酵酸化階段——包括氨基酸和糖類(lèi)的厭氧氧化，以及較高級(jí)脂肪酸與醇類(lèi)的厭氧氧化。

產(chǎn)乙酸階段——含有從中間產(chǎn)物中形成乙酸和氧氣，以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。

產(chǎn)甲烷階段——包括從乙酸形成甲烷，以及從氧、二氧化碳形成甲烷。廢水中有硫酸鹽時(shí)，還會(huì)有硫酸鹽還原過(guò)程，如虛線(xiàn)所示。

4、厭氧反應(yīng)器類(lèi)型：

普通厭氧反應(yīng)池、厭氧接觸工藝、升流厭氧污泥庫(kù)(UASB)反應(yīng)器、

厭氧顆粒污泥膨脹庫(kù)(EGSR)、厭氧濾料(AF)、厭氧折流反應(yīng)器(ABR)、厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)等

5、厭氧反應(yīng)的工藝控制條件：

5.1溫度：按三種不同嗜溫厭氧菌（嗜溫5-20℃? 嗜溫20-42℃? 嗜溫42-75℃）工程上分為低溫厭氧(15-20℃)、中溫厭氧（30-35℃）、高溫厭氧（50-55℃）三種。溫度對(duì)厭氧反應(yīng)尤為重要，當(dāng)溫度低于最優(yōu)下限溫度時(shí)，每下降1℃，效率下降11%。在上述范圍，溫度在1-3℃的微小波動(dòng)，對(duì)厭氧反應(yīng)影響不明顯，但溫度變化過(guò)大（急速變化），則會(huì)使污泥活力下降，度產(chǎn)生酸積累等問(wèn)題。

5.2 PH：厭氧水解酸化工藝，對(duì)PH要求范圍較松，即產(chǎn)酸菌的PH應(yīng)控制4-7℃范圍內(nèi)；完全厭氧反應(yīng)則應(yīng)嚴(yán)格控制PH，即產(chǎn)甲烷反應(yīng)控制范圍4.5-8.0,最佳范圍為4.8-7.2,PH低于4.3或高于7.8,甲烷化速降低。

5.3氧化還原電位：水解階段氧化還原電位為-100～+100mv，產(chǎn)甲烷階段的最優(yōu)氧化還原電位為-150～-400mv。因此,應(yīng)控制進(jìn)水帶入的氧的含量，不能因以對(duì)厭氧反應(yīng)器造成不利影響。

5.4營(yíng)養(yǎng)物：厭氧反應(yīng)池營(yíng)養(yǎng)物比例為C:N:P=(350-500):5:1。

5.5有毒有害物：抑制和影響厭氧反應(yīng)的有害物有三種：

5.5.1無(wú)機(jī)物:有氨、無(wú)機(jī)硫化物、鹽類(lèi)、重金屬等，特別硫酸鹽和硫化物抑制作用最為嚴(yán)重；

5.5.2有機(jī)化合物:非極性有機(jī)化合物，含揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、非極性酚化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等。

5.5.3生物異型化合物,含氯化烴、甲醛、氰化物、洗滌劑、抗菌素等。

5.6工藝技術(shù)參數(shù)：

5.6.1水力停留時(shí)間:HRT

5.6.2有機(jī)負(fù)荷

5.6.3污泥負(fù)荷

6、厭氧反應(yīng)器啟動(dòng):

6.1接種污泥:有顆粒污泥時(shí),接種污泥數(shù)量大小10-15%.當(dāng)沒(méi)有現(xiàn)成的污泥時(shí),應(yīng)用最多的是污水處理廠(chǎng)污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于顆粒污泥形成。沒(méi)有消化污泥和顆粒污泥時(shí)，化糞池污泥、新鮮牛糞、豬糞及其它家畜糞便都可利用作菌種，也可用腐敗污泥和魚(yú)塘底泥作接種污泥，但啟動(dòng)周期較長(zhǎng)。

污泥接種濃度至少不低10Kg/m3反應(yīng)器容積，但接種污泥填充量不大于反應(yīng)器容積60%。污泥接種中應(yīng)防止無(wú)機(jī)污泥、砂以及不可消化的其它物進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)。

7.2接種污泥啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)分以下三個(gè)階段進(jìn)行：

1、起始階段——反應(yīng)池負(fù)荷從0.5-1.0kgCOD/m3·d或污泥負(fù)荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d開(kāi)始。進(jìn)入?yún)捬醭叵到鈴U水的混合液濃度不大于COD5000mg/L，并按要求控制進(jìn)水，最低的COD負(fù)荷為1000mg/L。進(jìn)液濃度不符合應(yīng)進(jìn)行稀釋。

進(jìn)液時(shí)不要刻意嚴(yán)格控制所有工藝參數(shù)，但應(yīng)特別注意乙酸濃度，應(yīng)保持在1000mg/L以下。進(jìn)液采用間斷沖擊形式，即每3～4小時(shí)一次，每次5-10min，之后逐步減斷間隔時(shí)間至1小時(shí)，每次進(jìn)液時(shí)間逐步增長(zhǎng)20～30min。起始階段，進(jìn)水間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，則應(yīng)每隔1小時(shí)開(kāi)動(dòng)泵對(duì)污泥攪拌一次，每次3～5min。

2、啟動(dòng)第二階段——當(dāng)反應(yīng)器容積負(fù)荷上升到2-5kgCOD/m3·d時(shí)，這一階段洗出污泥量增大，顆粒污泥開(kāi)始產(chǎn)生。一般講，從第一段到第二段要40d時(shí)間，此時(shí)容積負(fù)荷大約為設(shè)計(jì)負(fù)荷的50%。

3、啟動(dòng)的第三階段——從容積負(fù)荷50%上升到100%，采用逐步增加進(jìn)料數(shù)量和縮短進(jìn)料間斷時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。衡量能否獲進(jìn)料量和縮短進(jìn)料時(shí)間的化驗(yàn)指標(biāo)定控制發(fā)揮性脂肪酸VFA不大于500mg/L，當(dāng)VFA超過(guò)500-1000mg/L，厭氧反應(yīng)器呈現(xiàn)酸化狀態(tài)，超過(guò)1000mg/L則表明已經(jīng)酸化，需立即采取措施停止進(jìn)料，進(jìn)行菌種馴化。一般來(lái)講第二段到第三段也需30-40d時(shí)間。

7.3啟動(dòng)的要點(diǎn)

1、啟動(dòng)一定要逐步進(jìn)行，留有充裕的時(shí)間，并不能期望很短時(shí)間進(jìn)入加料運(yùn)行達(dá)到厭氧降解的目標(biāo) 。因?yàn)閱?dòng)實(shí)際上是使細(xì)菌從休眠狀態(tài)恢復(fù)，即活化的過(guò)程。啟動(dòng)中細(xì)菌選擇、馴化、增殖過(guò)程都在進(jìn)行，原厭氧污泥中濃度較低的甲烷菌的增長(zhǎng)速度相對(duì)于產(chǎn)酸菌要慢的多。因此，這時(shí)負(fù)荷一般不能高，時(shí)間不能短，每次進(jìn)料要少，間隔時(shí)間要長(zhǎng)。

2、混合進(jìn)液濃度一定要控制在較低水平，一般COD濃度為1000-5000mg/L，當(dāng)超過(guò)5000mg/L，應(yīng)進(jìn)行出水循環(huán)和加水稀釋至要求。

3、若混合液中亞硫酸鹽濃度大于200mg/L時(shí)，則亦應(yīng)稀釋至100mg/L以下才能進(jìn)液。

4、負(fù)荷增加操作方式：?jiǎn)?dòng)初期容積負(fù)荷可從0.2-0.5kgCOD/m3·d開(kāi)始，當(dāng)生物降解能力達(dá)到80%以上時(shí)，再逐步加大。若最低負(fù)荷進(jìn)料，厭氧過(guò)程仍不正常COD不能消化，則進(jìn)料間斷時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)24h或2-3d，檢查消化降解的主要指標(biāo)測(cè)量VFA濃度，啟動(dòng)階段VFA應(yīng)保持在3mmoL/L以下。

5、當(dāng)容積負(fù)荷走到2.0kgCOD/m3·d后，每次進(jìn)料負(fù)荷可增大，但最大不超過(guò)20%，只有當(dāng)進(jìn)料增大，而VFA濃度且維持不變，或仍維持在﹤3mmoL/L水平時(shí)，進(jìn)料量才能不斷增大進(jìn)液間隔才能不斷減少。

6.厭氧生物處理中存在的問(wèn)題及解決方法