厌氧生物处理技术及在城市污水处理中的应用分析

赵汉南 赵军 杨钢 黄世友

（广西壮族自治区环境保护科学研究院）

厌氧生物处理技术及在城市污水处理中的应用分析

赵汉南 赵军 杨钢 黄世友

（广西壮族自治区环境保护科学研究院）

厌氧生物技术也被称之为厌氧消化技术或厌氧菌发酵技术，就是各种厌氧菌在无氧环境下联合作用，以降解有机污染物来达到净化废水、污水的目的。厌氧条件下，厌氧菌或兼性细菌吸附污泥中的有机物进行阶段分解后会产生甲烷和二氧化碳等气体，这些气体污染较轻或无污染，污水中的有害成分通过这一原理得到净化。在不溶性有机物质量较高的污水或浓度较高的工业废水的处理中经常会用到厌氧生物处理技术，在剩余污泥的处理中也经常用到该技术。

厌氧生物处理技术；城市污水处理

引言

在没有游离氧存在的条件下，废水的厌氧生物处理是依靠兼性细菌和厌氧细菌来降解、稳定有机物的生物处理技术。这种生物处理技术具有费用较低、处置剩余污泥较少和处理后可进行回收能量的优点，在城市的污水处理中是较常见的技术。目前，我国在污水处理方面的技术和新的设备不断涌现，污水处理的效率相对于以前大幅度提高，呈增长的趋势。厌氧技术处理污水的优势得以显现，目前在环境工程和环保项目中，厌氧生物处理技术已经成为不可或缺的技术。

1 厌氧生物处理技术的基本原理和影响因素

1.1 厌氧生物处理技术的基本原理

厌氧生物处理技术是一个相对较复杂的生物反应过程，厌氧过程由三个部分组成，这三个部分分别是：水解产酸菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌。这三个部分在发生反应时共同作用。厌氧消化过程也分为三个阶段，这三个阶段分别是：水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段（碱性发酵阶段）。在水解酸化阶段中，复杂的大分子不溶性的有机物等会在微生物胞外酶的作用下分解城小分子的溶解性有机物。随后，这些小分子有机物渗透到细胞内被进一步分解为挥发性的有机酸（如乙酸、丙酸、丁酸）、醇和醛类等；产氢产乙酸阶段，由水解酸化阶段产生的乙醇和各种有机酸等被产氢产乙酸细菌分解转化成乙酸、H2和CO2等；产甲烷阶段，乙酸、乙酸盐、H2和CO2等被产甲烷细菌转化为甲烷。这三个阶段在反应的过程中一直维持着一个动态的平衡。

1.2 城市污水厌氧生物处理过程的影响因素

温度：生命活动受影响的重要因素之一就是温度。在5～60℃的环境下，产甲烷细菌可以存活。其中产甲烷细菌的种类有三种，分别是：低温菌群（20～25℃）、中温菌群（30～45℃）和高温菌群（45～75℃）。与此相对应的，厌氧技术处理工艺也依据适合各类菌群的温度分为三种：高温发酵、中温发酵、低温发酵，温度范围分别是：10～30℃，35～38℃，50～55℃。温度因素之所以重要，是因为温度可以决定发酵过程的快慢，但在选择和使用温度的时候也要兼顾考虑能源消耗的因素，高温发酵消耗较大，成本高，低温发酵效率又太低，所以一般都选择中温发酵。

酸碱度：产酸细菌和产甲烷细菌适应的pH值是不一样的，前者不敏感，后者较敏感，所以在对这些细菌进行酸碱度调控的时候要把握好pH值，以防止将细菌杀死或抑制细菌的生命力。在此pH值范围之外，厌氧消化的产气过程会受到严重抑制。

营养物质与微量元素：碳、氮、磷和其他的微量元素都是微生物生长繁殖所需的物质，这些物质按照一定比例进行调配才能成为微生物的生长环境。在城市污水处理工程中，主要控制的变量有：碳、氮、磷。城市污水一般不同于天然有机物废水的处理过程，天然有机物的处理不需要对营养物质进行调配，而城市污水的厌氧生物处理技术需要进行营养物质的调配。

有毒物质：有毒物质在这里指的是在厌氧反应过程中产生有毒有机物、重金属等物质，他们中的大部分来自厌氧菌的代谢过程。

2 厌氧反应器在城市污水处理中的应用

2.1 厌氧生物反应器

随着城市的发展，近年来城市的污水处理系统中出现了较高浓度的有机废水。为此，新型的厌氧生物处理工艺和反应器也相应被开发出来。因为微生物的生长所需的环境不同，成长的条件不同，所以厌氧处理的工艺是不同的，一般可以分为两类：悬浮式生长和附着式生长。根据厌氧消化的产酸阶段和产甲烷阶段是否在同一反应器中且在同一工艺条件下完成，可将厌氧反应器分为单相厌氧反应器和两相厌氧反应器。

2.2 厌氧生物反应的运行与管理

微生物的成长十分缓慢，设备的启动需要一定的时间，这也是该设备的缺点之一，为了解决和缓解这个问题，在设备启动的时候要增加足量的接种污泥，大概在容器中占约30%的比例。要注意的是，在启动的过程中，升温速度为1℃/h，在达到升温的目标以后要保持这个恒温不变。pH值得设定大概在6.8～7.8的范围之内。

运行检测：在厌氧反应器正常运行的时候要对进出水的pH值、碱度、COD、BOD5等以及悬浮物、总氮、总磷、产气量、气体成分、氧化还原电位、有机物去除率以及温度等指标进行监测和调控，及时发现误差，调整误差，用科学的方法对系统进行管理。在运行检测中值得注意的是，厌氧反应的过程中容易出现酸化的现象，或上清液水质恶化的现象，所以不能让系统出现排泥量不足、固体负荷过大、消化不完全、混入浮渣、上清液与消化污泥分离不佳以及搅拌过度等现象。

3 厌氧生物处理技术及在城市污水处理中的应用特点

曝气生物滤池技术在污水处理中的应用就是厌氧生物处理技术及在城市污水处理中应用的一个很好的实例，这种技术最先应用于微污染水源处理和污水的深度处理中，后来随着技术的进步，该项技术被应用在了更广阔的领域中。随着城市化的发展城市水体呈现富营养化的现象也加剧，我国的污水排放标准也相应提高，以前的处理技术出现了占地面积大、出水水质不高和处理时散发臭味等缺陷。

而曝气生物滤池工艺是不存在这些问题的，因此得到了广泛的应用。某污水处理厂就是一个很好的例子。该污水处理厂采用除碳/硝化组合形式，原水经过混凝沉淀，去除部分浮油等。经过系列处理后，该污水处理厂的出水水质远高于原先使用的活性污泥法，且克服了污泥产量多，占地面积大的缺陷。属于一种高效节能的污水处理办法。

4 结语

在不溶性有机物质量较高的污水或浓度较高的工业废水的处理中经常会用到厌氧生物处理技术，在剩余污泥的处理中也经常用到该技术。这种生物处理技术具有费用较低、处置剩余污泥较少和处理后可进行回收能量的优点，在城市的污水处理中是较常见的技术。厌氧技术处理污水的优势得以显现，目前在环境工程和环保项目中，厌氧生物处理技术已经成为不可或缺的技术。随着我国现代化步伐的加快，我国的污水排放标准也在做出相应的修改，污水排放的限制也会越来越严格，运用厌氧生物技术来处理污水，不仅环保节能而且具有较高的效率，是非常值得推广的。对此，我们会继续研究，探索更高效的工艺技术。

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2015-12-20