厭氧生物處理技術及在城市污水處理中的應用分析

趙漢南 趙軍 楊鋼 黃世友

（廣西壯族自治區環境保護科學研究院）

厭氧生物處理技術及在城市污水處理中的應用分析

趙漢南 趙軍 楊鋼 黃世友

（廣西壯族自治區環境保護科學研究院）

厭氧生物技術也被稱之為厭氧消化技術或厭氧菌發酵技術，就是各種厭氧菌在無氧環境下聯合作用，以降解有機污染物來達到凈化廢水、污水的目的。厭氧條件下，厭氧菌或兼性細菌吸附污泥中的有機物進行階段分解后會產生甲烷和二氧化碳等氣體，這些氣體污染較輕或無污染，污水中的有害成分通過這一原理得到凈化。在不溶性有機物質量較高的污水或濃度較高的工業廢水的處理中經常會用到厭氧生物處理技術，在剩余污泥的處理中也經常用到該技術。

厭氧生物處理技術；城市污水處理

引言

在沒有游離氧存在的條件下，廢水的厭氧生物處理是依靠兼性細菌和厭氧細菌來降解、穩定有機物的生物處理技術。這種生物處理技術具有費用較低、處置剩余污泥較少和處理后可進行回收能量的優點，在城市的污水處理中是較常見的技術。目前，我國在污水處理方面的技術和新的設備不斷涌現，污水處理的效率相對于以前大幅度提高，呈增長的趨勢。厭氧技術處理污水的優勢得以顯現，目前在環境工程和環保項目中，厭氧生物處理技術已經成為不可或缺的技術。

1 厭氧生物處理技術的基本原理和影響因素

1.1 厭氧生物處理技術的基本原理

厭氧生物處理技術是一個相對較復雜的生物反應過程，厭氧過程由三個部分組成，這三個部分分別是：水解產酸菌、產氫產乙酸菌、產甲烷菌。這三個部分在發生反應時共同作用。厭氧消化過程也分為三個階段，這三個階段分別是：水解酸化階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段（堿性發酵階段）。在水解酸化階段中，復雜的大分子不溶性的有機物等會在微生物胞外酶的作用下分解城小分子的溶解性有機物。隨后，這些小分子有機物滲透到細胞內被進一步分解為揮發性的有機酸（如乙酸、丙酸、丁酸）、醇和醛類等；產氫產乙酸階段，由水解酸化階段產生的乙醇和各種有機酸等被產氫產乙酸細菌分解轉化成乙酸、H2和CO2等；產甲烷階段，乙酸、乙酸鹽、H2和CO2等被產甲烷細菌轉化為甲烷。這三個階段在反應的過程中一直維持著一個動態的平衡。

1.2 城市污水厭氧生物處理過程的影響因素

溫度：生命活動受影響的重要因素之一就是溫度。在5～60℃的環境下，產甲烷細菌可以存活。其中產甲烷細菌的種類有三種，分別是：低溫菌群（20～25℃）、中溫菌群（30～45℃）和高溫菌群（45～75℃）。與此相對應的，厭氧技術處理工藝也依據適合各類菌群的溫度分為三種：高溫發酵、中溫發酵、低溫發酵，溫度范圍分別是：10～30℃，35～38℃，50～55℃。溫度因素之所以重要，是因為溫度可以決定發酵過程的快慢，但在選擇和使用溫度的時候也要兼顧考慮能源消耗的因素，高溫發酵消耗較大，成本高，低溫發酵效率又太低，所以一般都選擇中溫發酵。

酸堿度：產酸細菌和產甲烷細菌適應的pH值是不一樣的，前者不敏感，后者較敏感，所以在對這些細菌進行酸堿度調控的時候要把握好pH值，以防止將細菌殺死或抑制細菌的生命力。在此pH值范圍之外，厭氧消化的產氣過程會受到嚴重抑制。

營養物質與微量元素：碳、氮、磷和其他的微量元素都是微生物生長繁殖所需的物質，這些物質按照一定比例進行調配才能成為微生物的生長環境。在城市污水處理工程中，主要控制的變量有：碳、氮、磷。城市污水一般不同于天然有機物廢水的處理過程，天然有機物的處理不需要對營養物質進行調配，而城市污水的厭氧生物處理技術需要進行營養物質的調配。

有毒物質：有毒物質在這里指的是在厭氧反應過程中產生有毒有機物、重金屬等物質，他們中的大部分來自厭氧菌的代謝過程。

2 厭氧反應器在城市污水處理中的應用

2.1 厭氧生物反應器

隨著城市的發展，近年來城市的污水處理系統中出現了較高濃度的有機廢水。為此，新型的厭氧生物處理工藝和反應器也相應被開發出來。因為微生物的生長所需的環境不同，成長的條件不同，所以厭氧處理的工藝是不同的，一般可以分為兩類：懸浮式生長和附著式生長。根據厭氧消化的產酸階段和產甲烷階段是否在同一反應器中且在同一工藝條件下完成，可將厭氧反應器分為單相厭氧反應器和兩相厭氧反應器。

2.2 厭氧生物反應的運行與管理

微生物的成長十分緩慢，設備的啟動需要一定的時間，這也是該設備的缺點之一，為了解決和緩解這個問題，在設備啟動的時候要增加足量的接種污泥，大概在容器中占約30%的比例。要注意的是，在啟動的過程中，升溫速度為1℃/h，在達到升溫的目標以后要保持這個恒溫不變。pH值得設定大概在6.8～7.8的范圍之內。

運行檢測：在厭氧反應器正常運行的時候要對進出水的pH值、堿度、COD、BOD5等以及懸浮物、總氮、總磷、產氣量、氣體成分、氧化還原電位、有機物去除率以及溫度等指標進行監測和調控，及時發現誤差，調整誤差，用科學的方法對系統進行管理。在運行檢測中值得注意的是，厭氧反應的過程中容易出現酸化的現象，或上清液水質惡化的現象，所以不能讓系統出現排泥量不足、固體負荷過大、消化不完全、混入浮渣、上清液與消化污泥分離不佳以及攪拌過度等現象。

3 厭氧生物處理技術及在城市污水處理中的應用特點

曝氣生物濾池技術在污水處理中的應用就是厭氧生物處理技術及在城市污水處理中應用的一個很好的實例，這種技術最先應用于微污染水源處理和污水的深度處理中，后來隨著技術的進步，該項技術被應用在了更廣闊的領域中。隨著城市化的發展城市水體呈現富營養化的現象也加劇，我國的污水排放標準也相應提高，以前的處理技術出現了占地面積大、出水水質不高和處理時散發臭味等缺陷。

而曝氣生物濾池工藝是不存在這些問題的，因此得到了廣泛的應用。某污水處理廠就是一個很好的例子。該污水處理廠采用除碳/硝化組合形式，原水經過混凝沉淀，去除部分浮油等。經過系列處理后，該污水處理廠的出水水質遠高于原先使用的活性污泥法，且克服了污泥產量多，占地面積大的缺陷。屬于一種高效節能的污水處理辦法。

4 結語

在不溶性有機物質量較高的污水或濃度較高的工業廢水的處理中經常會用到厭氧生物處理技術，在剩余污泥的處理中也經常用到該技術。這種生物處理技術具有費用較低、處置剩余污泥較少和處理后可進行回收能量的優點，在城市的污水處理中是較常見的技術。厭氧技術處理污水的優勢得以顯現，目前在環境工程和環保項目中，厭氧生物處理技術已經成為不可或缺的技術。隨著我國現代化步伐的加快，我國的污水排放標準也在做出相應的修改，污水排放的限制也會越來越嚴格，運用厭氧生物技術來處理污水，不僅環保節能而且具有較高的效率，是非常值得推廣的。對此，我們會繼續研究，探索更高效的工藝技術。

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2015-12-20