工业污水，工业废水处理免费方案咨询电话：400-699-1558，江苏铭盛环境24H手机热线：158-9646-8025
废水厌氧生物处置在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物合成并产生CH4和CO2的过程。
一、厌氧生物处置中的基础生物过程——阶段性理论
1、两阶段理论：20世纪30~60年代，被普遍理解的是“两阶段理论”第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功用是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；主要参与反响的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；
这些微生物的特性是：
1）生长速率快，
2）对环境条件的顺应性（温度、pH等）强。第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌应用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；主要参与反响的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；
产甲烷细菌的主要特性是：
1）生长速率慢，世代时间长；
2）对环境条件（温度、pH、抑止物等）十分敏感，要求苛刻。
2、三阶段理论对厌氧微生物学的深化研讨后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反响过程的实质；厌氧微生物学的研讨显示，产甲烷菌是一类非常特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报构造外，其最主要的特性是：产甲烷细菌只能应用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只要乙酸，而不能应用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类；上世纪70年代，Bryant发现原来以为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌，实践上是由两种细菌共同组成的，一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和H2（一种产氢产乙酸细菌），另一种细菌则应用H2和CO2产生CH4（一种真正意义上的产甲烷细菌——嗜氢产甲烷细菌）；因此，Bryant提出了厌氧消化过程的“三阶段理论”：水解、发酵阶段：产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2；产甲烷阶段：产甲烷菌应用乙酸和H2、CO2产生CH4；普通以为，在厌氧生物处置过程中约有70%的CH4产自乙酸的合成，其他的则产自H2和CO2。
3、四阶段理论（四菌群学说）：在与Bryant提出“三阶段理论”的同时，又有人提出了厌氧消化过程的“四菌群学说”：实事上，是在上述三阶段理论的根底上，增加了一类细菌——同型产乙酸菌，其主要功用是能够将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2合成为乙酸。但研讨标明，实践上这一局部由H2/CO2合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。总体来说，“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处置过程较全面和较精确的描绘。
4、多阶段理论 但是，当应用厌氧生物处置工艺进行含有复杂有机物工业污水处理时，在厌氧反响器中进行的反响会远比上述“三阶段理论”、“四阶段理论”中所描绘的反响过程复杂。
二、厌氧消化过程中的主要微生物
主要说明其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
1、发酵细菌（产酸细菌）：
发酵产酸细菌的主要功用有两种：
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；水解过程较迟缓，并受多种要素影响（pH、SRT、有机物品种等），有时回成为厌氧反响的限速步骤；产酸反响的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；能够按功用来分：纤维素合成菌、半纤维素合成菌、淀粉合成菌、蛋白质合成菌、脂肪合成菌等。
2、产氢产乙酸菌：产氢产乙酸细菌的主要功用是将各种高级脂肪酸和醇类氧化合成为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供适宜的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。
3、产甲烷菌20世纪60年代Hungate创始了严厉厌氧微生物培育技术之后，对产甲烷细菌的研讨才得以普遍实施；产甲烷细菌的主要功用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停止；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；普通来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的品种较少，只要Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）和Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反响器中居多，特别是后者，由于在厌氧反响器中乙酸是主要的产甲烷基质，普通来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化合成；依据产甲烷菌的形态和生理生态特征，可将其分类如下：——最新的分类（Bergy’s细菌手册第九版），共分为：三目、七科、十九属、65种；产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有：
①产甲烷杆菌；
②产甲烷球菌；
③产甲烷八叠球菌；
④产甲烷丝菌等等。在生物分类学上，产甲烷菌（Methanogens）属于古细菌（Archaebacteria），大小、外观上与普通细菌（Eubacteria）类似，但实践上，其细胞成分特殊，特别是细胞壁的构造较特殊；在自然界的散布，普通能够以为是栖息于一些极端环境中（如地热泉水、深海火山口、堆积物等），但实践上其散布极为普遍，如污泥、瘤胃、昆虫肠道、湿树木、厌氧反响器等；产甲烷菌都是严厉厌氧细菌，请求氧化复原电位在-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，繁衍世代时间长，可达4~6天，因而，通常状况下产甲烷反响是厌氧消化的限速步骤。
三、厌氧生物处置的影响要素
产甲烷反响是厌氧消化过程的控制阶段，因而，通常来说，在讨论厌氧生物处置的影响要素时主要讨论影响产甲烷菌的各项要素；主要影响要素有：温度、pH值、氧化复原电位、营养物质、F/M比、有毒物质等。
1、温度：温度对厌氧微生物的影响尤为显著；厌氧细菌可分为嗜热菌（或高温菌）、嗜温菌（中温菌）；相应地，厌氧消化分为：高温消化（55°C左右）和中温消化（35°C左右）；高温消化的反响速率约为中温消化的1.5~1.9倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较低；当处置含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，高温消化可获得较好的卫生效果，消化后污泥的脱水性能也较好；随着新型厌氧反响器的开发研讨和应用，温度对厌氧消化的影响不再十分重要（新型反响器内的生物量很大），因而能够在常温条件下（20~25°C）停止，以俭省能量和运转费用。
2、pH值和碱度：pH值是厌氧消化过程中的最重要的影响要素；重要缘由：产甲烷菌对pH值的变化十分敏感，普通以为，其最适pH值范围为6.8~7.2，在<6.5或>8.2时，产甲烷菌会遭到严重抑止，而进一步招致整个厌氧消化过程的恶化；厌氧体系中的pH值受多种要素的影响：进水pH值、进水水质（有机物浓度、有机物品种等）、生化反响、酸碱均衡、气固液相间的溶解均衡等；厌氧体系是一个pH值的缓冲体系，主要由碳酸盐体系所控制；普通来说：系统中脂肪酸含量的增加（累积），将耗费 ，使pH降落；但产甲烷菌的作用不但能够耗费脂肪酸，而且还会产生 ，使系统的pH值上升。碱度曾一度在厌氧消化中被以为是一个至关重要的影响要素，但实践上其作用主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲才能，维持适宜的pH值；厌氧体系一旦发作酸化，则需求很长的时间才干恢复。
3、氧化复原电位：严厉的厌氧环境是产甲烷菌停止正常生理活动的根本条件；非产甲烷菌能够在氧化复原电位为+100~ -100mv的环境正常生长和活动；产甲烷菌的最适氧化复原电位为-150~ -400mv，在培育产甲烷菌的初期，氧化复原电位不能高于-330mv；
4、营养请求：厌氧微生物对N、P等营养物质的请求略低于好氧微生物，其请求COD：N：P = 200：5：1；
多数厌氧菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功用，所以有时需求投加：①K、Na、Ca等金属盐类；
②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等；
③有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等。
5、F/M比：厌氧生物处置的有机物负荷较好氧生物处置更高，通常可达5~10kgCOD/m3.d，以至可达50~80 kgCOD/m3.d；无传氧的限制；能够积聚更高的生物量。产酸阶段的反响速率远高于产甲烷阶段，因而必需非常慎重地选择有机负荷；高的有机容积负荷的前提是高的生物量，而相应较低的污泥负荷；高的有机容积负荷能够缩短HRT，减少反响器容积。
6、有毒物质：——常见的抑止性物质有：硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些有机物；
①硫化物和硫酸盐：硫酸盐和其它硫的氧化物很容易在厌氧消化过程中被复原成硫化物；可溶的硫化物到达一定浓度时，会对厌氧消化过程主要是产甲烷过程产生抑止作用；投加某些金属如Fe能够去除S2-，或从系统中吹脱H2S能够减轻硫化物的抑止作用。
②氨氮：氨氮是厌氧消化的缓冲剂；但浓渡过高，则会对厌氧消化过程产生毒害作用；抑止浓度为50~200mg/l，但驯化后，顺应才能会得到增强。
③重金属：——使厌氧细菌的酶系统遭到毁坏。
④氰化物：⑤有毒有机物：
四、厌氧生物处置的主要特征
1、厌氧生物处置过程的主要优点：
①能耗大大降低，而且还能够回收生物能（沼气）；
②污泥产量很低；——厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，产酸菌的产率Y为0.15~0.34kgVSS/kgCOD，产甲烷菌的产率Y为0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的产率约为0.25~0.6kgVSS/kgCOD。
③厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物停止降解或局部降解；
④反响过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功用的微生物协同工作的一个连续的微生物过程；
2、厌氧生物处置过程的主要缺陷：
①对温度、pH等环境要素较敏感；
②处置出水水质较差，需进一步应用好氧法停止处置；
③气息较大；
④对氨氮的去除效果不好；等等
