【正文】 程度的動態(tài)平衡，這種動態(tài)平衡一旦被pH值、溫度、有機(jī)負(fù)荷等外加因素所破壞，則首先將使產(chǎn)甲烷階段受到抑制，其結(jié)果會導(dǎo)致低級脂肪酸的積存和厭氧進(jìn)程的異常變化，甚至?xí)?dǎo)致整個厭氧消化過程停滯。此過程由兩類生理功能截然不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一類把H2和CO2轉(zhuǎn)化成甲烷，另一類從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生CH4，前者約占總量的1/3，后者約占2/3，其反應(yīng)式為： 4H2+CO2 CH4+2H2O (占1/3) (138) CH3COOH CH4+CO2 （139） CH3COONH4 + H2O CH4+NH4HCO3 (占2/3) (1310)上述三個階段的反應(yīng)速度依廢水性質(zhì)而異，在含纖維素、半纖維素、果膠和脂類等污染物為主的廢水中，水解作用易成為速度限制步驟；簡單的糖類、淀粉、氨基酸和一般的蛋白質(zhì)均能被微生物迅速分解，對含這類有機(jī)物為主的廢水，產(chǎn)甲烷反應(yīng)易成為限速階段。碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)的水解酸化過程分別為： 單糖 （131） 脂肪 長鏈脂肪酸、甘油 （132） 蛋白質(zhì) 氨基酸 （133）由于簡單碳水化合物的分解產(chǎn)酸作用，要比含氮有機(jī)物的分解產(chǎn)氨作用迅速，故蛋白質(zhì)的分解在碳水化合物分解后產(chǎn)生。復(fù)雜的大分子、不溶性有機(jī)物先在細(xì)胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機(jī)物，然后轉(zhuǎn)入細(xì)胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸、醇類、醛類等。厭氧生物處理是一個復(fù)雜的微生物化學(xué)過程，依靠三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合作用完成，因而可將厭氧消化過程劃分為三個連續(xù)階段，既水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。第二節(jié) 厭氧生物處理機(jī)理污水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物（包括兼性厭氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化。污泥停留時間的延長與污泥濃度的提高使厭氧系統(tǒng)更具有穩(wěn)定性，有效增強(qiáng)了對不良因素（例如有毒物質(zhì)）的適應(yīng)性，因此十幾年來，厭氧廢水處理技術(shù)得以很快推廣，成為水處理領(lǐng)域里一項有效的新技術(shù)。因為水力停留時間長，所以消化池的容積大，基本建設(shè)費用和運(yùn)行管理費用都較高，這個缺點長期限制了厭氧生物處理法在各種有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用。三、厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展厭氧處理法最早用于處理城市污水處理廠的沉淀污泥，即污泥消化，后來用于處理高濃度有機(jī)廢水，采用的是普通厭氧生物處理法。但是隨著人們對有毒物質(zhì)的種類、毒性物質(zhì)的允許濃度和可馴化性的了解以及工藝上的改進(jìn)，這一問題正在得到克服。 （5）厭氧處理去除有機(jī)物不徹底 厭氧處理廢水中有機(jī)物時往往不夠徹底，一般單獨采用厭氧生物處理不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，所以厭氧處理必須要與好氧處理相配合。 （3）運(yùn)行管理較為復(fù)雜 由于厭氧菌的種群較多，如產(chǎn)酸菌與產(chǎn)甲燒菌性質(zhì)各不相同，而互相又密切相關(guān)，要保持這兩大類種群的平衡，對運(yùn)行管理較為嚴(yán)格，稍有不慎，可能使兩種群失去平衡，使反應(yīng)器不能正常工作，如進(jìn)水負(fù)荷突然提高，反應(yīng)器的PH值會下降，如不及時發(fā)現(xiàn)控制，反應(yīng)器就會出現(xiàn)“酸化”現(xiàn)象，使產(chǎn)甲烷菌受到嚴(yán)重抑制、甚至使反應(yīng)都不能再恢復(fù)正常運(yùn)行，必須重新啟動。因為氮和磷是營養(yǎng)物質(zhì)，排入水體可引起湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化，雖然厭氧法在去除COD和BOD方面具有高效低耗的優(yōu)點，但因不能去除氮和磷，使該法的應(yīng)用存在局限性，當(dāng)被處理的廢水含有過量的氮和磷時，不能單獨采用厭氧法，而應(yīng)采用厭氧與好氧工藝相結(jié)全的處理工藝。（1）采用厭氧生物法不能去除廢水中的氮和磷 采用厭氧生物處理廢水，一般不能去除廢水中氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)。目前處理工業(yè)廢水的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），從幾十立方米到上萬立方米的規(guī)模都運(yùn)行良好。（8）靈活性強(qiáng) 。（7）、易管理 厭氧方法的菌種（例如厭氧顆粒污泥）可以在停止供給廢水與營養(yǎng)的情況下保留其生物活性與良好的沉淀性能至少1年以上。有機(jī)廢水一般已含有一定量的氮和磷及多種微量元素，可滿足厭氧微生物的營養(yǎng)要求，因此厭氧方法可以不添加或少添加營養(yǎng)鹽。而厭氧法處理污水，由于厭氧世代時間很長、微生物增殖緩慢，因而處理同樣數(shù)量的廢水僅產(chǎn)生相當(dāng)于好氧法1/10~1/6的剩余污泥；剩余污泥脫水性能好，脫水時可不使用或少使用絮凝劑，因此剩余污泥處理要容易得多；可減輕后續(xù)污泥處理的負(fù)擔(dān)和運(yùn)行費用；污泥高度無機(jī)化，可用作農(nóng)田肥料或作為新運(yùn)行的廢水處理廠的種泥出售。厭氧法可直接處理高濃度有機(jī)廢水和剩余污泥。 厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷比好氧法要高得多，單位反應(yīng)器容積的有機(jī)物去除量也因此要高得多，特別是使用新一代的高速厭氧反應(yīng)器更是如此。好氧生物處理只能處理中、低濃度有機(jī)污水，而厭氧生物處理則對高、中、低濃度有機(jī)污水均能處理。（3）、應(yīng)用范圍廣?；厥盏恼託饪捎糜阱仩t燃料或家用燃?xì)狻捬跆幚聿坏茉葱枨蠛苌俣疫€能產(chǎn)生大量的能源。厭氧法成本的降低主要由于動力的大量節(jié)省、營養(yǎng)物添加費用和污泥脫水費用的減少，即使不計沼氣作為能源所帶來的收益，厭氧法也僅約為好氧法成本的1/3；如所產(chǎn)沼氣能被利用，則費用更會大大降低，甚至帶來相當(dāng)?shù)睦麧櫋?厭氧處理具有下列優(yōu)點：（1）、處理成本低。發(fā)展中國家面臨嚴(yán)重的環(huán)境污染問題、能源短缺以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境治理所面臨的資金不足等問題，這些國家需要有效、簡單又費用低廉的技術(shù)；厭氧水處理技術(shù)可以作為能源生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)體系的一個核心部分，其產(chǎn)物可以被燃燒利用而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價值。此生物氣俗稱沼氣，沼氣的主要成分是約2/3的甲烷和1/3的二氧化碳，是一種可回收的能源。二、 厭氧生物處理技術(shù)厭氧生物處理技術(shù)于19世紀(jì)末首先在英國得到應(yīng)用，到1914年美國已建立14座厭氧消化池。一般污水散發(fā)出惡臭是由于厭氧細(xì)菌增長產(chǎn)生了硫化氫、胺等氣體所造成的。厭氧細(xì)菌有兩種，一種是只要有氧存在就不能生長繁殖的細(xì)菌，稱為絕對厭氧菌；另一種是不論有氧存在與否都能增長的細(xì)菌，稱為兼性厭氧細(xì)菌（也稱兼性細(xì)菌）。厭氧生物處理具有高效低耗的特點，因此比好氧生物處理技術(shù)更具優(yōu)越性。因此，對于高濃度有機(jī)廢水一般采用厭氧消化法。厭氧生物處理活性污泥法與生物膜法是在有氧條件下，由好氧微生物降解污水中的有機(jī)物，最終產(chǎn)物是水和二氧化碳，作為無害化和高效化的方法被推廣應(yīng)用。但當(dāng)污水中有機(jī)物含量很高時，特別是對于有機(jī)物含量大大超過生活污水的工業(yè)廢水，采用好氧法就顯得能耗太多，很不經(jīng)濟(jì)了。即在無氧的條件下，由兼性菌及專性厭氧細(xì)菌降解有機(jī)物，最終產(chǎn)物是二氧化碳和甲烷氣體。 第一節(jié) 概述一、 厭氧生物處理中的厭氧微生物厭氧生物處理是以厭氧細(xì)菌為主而構(gòu)成的微生物生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)流入廢水的BOD濃度較高，細(xì)菌在好氧狀態(tài)下增長以后，由于缺氧會使各種厭氧細(xì)菌繁殖起來。厭氧生物處理中的厭氧微生物主要有產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)酸發(fā)酵細(xì)菌，常見的甲烷菌有四類：既甲烷桿菌、甲烷球菌、甲烷八疊球菌、甲烷螺旋菌；產(chǎn)酸發(fā)酵細(xì)菌主要有氣桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、小球菌屬、變形桿菌屬、鏈球菌屬等。厭氧生物處理利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧氣的情況下把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，這些無機(jī)物主要包括大量的生物氣和水。厭氧水處理是一種低成本的水處理技術(shù)，它又是把水的處理和能源的回收利用相結(jié)合的一種技術(shù)。如處理過的潔凈水可用于魚塘養(yǎng)魚和農(nóng)田灌溉；產(chǎn)生的沼氣可作為能源；剩余污泥可以作為肥料用于土壤改良。在廢水處理成本上比好氧處理要便宜得多，特別是對中等以上濃度（COD1500mg/L）的廢水更是如此。（2）、低能耗。厭氧法處理污水可回收沼氣。當(dāng)處理水COD在4000~5000mg/L之間，回收沼氣的經(jīng)濟(jì)效益較好。厭氧生物處理技術(shù)比好氧生物處理技術(shù)對有機(jī)物濃度適應(yīng)性廣。（4）、污泥負(fù)荷高 。因此其反應(yīng)器負(fù)荷高、體積小、占地少。（5） 剩余污泥量少 好氧法處理污水，因為微生物繁殖速度快，剩余污泥生成率很高。（6） 厭氧方法對營養(yǎng)物的需求量較低 一般認(rèn)為，若以可以生物降解的BOD為計算依據(jù)，好氧方法氮和磷的需求量為BOD：N：P=100：5：1，而厭氧方法為（350~500）：5：1。而好氧法處理單一有機(jī)物的廢水，往往還需投加其他營養(yǎng)物，如N、P等，這就增加了運(yùn)行費用。它的這一特性為其間斷地或季節(jié)性地運(yùn)行提供了有利條件，厭氧顆粒污泥因此可作為新建厭氧處理廠的種泥出售。厭氧系統(tǒng)規(guī)模靈活，可大可小，設(shè)備簡單，易于建設(shè)，無需昂貴的設(shè)備。厭氧方法用于大規(guī)模的工業(yè)廢水和生活污水的處理只是近幾十年的事，厭氧技術(shù)的發(fā)展尚不充分，也有不足之處。含氮和磷的有機(jī)物通過厭氧消化，其所含的氮和磷被轉(zhuǎn)化為氨氮和磷酸鹽，由于只有很少的氮和磷被細(xì)胞合成利用，所以絕大部分的氮和磷以氨氮和磷酸鹽的形式在出水排出。 （2）厭氧法啟動過程較長 因為厭氧微生物的世代期長，增長速率低，污泥增長緩慢，所以厭氧反應(yīng)器的啟運(yùn)過程很長，一般啟動期長達(dá)3~6個月，甚至更長，如要達(dá)到快速啟動，必須增加接種污泥量，這就會增加啟動費用。 （4）衛(wèi)生條件較差，一般廢水中均含有硫酸鹽，厭氧條件下會產(chǎn)生硫酸鹽還原作用而放出硫化氫等氣體，其中硫化氫是一種有毒和具有惡臭的氣體，如果反應(yīng)器不能做到完全密閉，就會散發(fā)出臭氣，引起二次污染，因此，厭氧處理系統(tǒng)的各處理構(gòu)筑物應(yīng)盡可能密封，以防臭氣散發(fā)。 （6）厭氧微生物對有毒物質(zhì)較為敏感 厭氧微生物對有毒物質(zhì)較為敏感，因此，對于有毒廢水性質(zhì)了解的不足或操作不當(dāng)可能導(dǎo)致反應(yīng)器運(yùn)行條件的惡化。近年來人們發(fā)現(xiàn)，厭氧細(xì)菌經(jīng)馴化后可以極大地提高其對毒性物質(zhì)的耐受力。普通厭氧處理法的主要缺點是水力停留時間長，污泥中溫消化時，一般需20~30d。20世紀(jì)60年代以后，由于能源危機(jī)導(dǎo)致能源價格猛漲，厭氧發(fā)醇技術(shù)日益受到人們的重視，對這一技術(shù)在廢水領(lǐng)域的應(yīng)用開展了廣泛、深入的科學(xué)研究工作，開發(fā)了一系列高效率的厭氧生物處理工藝，這些新型高效厭氧反應(yīng)器工藝與傳統(tǒng)消化池比較有一共同的特點：提高了厭氧反應(yīng)負(fù)荷和處理效率，延長了污泥停留時間，提高了污泥濃度，改善了反應(yīng)器內(nèi)的流態(tài)。如：厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧流化床（AFB）、厭氧膨脹床（EGSB）、厭氧濾池（AF）、厭氧生物轉(zhuǎn)盤等。與好氧過程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體，而以化合態(tài)氧、碳、硫、氮等為受氫體?！?第一階段為水解酸化階段。這個階段主要產(chǎn)生較高級脂肪酸。含氮有機(jī)物分解產(chǎn)生的NH3除了提供合成細(xì)胞物質(zhì)的氮源外，在水中部分電離，形成NH4HCO3，具有緩沖消化液PH值的作用，有時也把繼碳水化合物分解后的蛋白質(zhì)分