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厭氧污水處理的微生物學特征

 

近幾年,雖然對厭氧污水處理的研究非常活躍,但是,對這個方面的微生物學原理(理想的底物條件,干擾因子等等)了解還很少。像早已建立的厭氧污泥消化方法一樣,厭氧污水處理過程是許多連鎖發酵作用的結果,其最重要、人們了解最清楚的是甲烷發酵。由于該發酵過程基于更復雜的微生物學反應,其消化過程的進行是不及好氧污水處理那樣穩定。

和好氧分解相比,厭氧分解受各組生物群支配,這些生物群必須彼此合作共同起作用。最終分解的生物群—產己酸細菌和產甲烷細菌的共生作用—能夠利用全部的有機酸(例如丁酸、己酸)和醇類(己醇)。假如這些必需的條件繼續維持下來,那么,就會不斷地產生乙酸鹽、二氧化碳、氫氣和甲烷(尤其甲烷)。所以,進一步沿著厭氧生物群落食物鏈上的生物體大大地依賴于初始底物的特性。而且,一種特定污水是否對厭氧處理方法敏感,首先取決于該水解細菌,該細菌作用于進入的污水的成分,并使得它們易受處理各步的影響。來自糖廠和淀粉廠的污水容易水解,并轉化成酸。在這樣的情況下,甲烷形成通常是限速步驟。如果人們想對這種污水的處理過程樂觀地考慮,那么,建議采用兩步法。為此,流出物的酸性發酵在分離的反應器中進行。從這一步釋放出的液體是酸性的(pH3.8),COD主要由有機酸組成。

來自第一步驟的液體進入到一個實際上分離的甲烷反應器中

(第二步驟),有些學者研究表明,假如進來的液體能夠很好地混合的話,pH值低到4的污水,在沒有中和之前,就能被一個容易適應的甲烷污泥甲烷化。

當處理諸如含有纖維素的洗出物等不易水解的廢水時,那么,限速步驟是水解作用和酸性發酵。對于這種流出物,兩步處理法顯示不出優點。這也適用于工業污水,由于工廠內部條件的緣故,該污水具有很高的緩沖能力。例如,如果生產過程中使用了碳酸鈉,最后在工廠污水中就會出現,那么,啟動酸性發酵就比較困難。

除了這些因素外,厭氧污水處理過程的微生物學的作用也取決于流出物類型。那么,人們處理主要由碳水化合物(淀粉、糖、果膠等)污染的液體時,通常把酸性發酵和甲烷發酵處理步驟分離開來進行。可是,當脂肪或蛋白質是主要成分時,那么,不加區別地選擇兩步厭氧過程就不再適用。高度濃縮的含脂肪的流出物的酸性發酵常常只能獲得令人失望的效果,而且酸性產物的濃度(即甲烷發酵階段底物濃度)仍是很低。含有蛋白質液體的酸性發酵即使在高容量的負荷下也以較高效率繼續進行。可是,當pH值在7.0左右時,由于釋放銨離子,對于大范圍的開放條件,也期望同時生成甲烷。因此,控制甲烷發酵階段所需要的碳就被采用兩步厭氧處理過程的主要目的之一是甲烷產生階段的可能極度的酸化作用。對于含有脂肪的廢水來說,極度酸化作用將不會發生,或者在含有許多蛋白質的流出物中也不會發生,因此，考慮到過程的穩定性,兩步法處理廠是不需要的。