基本介紹
- 中文名：厭氧污水處理
- 內容一：原理
- 內容二：水解階段
- 內容三：發酵或酸化階段
原理,水解階段,發酵或酸化階段,產乙酸階段,甲烷階段,優勢介紹,
原理
在厭氧處理過程中，廢水中的有機物經大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。在此過程中，不同微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成了複雜的生態系統。對高分子有機物的厭氧過程的敘述，有助於我們了解這一過程的基本內容。
水解階段
高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。它們在第一階段被細菌胞外酶分解為小分子。例如：纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，澱粉被澱粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白質酶水解為短肽與胺基酸等。這些小分子的水解產物能夠溶解於水並透過細胞膜為細菌所利用。水解過程通常較緩慢，因此被認為是含高分子有機物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。多種因素如溫度、有機物的組成、水解產物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。水解速度的可由以下動力學方程加以描述：ρ=ρo/(1+Kh.T)
ρ ——可降解的非溶解性底物濃度（g/L）
ρo———非溶解性底物的初始濃度（g/L）
Kh——水解常數（d^-1）
T——停留時間（d）
發酵或酸化階段
在這一階段，上述小分子的化合物發酵細菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物並分泌到細胞外。發酵細菌絕大多數是嚴格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在於厭氧環境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護像甲烷菌這樣的嚴格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產物的組成取決於厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質，因此，未酸化廢水厭氧處理時產生更多的剩餘污泥。
在厭氧降解過程中，酸化細菌對酸的耐受力必須加以考慮。酸化過程pH下降到4時能可以進行。但是產甲烷過程pH值的範圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會減少甲烷的生成和氫的消耗，並進一步引起酸化末端產物組成的改變。
產乙酸階段
其某些反應式如下：
CH3CHOHCOO-+2H2O —> CH3COO-+HCO3-+H++2H2 ΔG’0=-4.2KJ/MOL
CH3CH2OH+H2O－> CH3COO-+H++2H2O ΔG’0=9.6KJ/MOL
CH3CH2CH2COO-+2H2O－> 2CH3COO-+H++2H2 ΔG’0=48.1KJ/MOL
CH3CH2COO-+3H2O－> CH3COO-+HCO3-+H++3H2 ΔG’0=76.1KJ/MOL
4CH3OH+2CO2－> 3CH3COO-+2H2O ΔG’0=-2.9KJ/MOL
2HCO3-+4H2+H+－>CH3COO-+4H2O ΔG’0=-70.3KJ/MOL
甲烷階段
最主要的產甲烷過程反應有：
CH3COO-+H2O－>CH4+HCO3- ΔG’0=-31.0KJ/MOL
HCO3-+H++4H2－>CH4+3H2O ΔG’0=-135.6KJ/MOL
4CH3OH－>3CH4+CO2+2H2O ΔG’0=-312KJ/MOL
4HCOO-+2H+－>CH4+CO2+2HCO3- ΔG’0=-32.9KJ/MOL
優勢介紹
厭氧污水處理工藝的基建投資一般情況下比氧化溝和 SBR 工藝高，但隨著規模的增大，氧化溝和 SBR 的基建費也成倍增加，而常規活性污泥法的投資則以較小的比例增加，兩者的差距越來越小。當污水廠達到一定規模後，常規活性污泥法的投資比氧化溝與 SBR 還省，所以，污水廠規模越大，常規活性污泥法的優勢就越大。常規活性污泥法、A/O和A2/O法的主要缺點是處理單元多，操作管理複雜，特別是污泥厭氧消化要求高水平的管理，消化過程產生的沼氣是可燃易爆氣體，更要求安全操作，這些都增加了管理的難度。但由於大型污水廠背靠大城市，技術力量強，管理水平較高，能滿足這種要求，因而常規活性污泥法的缺點不會成為限制使用的因素。
①大量降低能耗，而且還可以回收生物能(沼氣);
厭氧生物處理工藝中沒有為微生物提供氧氣的鼓風曝氣裝置，可以降低大量的能耗。在大量去除有機物的同時，厭氧處理工藝還會伴有大量沼氣產生。而沼氣中的甲烷是一種可以燃燒的氣體，具有很高的利用價值，可以直接用於鍋爐燃燒或發電;
②污泥產量很低;
