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厭氧污水處理的微生物學(xué)特征

 

近幾年,雖然對(duì)厭氧污水處理的研究非?；钴S,但是,對(duì)這個(gè)方面的微生物學(xué)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(fā)酵作用的結(jié)果,其最重要、人們了解最清楚的是甲烷發(fā)酵。由于該發(fā)酵過程基于更復(fù)雜的微生物學(xué)反應(yīng),其消化過程的進(jìn)行是不及好氧污水處理那樣穩(wěn)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(chǎn)己酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的共生作用—能夠利用全部的有機(jī)酸(例如丁酸、己酸)和醇類(己醇)。假如這些必需的條件繼續(xù)維持下來,那么,就會(huì)不斷地產(chǎn)生乙酸鹽、二氧化碳、氫氣和甲烷(尤其甲烷)。所以,進(jìn)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(duì)厭氧處理方法敏感,首先取決于該水解細(xì)菌,該細(xì)菌作用于進(jìn)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(zhuǎn)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(duì)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(fā)酵在分離的反應(yīng)器中進(jìn)行。從這一步釋放出的液體是酸性的(pH3.8),COD主要由有機(jī)酸組成。

來自第一步驟的液體進(jìn)入到一個(gè)實(shí)際上分離的甲烷反應(yīng)器中

(第二步驟),有些學(xué)者研究表明,假如進(jìn)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(gè)容易適應(yīng)的甲烷污泥甲烷化。

當(dāng)處理諸如含有纖維素的洗出物等不易水解的廢水時(shí),那么,限速步驟是水解作用和酸性發(fā)酵。對(duì)于這種流出物,兩步處理法顯示不出優(yōu)點(diǎn)。這也適用于工業(yè)污水,由于工廠內(nèi)部條件的緣故,該污水具有很高的緩沖能力。例如,如果生產(chǎn)過程中使用了碳酸鈉,最后在工廠污水中就會(huì)出現(xiàn),那么,啟動(dòng)酸性發(fā)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(xué)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(shí),通常把酸性發(fā)酵和甲烷發(fā)酵處理步驟分離開來進(jìn)行?？墒?當(dāng)脂肪或蛋白質(zhì)是主要成分時(shí),那么,不加區(qū)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(fā)酵常常只能獲得令人失望的效果,而且酸性產(chǎn)物的濃度(即甲烷發(fā)酵階段底物濃度)仍是很低。含有蛋白質(zhì)液體的酸性發(fā)酵即使在高容量的負(fù)荷下也以較高效率繼續(xù)進(jìn)行。可是,當(dāng)pH值在7.0左右時(shí),由于釋放銨離子,對(duì)于大范圍的開放條件,也期望同時(shí)生成甲烷。因此,控制甲烷發(fā)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(chǎn)生階段的可能極度的酸化作用。對(duì)于含有脂肪的廢水來說,極度酸化作用將不會(huì)發(fā)生,或者在含有許多蛋白質(zhì)的流出物中也不會(huì)發(fā)生,因此，考慮到過程的穩(wěn)定性,兩步法處理廠是不需要的。