厭氧污水處理的微生物學(xué)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(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(guò)程是許多連鎖發(fā)酵作用的結果,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(guò)程基于更復雜的微生物學(xué)反應,其消化過(guò)程的進(jìn)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(chǎn)己酸細菌和產(chǎn)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(lèi)(己醇)。假如這些必需的條件繼續維持下來(lái),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(zhù)厭氧生物群落食物鏈上的生物體大大地依賴(lài)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(jìn)入的污水的成分,并使得它們易受處理各步的影響。來(lái)自糖廠(chǎng)和淀粉廠(chǎng)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(guò)程樂(lè )觀(guān)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主要由有機酸組成。

來(lái)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器中

(第二步驟),有些學(xué)者研究表明,假如進(jìn)來(lái)的液體能夠很好地混合的話(huà),pH值低到4的污水,在沒(méi)有中和之前,就能被一個(gè)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(shí),那么,限速步驟是水解作用和酸性發(fā)酵。對于這種流出物,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(chǎng)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(chǎn)過(guò)程中使用了碳酸鈉,最后在工廠(chǎng)污水中就會(huì )出現,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(guò)程的微生物學(xué)的作用也取決于流出物類(lèi)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(kāi)來(lái)進(jìn)行。可是,當脂肪或蛋白質(zhì)是主要成分時(shí),那么,不加區別地選擇兩步厭氧過(guò)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荷下也以較高效率繼續進(jìn)行。可是,當pH值在7.0左右時(shí),由于釋放銨離子,對于大范圍的開(kāi)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(guò)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。對于含有脂肪的廢水來(lái)說(shuō),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(guò)程的穩定性,兩步法處理廠(chǎng)是不需要的。