厌氧生物处理工艺发展历程及厌氧生物处理工艺原理-九游会老哥俱乐部登录

厌氧生物处理工艺发展历程

早在百年前，英国的watson就建成了最早的消化池；此后在20世纪20年代，德国、美国陆续建成较标准的消化池。但是在此后相当长的一段时期里，厌氧生物处理在理论、技术以及应用的层面上都远远落后于好氧生物法。一直到1960年后，全世界的能源短缺问题开始引起人们的重视，厌氧消化因其无需曝气、能耗低、还能大量的沼气，用于发电以及家庭燃气，这使得人们重新将目光投向厌氧消化。
表1示了厌氧反应器的发展历史，从第一代厌氧反应器发展到现在已经经历了100多年，现在正在广泛使用的第三代厌氧反应器的泥水混合程度高，水力负荷大，抗冲击能力强，占地面积小，运行成本低，这些优点使得20世纪70年代以后对于厌氧水处理的研究进展飞速。

厌氧生物处理工艺原理

图1述了人们对厌氧生物处理工艺原理的认识进展。早在20世纪30年代，人们就开始对厌氧反应的过程进行研究，最早的研究者认为厌氧消化过程分为两个阶段。

第一阶段即产氢发酵阶段：在该过程中大分子复杂有机物如碳水化合物、蛋白质和脂类等，在厌氧或兼性厌氧微生物的生理生化作用下发生水解以及酸化反应，产生单糖、氨基酸、h₂和co₂等物质。该过程中发挥作用的微生物统称它们为产酸菌；因这个阶段中产生了大量的脂肪酸，致使废水的ph值降低，所以人们将该阶段称为产氢发酵阶段，或产酸阶段。这个阶段主要受到温度、ph值以及污染物性质的影响。

第二阶段即碱性发酵阶段：在这个过程中的微生物会把产氢发酵阶段产生的中间产物转化为ch₄和co₂。研究人员把参与该过程的微生物命名为产甲烷菌，在这个过程中产甲烷菌利用脂肪酸产甲烷，进而产生碳酸氢根，这个过程会使水中的碱度增加导致水中ph值不断升高，所以人们把此阶段为碱性发酵阶段。

        但随着科技的发展，厌氧微生物开始被研究人员进行深入了解，人们开始发现只有甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类、h₂和co₂可以被产甲烷菌利用产甲烷，而那些除了乙酸以外的含两个碳的脂肪酸以及除了甲醇外的醇类，则不能被产甲烷菌直接利用。因此有研究人员推测厌氧微生物在产酸阶段和产甲烷阶段中间必定存在将丙酸、丁酸等脂肪酸和其他醇类转化为乙酸、h₂以及co₂的过程，并在1967年得到证实。bryant发现了一种可以把乙醇氧化成乙酸和氢气的细菌，而且这种细菌和任何一种已知的产酸细菌和产甲烷细菌都存在着明显的不同，bryant将该种细菌命名为产氢产乙酸菌，至此，厌氧消化三阶段理论开始发展并逐渐成熟。

 

厌氧消化三阶段理论：

水解酸化阶段：在对分离出的产氢产乙酸菌进行深入的研究以后，1979年bryant又在现有的厌氧消化的两阶段理论基础上提出三阶段理论。在该阶段中复杂有机物在水解和发酵细菌的作用下，76%的碳水化合物、蛋白质和脂肪转化为单糖，氨基酸和长链脂肪酸等，在这个阶段有20%的复杂有机物转化为乙酸。因为复杂有机物的水解过程比较缓慢，这个过程主要受到温度、ph值以及污染物的性质影响。

产氢产乙酸阶段：在这个阶段52%的水解酸化产物被产氢产乙酸细菌转化为乙酸，24%的将水解酸化阶段的产物水解酸化产物被产氢产乙酸细菌转化为h₂和co₂。该过程主要受到ph值和氢分压的影响。

产甲烷阶段：这个阶段主要是两种不同生理机能的产甲烷菌的处理，其中利用乙酸的产甲烷菌可以把72%的乙酸转化为甲烷和二氧化碳，利用氢和二氧化碳的产甲烷菌可以把28%的氢和二氧化碳转化为甲烷。产甲烷菌对ph值和温度敏感，有很多研究人员认为产甲烷阶段是厌氧的限速步骤。

图1 氧生物处理基本原理

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