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1、廢水厭氧生物處理[編輯本段]概述 廢水厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧的條件下通過(guò)厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過(guò)程。在厭氧生物處理的過(guò)程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被分解，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的化合物，同時(shí)釋放能量。其中，大部分的能量以甲烷的形式出現(xiàn)，這是一種可燃?xì)怏w，可回收利用。同時(shí)僅少量有機(jī)物被轉(zhuǎn)化而合成為新的細(xì)胞組成部分，故相對(duì)好氧法來(lái)講，厭氧法污泥增長(zhǎng)率小得多。好氧法因?yàn)楣┭跸拗埔话阒贿m用于中、低濃度有機(jī)廢水的處理，而厭氧法及適用于高濃度有機(jī)廢水，又適用于中、低濃度有機(jī)廢水。同時(shí)厭氧法可降解某些好氧法難以降
2、解的有機(jī)物，如固體有機(jī)物、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。[編輯本段]原理 在厭氧處理過(guò)程中，廢水中的有機(jī)物經(jīng)大量微生物的共同作用，被最終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨等。在此過(guò)程中，不同微生物的代謝過(guò)程相互影響，相互制約，形成了復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)高分子有機(jī)物的厭氧過(guò)程的敘述，有助于我們了解這一過(guò)程的基本內(nèi)容?！ 「叻肿佑袡C(jī)物的厭氧降解過(guò)程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段?！ ?1)水解階段 水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程?！ 「叻肿佑袡C(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過(guò)細(xì)胞膜，
3、因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)诘谝浑A段被細(xì)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，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過(guò)程通常較緩慢，因此被認(rèn)為是含高分子有機(jī)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(jī)物的組成、水解產(chǎn)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(dòng)力學(xué)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—
4、—水解常數(shù)（d^-1）； T——停留時(shí)間（d） ?。?）發(fā)酵（或酸化）階段 發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過(guò)程，在此過(guò)程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過(guò)程也稱為酸化?！ ≡谶@一階段，上述小分子的化合物發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于
5、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(shí)，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此，未酸化廢水厭氧處理時(shí)產(chǎn)生更多的剩余污泥?！ ≡趨捬踅到膺^(guò)程中，酸化細(xì)菌對(duì)酸的耐受力必須加以考慮。酸化過(guò)程pH下降到4時(shí)能可以進(jìn)行。但是產(chǎn)甲烷過(guò)程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會(huì)減少甲烷的生成和氫的消耗，并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變。 (3)產(chǎn)乙酸階段 在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)?！ ∑淠承┓磻?yīng)式如下： CH3CHOHCOO-+2H2O—>CH3COO-+HCO3-+H+
6、+2H2ΔG’0=-4.2KJ/MOL CH3CH2OH+H2O－>CH3COO-+H++2H2OΔG’0=9.6KJ/MOL CH3CH2CH2COO-+2H2O－>2CH3COO-+H++2H2ΔG’0=48.1KJ/MOL CH3CH2COO-+3H2O－>CH3COO-+HCO3-+H++3H2ΔG’0=76.1KJ/MOL 4CH3OH+2CO2－>3CH3COO-+2H2OΔG’0=-2.9KJ/MOL 2HCO3-+4H2+H+－>CH3COO-+4H2OΔG’0=-70.3KJ/MOL (4)甲烷階段 這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、
7、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)?！ 〖淄榧?xì)菌將乙酸、乙酸鹽、二氧化碳和氫氣等轉(zhuǎn)化為甲烷的過(guò)程有兩種生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的1/3，后者約占2/3?！ ∽钪饕漠a(chǎn)甲烷過(guò)程反應(yīng)有： CH3COO-+H2O－>CH4+HCO3-ΔG’0=-31.0KJ/MOL HCO3-+H++4H2－>CH4+3H2OΔG’0=-135.6KJ/MOL 4CH3OH－>3CH4+CO2+2H2OΔG’0=-312KJ/MOL 4HCOO-+2H+－>CH4+CO2+2HCO3-
8、ΔG’0=-32.9KJ/MOL 在
