厭氧消化的基本原理
有機(jī)物厭氧消化產(chǎn)甲烷過程是一個(gè)非常復(fù)雜的由多種微生物共同作用的生化過程。M.P.Bryany（1979）根據(jù)對(duì)產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的研究結(jié)果，提出了三階段理論。
階段為水解發(fā)酵階段。在該階段，復(fù)雜的有機(jī)物在厭氧菌孢外酶的作用下，首先被分解成簡單的有機(jī)物，如纖維素經(jīng)水解轉(zhuǎn)化成較簡單的；蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成較簡單的氨基酸；脂類轉(zhuǎn)化成脂肪酸和甘油等。參與這個(gè)階段的水解發(fā)酵菌主要是厭氧菌和兼性厭氧菌。
第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。在該階段，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以為的階段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，如丙酸、丁酸等脂肪酸，和醇類等轉(zhuǎn)化成乙酸和兼性厭氧菌。
第三階段為產(chǎn)甲烷階段。在高階段中，產(chǎn)甲烷菌把階段和第二階段產(chǎn)生的乙酸、H2、和CO2等轉(zhuǎn)化為甲烷。
厭氧反應(yīng)器運(yùn)行中的欠平衡現(xiàn)象及其原因是?啟動(dòng)后，厭氧消化系統(tǒng)的操作與管理主要是通過對(duì)產(chǎn)氣量、氣體成分、池內(nèi)堿度、pH值、有機(jī)物去除率等進(jìn)行檢測和監(jiān)督，調(diào)節(jié)和控制好各項(xiàng)工藝條件，保持厭氧消化作用的平衡性，使系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)的效率指標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行。
保持厭氧消化作用的平衡性是厭氧消化系統(tǒng)運(yùn)行管理的關(guān)鍵。厭氧消化過程易出現(xiàn)酸化，即產(chǎn)酸量與用酸量不協(xié)調(diào)，這種現(xiàn)象稱為欠平衡。厭氧消化作用欠平衡時(shí)可以顯示出如下的癥狀：
①消化池?fù)]發(fā)性有機(jī)酸濃度增高；
②沼氣中甲烷含量降低；
③消化液pH值下降；
④沼氣產(chǎn)量下降；
⑤有機(jī)物去除率下降。
諸癥狀中先顯示的是揮發(fā)性有機(jī)酸濃度的增高，故它是一項(xiàng)有用的監(jiān)視參數(shù)，有助于盡早察覺欠平衡狀態(tài)的出現(xiàn)。
厭氧消化作用欠平衡的原因是多方面的，如：有機(jī)負(fù)荷過高；進(jìn)水pH值過低或過高；堿度過低，緩沖能力差；有毒物質(zhì)抑制反應(yīng)溫度急劇波動(dòng)；池內(nèi)有溶解氧及氧化劑存在等厭氧消化作用欠平衡狀態(tài)時(shí)，就必須立即控制并加以糾正，以避免欠平衡狀態(tài)進(jìn)一步發(fā)展到消化作用停頓的程度?？蓵簳r(shí)投加石灰乳以中和累積的酸，但過量石灰乳能起殺菌作用。解決欠平衡的根本辦法是查明失去平衡的原因，有針對(duì)性地采取糾正措施。
低濃度廢水反應(yīng)速率的選擇 以生活污水為例，一般來說影響廢水厭氧反應(yīng)速率的因素有很多，包括反應(yīng)溫度、廢水的毒性、原水基質(zhì)濃度、原水的PH值、傳質(zhì)效率、營養(yǎng)物質(zhì)的平衡、微量元素的催化作用等等。對(duì)于生活污水來說，影響比較大的因素有反應(yīng)溫度、原水的基質(zhì)濃度、傳質(zhì)效率以及微量元素的催化。因?yàn)樯钗鬯臓I養(yǎng)比和PH值被*為非常適合生物的生長的。在前面的敘述中，已經(jīng)提及了厭氧反應(yīng)的前三個(gè)階段對(duì)于生活污水來說，很快就可以完成，尤其水解階段，不存在傳質(zhì)的限制，同時(shí)通常長距離的管網(wǎng)也給水解提供了足夠的時(shí)間。因此我們提出的厭氧處理低濃度廢水設(shè)計(jì)思想中，主要考慮產(chǎn)甲烷過程作為限速步驟。
