厌氧污水处理的微生物学特征

 

近几年,虽然对厌氧污水处理的研究非常活跃,但是,对这个方面的微生物学原理(理想的底物条件,干扰因子等等)了解还很少。像早已建立的厌氧污泥消化方法一样,厌氧污水处理过程是许多连锁发酵作用的结果,其最重要、人们了解最清楚的是甲烷发酵。由于该发酵过程基于更复杂的微生物学反应,其消化过程的进行是不及好氧污水处理那样稳定。

和好氧分解相比,厌氧分解受各组生物群支配,这些生物群必须彼此合作共同起作用。最终分解的生物群—产己酸细菌和产甲烷细菌的共生作用—能够利用全部的有机酸(例如丁酸、己酸)和醇类(己醇)。假如这些必需的条件继续维持下来,那么,就会不断地产生乙酸盐、二氧化碳、氢气和甲烷(尤其甲烷)。所以,进一步沿着厌氧生物群落食物链上的生物体大大地依赖于初始底物的特性。而且,一种特定污水是否对厌氧处理方法敏感,首先取决于该水解细菌,该细菌作用于进入的污水的成分,并使得它们易受处理各步的影响。来自糖厂和淀粉厂的污水容易水解,并转化成酸。在这样的情况下,甲烷形成通常是限速步骤。如果人们想对这种污水的处理过程乐观地考虑,那么,建议采用两步法。为此,流出物的酸性发酵在分离的反应器中进行。从这一步释放出的液体是酸性的(pH3.8),COD主要由有机酸组成。

来自第一步骤的液体进入到一个实际上分离的甲烷反应器中

(第二步骤),有些学者研究表明,假如进来的液体能够很好地混合的话,pH值低到4的污水,在没有中和之前,就能被一个容易适应的甲烷污泥甲烷化。

当处理诸如含有纤维素的洗出物等不易水解的废水时,那么,限速步骤是水解作用和酸性发酵。对于这种流出物,两步处理法显示不出优点。这也适用于工业污水,由于工厂内部条件的缘故,该污水具有很高的缓冲能力。例如,如果生产过程中使用了碳酸钠,最后在工厂污水中就会出现,那么,启动酸性发酵就比较困难。

除了这些因素外,厌氧污水处理过程的微生物学的作用也取决于流出物类型。那么,人们处理主要由碳水化合物(淀粉、糖、果胶等)污染的液体时,通常把酸性发酵和甲烷发酵处理步骤分离开来进行。可是,当脂肪或蛋白质是主要成分时,那么,不加区别地选择两步厌氧过程就不再适用。高度浓缩的含脂肪的流出物的酸性发酵常常只能获得令人失望的效果,而且酸性产物的浓度(即甲烷发酵阶段底物浓度)仍是很低。含有蛋白质液体的酸性发酵即使在高容量的负荷下也以较高效率继续进行。可是,当pH值在7.0左右时,由于释放铵离子,对于大范围的开放条件,也期望同时生成甲烷。因此,控制甲烷发酵阶段所需要的碳就被采用两步厌氧处理过程的主要目的之一是甲烷产生阶段的可能极度的酸化作用。对于含有脂肪的废水来说,极度酸化作用将不会发生,或者在含有许多蛋白质的流出物中也不会发生,因此，考虑到过程的稳定性,两步法处理厂是不需要的。