爱华网环境科学讲座第二篇 7.水体污染治理
七：水体污染的厌氧生物处理
厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机物的，大分子的有机物首先被水解成低分子化合物，然后被转化成甲烷和二氧化碳等。 （一）厌氧生物处理原理在厌氧生物处理方面，其有机物的分解过程可分为酸性（酸化）阶段和碱性（甲烷化）阶段，如图7-8所示。（1）酸性消化阶段 在厌氧条件下，由于产酸菌（异养型兼性细菌群）分泌的外酶的作用，含碳有机物被水解成单糖，蛋白质被水解成肽和氨基酸，脂肪被水解成丙三醇、脂肪酸。这些水解产物再进入各类产酸菌的细胞体内，被代谢成更简单的丁酸、丙酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类、醛类氨、二氧化碳、硫化物、氢等，同时释放出能量。
在酸性消化阶段，由于有机酸的形成与积累，pH值可下降至6以下。此后，随着有机酸和溶解性含氮化合物的分解，酸性逐渐减弱，pH值回升到6.5-6.8左右。 （2）碱性消化阶段 经过酸性消化阶段的代谢产物，在甲烷细菌的作用下，进一步分解成生物气的阶段，其产生的生物气（消化气）的主要成分是甲烷、二氧化碳及少量氨和硫化氢等。 甲烷细茵是专性厌氧的。它与产酸菌相比，甲烷细菌对温度、pH值、有毒物质等更为敏感。甲烷细菌对温度的变化很敏感，因此要保持温度的恒定。通常采用的厌氧处理的温度一般选择在中温（35°-38°）或高温（52°-55°）。甲烷细菌要求的pH值严格控制在6.8-7.2之间。由于甲烷茵具有上述特点，而且又是专性厌氧菌，因此，甲烷消化阶段基本上控制着厌氧消化的整个过程。 虽然厌氧硝化可分为酸性消化和碱性消化二个阶段，但在连续消化的过程中，二者是同时进行的，并且保持着某种程度的动态平衡。这一动态平衡一旦被pH值、温度、有机物负荷等外加因素所破坏，则碱性消化阶段（甲烷消化）往往即行停止，其结果将导致低级脂肪酸的积存和厌氧消化进程的失常。 （二）厌氧生物处理的应用
最早的厌氧生物处理法主要用于居住房屋和公用建筑的生活污水的处理，这在本世纪初是很流行的，在我国的某些城市至今仍在使用。它的构筑物也比较简单，基本上分为二个室。生活污水先进入第一室，水中的悬浮物或沉于池底、或浮于池面，使水得到初步澄清和厌氧处理。然后，污水进入第二室，进一步澄清和处理，经处理后的水从出水管引出。池水一般分为三层，上层为污泥壳（浮在水面的浮渣层），下层为污泥层，中间为水流。污水在池的停留时间一般为12-24小时。污泥在池底进行厌氧消化，消化后的污泥一般在半年左右清除一次。由于污水在池内的停留时间较短、温度较低（不加温，与气温较接近）、污水与厌氧微生物的接触也较差。
因此，这一构筑物的主要用途是将生活污水和粪便污水中的悬浮固体（粪便等）加以截流并消化，而对污水中溶解和胶态的有机物则去除率很低，远不能达到国家规定的“工业废水和城市污水的排放标准”。近年来，随着能源的危机，结合高浓度有机废水的处理，开发了不少新的厌氧处理的构筑物和工艺，其主要改进是：增加构筑物中的微生物浓度并改善微生物与废水的接触条件、控制合适的反应温度、根据厌氧消化分阶段的原理设计工艺流程等，这类厌氧处理工艺主要有：升流式污泥床、升流式厌氧滤池、厌氧流化床和接触氧化工艺等。升流式厌氧污泥床和升流式厌氧滤池的工艺见图7-9。
