水处理中厌氧生物处理的影响因素

1.温度

厌氧过程比好氧过程对温度变化，尤其是对低温更加敏感，是因为将乙酸转化为甲烷的的甲烷菌比产乙酸菌对温度更加敏感。低温时挥发酸浓度增加，就是因为产酸菌的代谢速率受温度的影响比甲烷菌受到的影响小。低温时VFA浓度的迅速增加可能会使VFA在系统中累积，终超过系统的缓冲能力，导致PH值的急剧下降，从而严重影响厌氧工艺的正常运行和大处理能力的发挥。

厌氧消化过程存在两个不同的佳温度范围，一个是551左右，一个是35T左右。通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个佳温度范围。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧处理的正常进行，当短时间内温度升降超过51,沼气产量会明显下降，甚至停止产气。因此厌氧生物处理系统在运行中的温度变化幅度一般不要超过2~3尤。但与其他影响因素不同的是，温度的短时性突然变化或波动一般不会使厌氧处理系统遭受根本性的破坏，温度一经恢复到原来的水平，处理效果和产气量就能随之恢复，不过温度波动持续的时间较长时，恢复所需时间也较长。

高温消化的反应速率约为中温消化的1.5~ [#].9倍，产气率也高，但罗气中甲烷所占的比例却比中温消化低。当处理含有病原菌和寄生虫卵的污水或污泥时，采用高温消化可以取得较理想的卫生效果。理论上讲，如果厌氧处理产生的甲烷全部燃烧，而且假定向污水中的传热效率是]00%，那么每lOOOmgCOD&/L所转化的甲烷可使污水温度升高3.3T，即厌氧处理高浓度有机污水时所产生的甲烷燃烧后可以将污水加热到高于其原来的温度。照此计算，如果待处理的工业废水温度超过40T、CODo值超过 [#]000mg/L,就可以考虑采用高温厌氧生物处理法。如果原污水本身温度较低，CODo值也不高，采用高温厌氧生物处理法必须补充很多外加能量时，从经济上是不划算的。尤其是处理污水的量较大时，更要考虑加热污水是否经济。

采用高温厌氧生物处理法时，必须考虑处理出水的去向问题。采用高温厌氧生物处理时的出水水质很难达标排放（即使达标，如此高的水温直接排人水体也是不合法的），通常作为二级生物处理的预处理，即需要进人曝气池等好氧生物处理构筑物。如果经过高温厌氧处理的水量在好氧处理系统进水中的比例过大，有可能导致好氧处理系统水温过高，而温度一旦超过401,对好氧处理系统的影响将是致命的，这时候必须增加对高温厌氧处理出水的降温措施，增加污水处理的能耗。因此，在决定是否采用高温厌氧生物处理法时，必须综合考虑整个污水处理系统的经济性。

2.水力停留时间

水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上升流速来表现出来的。一方面，较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性，从而增加生物污泥与进水有机物之间的接触，提高有机物的去除率。另一方面，水力负荷过大导致水力停留时间过短，可能造成反应器内的生物体流失。为了维持系统中能拥有足够多的污泥，上升流速又不能超过一定限值。

要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。HRT与待处理的污水中的有机污染物性质有关，简单的低分子有机物要求的HRT较短，复杂的大分子有机物要求的HRT较长。试图在HRT较短的情况下，利用悬浮生长工艺如

UASB处理低浓度污水往往行不通。要想经济地利用厌氧技术处理低浓度污水，必须提高SRT与HRT的比值，即设法增加反应器内的生物量。因此在利用厌氧法处理低浓度污水时，水力停留时间是比有机负荷更为重要的工艺控制条件。

3.有机负荷

由于厌氧生物处理几乎对污水中的所有有机物都有分解作用，因此讨论厌氧生物处理时，一般都以COD&值来分析，而不像好氧生物处理那样必须以BOD5为依据。厌氧处理的有机负荷通常以容积负荷和一定的（^?(^去除率来表示，厌氧生物处理系统的容积负荷是好氧系统的10倍以上，可以高达5~ [#]0kgC0DCr/(m3-d)o厌氧处理的程度与有机负荷有关，一般是有机负荷越高，处理程度越低。但随着厌氧反应器内污泥浓度的增加，有可能在保持较低污泥负荷的条件下得到较高的容积负荷。有机负荷对厌氧生物处理的影响主要体现在以下几个方面：

(1)厌氧生物反应器的有机负荷直接影响处理效率和产气量。在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气量增加，但有机负荷的提高必然导致停留时间的缩短，即进水有机物分解将下降，从而又会使单位质量进水有机物的产气量减少。

(2)厌氧处理系统的正常运转取决于产酸和产甲烷速率的相对平衡，有机负荷过高，则产酸率有可能大于产甲烷的用酸率，从而造成挥发酸VFA的积累使pH值迅速下降，阻碍产甲烷阶段的正常进行。严重时导致产甲烷作用的停顿，整个系统陷于瘫痪状态，调整恢复起来非常困难。

(3)如果有机负荷的提高是由进水量增加而产生的，过高的水力负荷还有可能使厌氧处理系统的污泥的流失率大于其增长率，进而影响系统的处理效率。

(4)如果进水有机负荷过低，虽然产气率和有机物的去除率可以提高，但设备的利用率低，投资和运行费用升高。

4.营养物质

厌氧微生物的生长繁殖需要摄取一定比例的C、N、P及其他微量元素，但由于厌氧微生物对碳素养分的利用率比好氧微生物低，一般认为，厌氧法中碳氮磷的比值控制在COD&:N:p =(200~300):5:1即可。硫化氢也是甲烷菌的必须营养物质，甲烷菌对硫化氢的佳需要量为11.5mg/L。同时还要根据具体情况,补充某些必需的特殊营养元素，比如铁、镍、锌、钴、钼等以提高某些系统酶的活性。

在厌氧处理时提供氮源，除了满足合成菌体所需之外，还有利于提高反应器的缓冲能力。如果氮源不足，即碳氮比太高，不仅导致厌氧菌增殖缓慢，而且使消化液的缓冲能力降低，引起pH值下降。相反，如果氮源过剩，碳氮比太低、氮不能被充分利用，将导致系统中氨的积累，引起PH值上升; 如果PH值上升到8以上，就会抑制产.甲烷菌的生长繁殖，使消化效率降低。

5.氧化还原电位

无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌生长繁殖的基本条件之

一。产甲烷菌不像好氧菌那样具有过氧化氢酶，因而对氧和氧化剂非常敏感。水中的含氧浓度可以用氧化还原电位来间接表示。

在厌氧消化过程中，非产甲烷阶段可以在兼氧条件下进行,氧化还原电位为+ [#]00mV~-lOOmV,而在产甲烷阶段的氧化还原电位临界值为-200mV,中温消化或常温消化的氧化还原电位必须控制在-300mV~- [#]50mV,高温消化的氧化还原电位必须控制在-560mV~- [#]00mV。

混合液中的氧含量是影响厌氧反应器中氧化还原电位的重要因素，但不是惟一因素，挥发性有机酸浓度的高低、PH值的升降及铵离子浓度的增减等因素都会引起混合液氧化还原电位的变化。如pH值低，相应的氧化还原电位就高，PH高，相应的氧化还原电位就低。

6.pH值

(1)厌氧反应器对pH值的要求

厌氧微生物对其活动范围内的pH值有一定要求，产酸菌对pH值的适应范围较广，一般在4.5~ [#].0之间都能维持较高的活性。而甲烷菌对pH值较为敏感，适应范围较窄，在6.6~ [#].4之间较为适宜，佳pH值为7.0?7.2。因此，在厌氧处理过程中，尤其是产酸和产甲烷在一个构筑物内进行时，通常要保持反应器内的pH值在6.5~ [#].2之间，好保持在6.8~ [#].2的范围内。

进水pH值条件失常首先表现在使产甲烷作用受到抑制，即使在产酸过程中形成的有机酸不能被正常代谢降解，从而使整个消化过程各个阶段的协调平衡丧失。如果pH值持续下降到5以下不仅对甲烷菌形成毒害，对产酸菌的活动也产生抑制，进而可以使整个厌氧消化过程停滞。这样一来，即使将pH值调整恢复到7左右，厌氧处理系统的处理能力也很难在短时间内恢复。但如果因为进水水质变化或加碱量过大等原因，pH值在短时间内升高超过8，一般只要恢复中性，产甲烷菌就能很快恢复活性，整个厌氧处理系统也能恢复正常。所以厌氧处理装置适宜在中性或弱碱性的条件下运行。

厌氧处理要求的佳PH值指的是反应器内混合液的pH值,而不是进水的pH值，因为生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进水的pH值。反应器出水的PH值一般等于或接近反应器内部的pH值。含有大量溶解性碳水化合物的污水进人厌氧反应器后，会因产生乙酸而引起pH值的迅速降低，而经过酸化的污水进人反应器后，pH值将会上升。含有大量蛋白质或氨基酸的污水，由于氨的形成，PH值可能会略有上升。因此，对不同特性的污水，可控制不同的进水pH值，可能低于或高于反应器所要求的pH值。

在厌氧处理过程中，pH值的升降除了受进水pH值的影响外，还取决于有机物代谢过程中某些产物的增减。比如厌氧处理中间产物有机酸的增加会使pH值下降，而含氮有机物的分解产物氨含量的增加会使pH值升高。因此，厌氧反应器内的PH值除了与进水pH值有关外，还受到其中挥发酸浓度、碱度、C02 [#]48

浓度、氨氮含量等因素的影响。

由于反应器内存在碱度，pH值往往难以判断厌氧中间产物的积累程度，一旦系统中碱度的缓冲能力不能抵挡挥发酸的积累而引起pH值下降时，再采取补救措施往往是已错过了时机，这也是厌氧处理系统运行中，除了测定pH值外，还要检测挥发酸VFA浓度和碱度的原因所在。为防止反应器内局部酸的大量积累，除了进行必要的混合搅拌外，还需要投加碳酸氢钠和石灰等碱剂或提高回流比来保证反应器内的碱度适中。

(2)VFA和ALK

VFA表示的是厌氧处理系统内的挥发性有机酸的含量，厌氧生物处理系统实现对污水中或污泥中有机物的有效处理，终是通过产甲烷过程来实现的，而产甲烷菌所能利用的有机物就是挥发性有机酸VFA。VFA过低会使甲烷能利用的物料减少，厌氧反应器对有机物的分解程度较低；而VFA过高超过甲烷菌所能利用的数量，又会造成VFA的过度积累，进而使反应器内的PH下降，影响甲烷菌正常功能的发挥。同时甲烷菌因各种原因受到损害后，也会降低对VFA的利用率，反过来造成VFA的积累，形成恶性循环。

ALK则表示的是厌氧处理系统内的碱度。VFA/ALK反映了厌氧处理系统内中间代谢产物的积累程度，正常运行的厌氧处理装置的VFA/ALK—般在0.3以下，如果VFA/ALK突然升高，往往表明中间代谢产物不能被产甲烷菌及时分解利用，即系统已出现异常，需要加人碱源进行控制。

7.有毒物质

厌氧系统中的各个环节出现的各种有毒物质会对处理过程产生不同程度的影响，这些物质包括有毒有机物、重金属和一些无机离子等，它们有的是进水中所含有的成分，有的是厌氧菌的代谢产物。厌氧处理系统能够承受有毒物质的高容许浓度与厌氧处理工艺方法、厌氧污泥驯化程度、污水特性、操作控制条件等多种因素有关。

(1)对有机物来说，带有醛基、双键、氯取代基及苯环等结构，往往对厌氧微生物有抑制作用。比如五氯苯酚和纤维素类衍生物，能抑制产乙酸和产甲烷细菌的活动。但经过培养和驯化，厌氧微生物对有毒有机物可以有较强的适应能力，甚至可以将其作为自身活动的营养物质加以消化和利用。

(2)系统中的微量金属元素是厌氧处理的基本条件之一，同时过量的重金属又是反应器失效的普遍和主要的因素。重金属通过与微生物酶中的巯基、氨基、羧基等相结合使酶失活，或者通过金属氢氧化物的凝聚作用使酶沉淀。

(3)氨是厌氧处理过程的营养剂和缓冲剂，但浓度过高时也会对厌氧微生物产生抑制作用a氨氮对厌氧处理系统的影响通过使铵离子浓度升高和pH值上升两个方面而产生的，主要影响产甲烷阶段，一般氨氮产生的抑制作用可逆。氨氮浓度在1500~ [#]000mg/L时，pH值大于7时能产生抑制作用，而浓度超过 [#]000mg/L时，则不论pH值高低如何，氨氮都会对厌氧微生物具有毒性。

(4)硫化物是厌氧微生物的必须营养元素之一，但过量的硫化物会对厌氧处理过程产生强烈的抑制作用。反应器内过高的可溶性硫化物会对细菌的细胞功能产生直接抑制作用，使甲烷菌的种群和数量减少。反应器内的硫酸盐等含硫化合物在还原为硫化物时，会与产甲烷菌争夺从有机物脱下来的氢，影响甲烷菌的正常代谢活动。