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厭氧反應(yīng)四個階段
一般來說，廢水中復(fù)雜機物物料比較多，通過厭氧分解分四個階段加以降解：
    （1）水解階段：高分子機物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細胞壁，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中特例的機物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過細胞壁進入到細胞的體內(nèi)進行下一步的分解。
    （2）酸化階段：上述的小分子機物進入到細胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到細胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時還部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。
    （3）產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫以及新的細胞物質(zhì)。
    （4）產(chǎn)甲烷階段：在這一階段，乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳和新的細胞物質(zhì)。這一階段也是整個厭氧過程zui為重要的階段和整個厭氧反應(yīng)過程的限速階段。
    再上述四個階段中，人認為二個階段和三個階段可以分為一個階段，在這兩個階段的反應(yīng)是在同一類細菌體類完成的。前三個階段的反應(yīng)速度很快，如果用莫諾方程來模擬前三個階段的反應(yīng)速率的話，Ks（半速率常數(shù)）可以在50mg/l以下，μ可以達到5KgCOD/KgMLSS.d。而四個反應(yīng)階段通常很慢，同時也是zui為重要的反應(yīng)過程，在前面幾個階段中，廢水的中污染物質(zhì)只是形態(tài)上發(fā)生變化，COD幾乎沒什么去除，只是在四個階段中污染物質(zhì)變成甲烷等體，使廢水中COD大幅度下降。同時在四個階段產(chǎn)生大量的堿度這與前三個階段產(chǎn)生的機酸相平衡，維持廢水中的PH穩(wěn)定，反應(yīng)的連續(xù)進行。 

適用范圍

   碳鋼IC厭氧反應(yīng)器，是一種強效的反應(yīng)器，為三代厭氧反應(yīng)器的代表類型(UASB為二代厭氧反應(yīng)器的代表類型)，與二代厭氧反應(yīng)器相比，它具占地少、機負荷高、抗沖擊能力更強，性能更穩(wěn)定、操作管理更簡單。當(dāng)COD為10000-15000mg/1時的高濃度機廢水;二代UASB反應(yīng)器一般容積負荷為5-8kgCOD/m3;三代AIC厭氧反應(yīng)器容積負荷率可達15-30kgCOD/m3。IC厭氧反應(yīng)器適用于機高濃度廢水，如，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水。

技術(shù)機理
    厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中一直都受到工作者們的青睞，由于其具良好的去除效果，更高的反應(yīng)速率和對毒性物質(zhì)更好的適應(yīng)，更重要的是由于其相對好氧生物處理廢水來說不需要為氧的傳遞提供大量的能耗，使得厭氧生物處理在水處理行業(yè)中十分。但由于總體反應(yīng)式基于莫諾方程的厭氧處理受到低濃度廢水Ks的限制，所以厭氧在處理低濃度廢水方面沒太大的空間，可zui近的一些報道和試驗表明，厭氧如果提供合適的外部條件，在處理低濃度廢水方面仍然非常高的處理效果。我們可以根據(jù)厭氧反應(yīng)的原理加以動力學(xué)方程推導(dǎo)出厭氧生物處理低濃度廢水尤其在處理生活污水方面的合適條件

    碳鋼IC厭氧反應(yīng)器，IC厭氧反應(yīng)器是強效厭氧反應(yīng)器，即內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成，用于機高濃度廢水，如，玉米淀粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。IC 反應(yīng)器當(dāng)前在造紙行業(yè)較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業(yè)，處理的包括實現(xiàn)一般的達標(biāo)放，通過治理后的，從而達到節(jié)水和治污的雙重。

優(yōu)點

    IC厭氧反應(yīng)器的構(gòu)造及其工作原理決定了其在控制厭氧處理影響因素方面比其它反應(yīng)器更具優(yōu)點。

    （1）容積負荷高：IC反應(yīng)器內(nèi)污泥濃，微生物量大，且存在內(nèi)循環(huán)，傳質(zhì)效好，進水機負荷可過普通厭氧反應(yīng)器的3倍以上。

   （2）節(jié)省投資和占地面積：IC 反應(yīng)器容積負荷率高出普通UASB 反應(yīng)器3倍左右，其體積相當(dāng)于普通反應(yīng)器的1/4—1/3 左右，大大降低了反應(yīng)器的基建投資；而且IC反應(yīng)器高徑比很大（一般為4—8），所以占地面積少。

   （3）抗沖擊負荷能力強：處理低濃度廢水（COD=2000—3000mg/L）時，反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的2—3 倍；處理高濃度廢水（COD=10000—15000mg/L）時，內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的10—20倍。大量的循環(huán)水和進水充分混合，使原水中的害物質(zhì)得到充分稀釋，大大降低了毒物對厭氧消化過程的影響。

   （4）抗低溫能力強：溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應(yīng)器由于含大量的微生物，溫度對厭氧消化的影響變得不再突出和嚴(yán)重。通常IC反應(yīng)器厭氧消化可在常溫條件（20—25 ℃）下進行，這樣減少了消化保溫的困難，節(jié)省了能量。

   （5）具緩沖pH值的能力：內(nèi)循環(huán)流量相當(dāng)于1 厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對pH值起緩沖，使反應(yīng)器內(nèi)pH值保持好的狀態(tài)，同時還可減少進水的投堿量。

   （6）內(nèi)部自動循環(huán)，不必外加動力：普通厭氧反應(yīng)器的回流是通過外部加壓實現(xiàn)的，而IC 反應(yīng)器以自身產(chǎn)生的沼作為提升的動力來實現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán)，不必設(shè)泵強制循環(huán)，節(jié)省了動力消耗。

   （7）性好：利用二級UASB串聯(lián)分級厭氧處理，可以補償厭氧過程中K s高產(chǎn)生的不利影響。Van Lier在1994年證明，反應(yīng)器分級會降低出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應(yīng)進行穩(wěn)定。

   （8）啟動周期短：IC反應(yīng)器內(nèi)污泥活性高，生物增殖快，為反應(yīng)器快速啟動提供利條件。IC反應(yīng)器啟動周期一般為1～2個月，而普通UASB啟動周期長達4～6個月。

   （9）沼利用價值高：反應(yīng)器產(chǎn)生的生物純，CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它機物為1%～5%，可作為燃料加以利用 

“酸化”現(xiàn)象原因及表象

1、酸化的產(chǎn)生
    厭氧消化中非產(chǎn)甲烷菌降解機物的過程可產(chǎn)生大量的VFA和CO2，明顯降低系統(tǒng)pH；而產(chǎn)甲烷菌則在利用乙酸、甲酸、氫形成甲烷的過程中消耗機酸和CO2。兩者的共同可使反應(yīng)體系內(nèi)pH穩(wěn)定在一個適宜的范圍內(nèi)，并使廢水中COD順利地降解為甲烷、CO2而去除。
然而，相對于非產(chǎn)甲烷菌而言，產(chǎn)甲烷菌對溫度、pH、氧化還原電位(ORP)、堿度及毒物質(zhì)等均很敏感，各種生態(tài)因子的生態(tài)幅均較窄，對生態(tài)因子的要求更加苛刻。所以當(dāng)系統(tǒng)中溫度、pH、ORP等生態(tài)因子或機負荷劇烈變化時，產(chǎn)甲烷菌的活性會受到一定程度抑制，而非產(chǎn)甲烷菌活性所受的影響較小，其產(chǎn)生的VFA不能部被產(chǎn)甲烷菌利用，使得厭氧體系內(nèi)VFA大量積累，兩大類細菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、ORP、機負荷等條件均導(dǎo)致厭氧酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
此外，溝流問題也常會導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器的酸化現(xiàn)象。當(dāng)厭氧反應(yīng)器內(nèi)污泥粒度過細、密度大、液流分布不均勻時會出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，由于活性污泥不能與進水效接觸，易造成反應(yīng)器局部VFA的大量積累，進而導(dǎo)致反應(yīng)器酸化；而酸化會降低產(chǎn)量、加大污泥黏度、增大反應(yīng)器“死區(qū)”體積，導(dǎo)致溝流問題進一步惡化。
2、酸化的表象

(1)沼產(chǎn)量下降；
(2)沼中甲烷含量降低；
(3)消化液VFA增高；
(4)機物去除率下降；
(5)消化液pH值下降；
(6)碳酸鹽堿度與總堿度間差值明顯增加；
(7)洗出的顆粒污泥顏色變淺沒光澤；
(8)反應(yīng)器出水產(chǎn)生明顯異味；
(9)ORP(氧化還原電位)值上升等；
(10)微生物種群“畸變”或減少。

    對比研究顯示，僅僅采用降低COD的自然恢復(fù)法，酸化反應(yīng)器需要近3個月才能重新正常，這與重新接種、馴化并培養(yǎng)污泥的時間接近。單獨采用堿性藥劑投加法很難實行，法達到恢復(fù)酸化的。而采用投加堿液+降低COD、間歇稀釋進水+加堿、出水回流稀釋、投加顆粒污泥法和換水法5種恢復(fù)方法結(jié)果表明，這5種方法均能促進反應(yīng)器快速恢復(fù)正常，其中投加顆粒污泥法和換水法效果較好，其次為出水回流稀釋法和投加堿液+降低COD法。
    pH值是影響厭氧消化過程的重要因素，厭氧消化需要一個相對穩(wěn)定的pH值范圍。如果生長環(huán)境的pH值過低，而出現(xiàn)“酸化”現(xiàn)象，產(chǎn)甲烷菌的生長代謝和繁殖就會受到抑制，進而對整個厭氧消化過程產(chǎn)生不利影響。因此當(dāng)厭氧反應(yīng)器出現(xiàn)“酸化”現(xiàn)象時，要分析其產(chǎn)生的原因，并及時采取一定的措施對反應(yīng)器進行調(diào)節(jié)和控制，以厭氧消化穩(wěn)定的環(huán)境。

pH值對厭氧處理的影響體現(xiàn)在哪些方面?
    厭氧微生物對其活動范圍內(nèi)的pH值一定的要求，產(chǎn)酸菌對pH值的適應(yīng)范圍較廣，一般在4.5～8.0之間都能維持較高的活性。而甲烷菌對pH值較為敏感，適應(yīng)范圍較窄，在6.6～7.4之間較為適宜，*pH值為7.0～7.2。因此，在厭氧處理過程中，尤其是產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷在一個構(gòu)筑物內(nèi)進行時，通常要保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5～7.2之間，保持在6.8～7.2的范圍內(nèi)。厭氧處理要求的*pH值指的是反應(yīng)器內(nèi)混合液的pH值，而不是進水的pH值，因為生物化學(xué)過程和稀釋可以迅速改變進水的pH值。反應(yīng)器出水的pH值一般等于或接近反應(yīng)器內(nèi)部的pH值。含大量溶解性碳水化合物的廢水進入?yún)捬醴磻?yīng)器后，會因產(chǎn)生乙酸而引起pH值的迅速降低，而經(jīng)過酸化的廢水進入反應(yīng)器后，pH值將會上升。含大量蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水，由于氨的形成，pH可能會略上升。因此，對不同性的廢水，可控制不同的pH值，可能低于或高于反應(yīng)器所要求的pH值。

什么是顆粒污泥?
    顆粒污泥的形成實際上是微生物固定化的一種形式，其外觀為具相對規(guī)則的球形或橢圓形黑色顆粒。顆粒污泥的粒徑一般為0.1～3mm，個別大的5mm，密度為1.04～1.08g/cm3，比水略重，具良好的沉降性能和降解水中機物的產(chǎn)甲烷活性。在光學(xué)顯微鏡下觀察，顆粒污泥呈多孔結(jié)構(gòu)，表面一層透明膠狀物，其上附著甲烷菌。顆粒污泥靠近外表面部分的細胞密度較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散、細胞密度較小，粒徑較大的顆粒污泥往往一個空腔，這是由于顆粒污泥內(nèi)部營養(yǎng)不足使細胞自溶而引起的。大而空的顆粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成為新生顆粒污泥的內(nèi)核，一些大的顆粒污泥還會因內(nèi)部產(chǎn)生的體不易釋放出去而容易上浮。

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