挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题
厌氧生物处理的影响因素
厌氧生物处理的影响因素
厌氧生物处理的基本原理
三阶段论——1979年由Bryant提出
1) 水解阶段：碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解发酵菌作用下转化为糖类、挥发性脂肪酸VFA、（较高级有机酸）氨基酸、水和二氧化碳；
2) 酸化阶段（产酸产乙酸阶段）：挥发性脂肪酸在产氢产乙酸菌作用下转化成H2、CO2、乙
酸： CH3CH2COOH→CO2↑+CH3COOH+H2↑
3) 产甲烷阶段：最后两组生理不同的产甲烷菌，有共同的产物：
4H2+CO2→CH4↑+2H2O —— （28%）CO2被还原的反应
2CH3COOH→2CH4↑+2CO2↑ —— （72%）乙酸脱羧的反应 ，CH3COOH脱羧。
厌氧生物处理的影响因素
(1) 温度。存在两个不同的最佳温度范围(55℃左右，35℃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最佳温度范围。
甲烷菌对温度的适应性很差，根据其生存的适宜温度范围，甲烷菌可分为两类，即中温甲烷菌（适宜温度33－35℃）和高温甲烷菌（适宜温度50－53℃）。当温度超出适宜温度范围时，厌氧消化反应速率则急剧下降。厌氧消化的允许温度波动范围为±1.5－2.0℃。当波动范围为±3℃时，就会严重抑制消化速率。当波动范围超过±5℃时，就会使有机酸大量积累而破坏厌氧消化过程的正常运行。
(2) pH值。厌氧消化最佳pH值范围为6．8～7．2。
产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围较广，在4.5-8.0之间。产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范围内。
碱度对厌氧体系的影响分析
Ｖ Ａ 进 行缓 冲 ．因 此 总 碱度 不 能 很 好 的 反应 厌 氧 体 系 的缓 冲 能 力 ， Ｆ
最 适 宜 的 ｐ 范 围 在 ６８ ７２ 之 间 ， 这 往 往 成 为 厌 氧 工 艺 稳 定 运 行 Ｈ ．～ ． 开 发 碱 度 的在 线 监测 技 术 亦显 得 尤 为 重要 。
１ ．碱 度 来 源
２ 碱 度 的 作 用 及 适 宜 范 围 ．
பைடு நூலகம்
厌 氧 微 生 物 对 酸 碱 环 境 的 适 应 范 围 较 窄 ， 对 ｐ 值 的 波 动 比 较 Ｈ 来 说 产 酸菌 对 环 境 ｐ 值 的适 应 范 围较 宽 ，有些 产酸 菌 可 以 在 ｐ Ｈ Ｈ＝ ５５ ５． 的 环 境 下 生 长 良 好 。 厌 氧 酸 化 阶 段 形 成 大 量 挥 发 性 脂 肪 酸 ．～ ８
下 降 到 ６ ％ 。 ＿ ｅｌ 道 称 ， 采 用 厌 氧 体 系 处 理 纺 织 废 水 时 ， 污 ８ ＯＮｉ ｌ报 在 在 般 认 为 Ｄ ６ ６是 厌 氧 消 化 体 系 运 行 的 最 低 限 ， 因 此 人 们 也 Ｈ＝ ．
VFA(厌氧挥发酸)的测验方法及步骤
VFA（挥发酸）的做法
试剂：0.1N NaOH溶液、10%磷酸溶液、0.5%酚酞指示剂。
做法：(1) 取500mL原液；
(2) 取50mL样品加入500mL烧瓶中，加入6mL磷酸（10%），加入300mL
蒸馏水；
(3) 连接好设备加热，直到蒸出300mL蒸馏液；
(4) 蒸馏液加入3滴酚酞，用NaOH滴定，记录数：
挥发酸(mg/L)=(V-C)*V1*60*1000/50
备注：V---滴定数；
V1—NaOH浓度；
C----空白数
配制0.1N NaOH溶液带着小烧杯、NaOH、500ml容量瓶一张滤纸
去直接用小烧杯测2.08gNaOH，用蒸馏水稀释一下倒进容量瓶，继续
稀释倒进容量瓶，直到刻度即可。
0.5%酚酞指示剂的配制方法：
①0.5g 酚酞溶于75mL体积分数为95%的乙醇中，并加人20mL水，然后
再加入约0. lmol/L的氢氧化钠溶液，直到加入一滴立即变成粉红色，
再加入水定容至l00ml （GB604 酸碱指示剂pH变色域测定通用方法时使用
的配制方法，用来测定酚酞的显色范围的）
②1g酚酞, 溶解于100mL95％的乙醇（GB603用来做酸碱滴定用）
网上其他的VFA 的测定方法
常见的VFA 测定方法有滴定法和气相色谱法。由于条件限制，本实验采用滴定法。滴定法的原理是将废水以磷酸酸化后，从中蒸发出挥发性脂肪酸，再以酚酞为指示剂用NaOH 溶液滴定馏出液。废水中的氨态氮可能对测定形成干扰，因此应当首先在碱性条件下蒸发出氨态氮。
药品:
a.10%NaOH 溶液;
b.NaOH 标准溶液，O.1000mo1/L;
厌氧反应器内的甲烷菌代谢活动所需的最佳ph值
厌氧反应器内的甲烷菌代谢活动所需的最佳ph值
1. 引言
1.1 概述
厌氧反应器是一种关键的生物反应器，广泛应用于废水处理、生态能源生产和环境保护等领域。在厌氧反应器中，甲烷菌是一类重要的微生物，它们通过甲烷代谢活动将有机废料转化为可利用的甲烷气体。
1.2 文章结构
本文旨在探讨厌氧反应器内甲烷菌代谢活动所需的最佳pH值。首先，我们将介绍厌氧反应器与甲烷菌之间的关系以及pH值对甲烷菌代谢活动的影响。然后，我们将详细说明确定最佳pH值的实验设计与方法。接下来，我们将展示实验结果并进行相关讨论，包括pH值对甲烷产量和代谢活性的影响结果分析，并提出pH值优化建议和讨论。最后，我们将总结主要发现，并探讨本研究的局限性，并提出进一步深入研究的方向。
1.3 目的
本文旨在确定厌氧反应器内甲烷菌代谢活动所需的最佳pH值。了解并优化最佳pH值对于提高厌氧反应器的甲烷产量和代谢效率具有重要意义。通过深入研究甲烷菌在不同pH条件下的代谢特性，我们可以为废水处理、生态能源生产等实
际应用提供科学依据和指导。
2. 正文：
2.1 厌氧反应器与甲烷菌的关系
在厌氧反应器中，甲烷菌是一类关键微生物，它们能够将有机废弃物或有机化合物转化为甲烷气体。这种转化过程通过厌氧发酵作用来进行，其中甲烷菌起着至关重要的作用。
2.2 pH值对甲烷菌代谢活动的影响
pH值是指液体的酸碱度，它对甲烷菌的代谢活动具有显著影响。不同pH值条件下，厌氧反应器内各种微生物群落和酶系统的相对丰度和活性都会发生变化。实验表明，当pH值超出一定范围时，甲烷菌的代谢活性会受到限制。
厌氧影响因素 Microsoft Word 文档
在工程上，如何控制厌氧反应器，依据有关报道及研究实践，可以归纳出以下应该考虑的因素[1]：
（1）.发酵液的pH值、温度；
（2）.发酵液的氧化还原电位；
（3）.发酵液的碱度；
（4）.发酵原料的碳氮比；
（5）.厌氧处理的有机负荷（包括固体物质含量）；
（6）.单位基质的产甲烷产气率；
（7）.基质的去除率，特别要注意难降解有机物质及固体有机物的降解程度；
（8）.厌氧反应器的水力条件，包括搅拌、循环百分比（回流量）等；
（9）.反应器的挥发酸分布及组成；
（10）.发酵气体（沼气）的组分；
（11）.反应器的容积和个数、并联、串联运行方式；
（12）.接种污泥的性质与接种量；
（13）.厌氧处理系统中，流出损失的微生物浓度；
（14）.厌氧处理出水中的残存有机酸浓度；
（15）.厌氧反应器污泥的产甲烷活性记住要微生物类群；
（16）.控制各种有毒物质的进入量。
1 温度
在实验过程中，通过检测发现反应器的温度一般在35±1℃范围内，因此可以不考虑温度的影响。
2 酸碱度
甲烷菌生长最适宜的pH范围是6.8-7.2，若pH低于6或高于8，正常的消化就遭到破坏。因此，消化系统内必须存在足够的缓冲物质，如重碳酸盐，用以中和产酸菌产生的过量酸。一般来说，消化系统应保持碱度2000~3000mg/L（以CaCO3计）
厌氧消化体系是一个封闭体系，与之相平衡的沼气的组份和大气完全不同，因此在大气中测得的pH值不是消化液的真实pH值[2]。朱宏等在试验中测得的真实pH值为6.55—7.01，而实测pH值为7.16—8.15，它们的差别是由沼气和大气中CO2分压的不同造成的。因此我们实际测得的pH与真实值也有一定差距，在实际中也有可能偏酸。
厌氧反应机理及启动运行
厌氧反应机理及应用
1.厌氧消化反应的机理
厌氧消化法是在无氧的条件下，借兼性菌及专性厌氧细菌降解有机污染物，分解的产物是以甲烷为主的消化气(沼气、生物气)。
有机物厌氧分解的全过程细分又可分为三个阶段，第一阶段为水解发酵阶段(即酸性消化)，此阶段利用的是兼性水解发酵细菌(即产酸菌)，将复杂有机物---碳水化合物、蛋白质和脂类等发酵成为有机酸、醇类、CO2、H2、NH3和H2S 等；第二阶段为产氢产乙酸阶段，此阶段利用的是专性厌氧的产氢产乙酸细菌，将第一阶段细菌的代谢产物---丙酸及其它脂肪酸、醇类和某些芳香酸转化为乙酸、CO2和H2；第三阶段为产甲烷阶段，此阶段利用产甲烷菌将第一、第二阶段产生的乙酸、CO2和H2为主要基质(还有甲酸、甲醇及甲胺)最终转化为甲烷和CO2，产甲烷菌包括两种特异性很强的细菌：一种主要利用H2把CO2还原为CH4；另一种产甲烷菌主要以乙酸为基质(也可利用甲醇和甲胺），把它分解为CH4和CO2。在这一阶段中，据研究还有一种同型产乙酸菌可把CO2和H2合成为乙酸。
有机物在厌氧条件下消化降解的过程可简单分为两个阶段，即酸性消化(酸性发酵)阶段和碱性消化(碱性发酵或甲烷消化)阶段。
酸性消化阶段：参与的微生物为酸性腐化菌或产酸细菌。在这一阶段中，含碳有机物被水解成单糖，蛋白质被水解成肽和氨基酸，脂肪被水解成甘油脂肪酸。水解的最终产物是包括丁酸、丙酸、乙酸和甲酸在内的有机酸以及醇、氨、CO2、硫化物、氢以及能量，为下一阶段的甲烷消化作准备。酸性腐化细菌对pH值、
有机酸及温度的适应性很强，世代短，数分钟到数小时即可繁殖一代，多属于异养型兼性细菌群。
啤酒污水处理系统厌氧UASB处理工艺
啤酒污水处理系统厌氧UASB处理
工艺
啤酒污水是指从啤酒生产过程中产生的废水，其中含有大量的淀粉、糖及蛋白质等有机物质，它的水质通常具有高COD、高BOD、高TSS等特点。由于啤酒生产所需的能源和水资源的消耗以及废水排放带来的环境污染，啤酒行业已经成为全球关注的焦点之一。随着企业逐渐重视废水处理和环保意识的提高，采用啤酒污水处理系统进行污水处理已成为一项必要的措施。
厌氧UASB处理工艺是一种高效的废水处理技术，适用于
高COD、高BOD等有机废水的处理场合，被广泛应用于啤酒
污水处理中。其全称为“上升气-固定床厌氧反应器”（Upflow Anaerobic Sludge Blanket），该工艺主要是利用厌氧微生物代谢有机物质，并通过微生物群落的相互作用，使有机废水转化为沼气和污泥，从而达到处理废水的目的。
在啤酒污水处理中，使用厌氧UASB处理工艺的优点主要
体现在以下几个方面：
1. 处理效果好
相对于传统的生物处理技术，厌氧UASB处理工艺能够高
效地去除废水中的COD、BOD等有机物质，最终使排放的废水水质达到国家相关标准要求。
2. 操作和维护简单
厌氧UASB反应器中的微生物群落具有较高的生长速度和
生物活性，因此反应器的体积相对较小，操作和维护相对简单，经济效益显著。
3. 生物污泥产生量低
在厌氧UASB反应器中，由于氧气缺乏，使得微生物代谢
产生的污泥量相对较小，从而降低了后续处理的成本。
4. 节能环保
采用厌氧UASB处理工艺，在废水处理过程中可产生大量
沼气，而沼气则可用于发电、供热等领域，从而实现废水处理与能源开发的有机结合，也满足了节能环保的理念。
碱度对厌氧体系的影响分析
碱 度 才 能 保 证 稳 定 的 ｐＨ 环 境 。
厌氧消化体系中， 除废水本身碱消度外， 能够产生碳酸氢盐碱
度 的 生 化 反 应 主 要 有 两 大 类 ［１］：
１．１ 氨的代谢
厌氧消化过程中氨的产生主要有以下几个来源： 甲胺甲烷化；
氨基酸和蛋白质的发酵； 其他含氮有机物的降解等， 而氨可以转化
厌 氧 消 化 工 艺 以 其 低 能 耗 、低 污 泥 产 量 、低 营 养 需 求 和 高 有 机
容积负荷等优点具有广泛的应用前景。然而厌氧体系需要一个相对
稳 定 的 ｐＨ 值 范 围 ， 尤 其 是 产 甲 烷 菌 对 ｐＨ 值 的 要 求 较 高 ， 一 般 认 为
最 适 宜 的 ｐＨ 范 围 在 ６ ．８ ￣ ７ ．２ 之 间 ， 这 往 往 成 为 厌 氧 工 艺 稳 定 运 行
的 限 制 因 素 。碱 度 是 中 和 酸 性 物 质 维 持 ｐＨ 值 稳 定 的 主 要 物 质 ， 研 究
开发碱度的在线监测技术亦显得尤为重要。
１． 碱度来源
厌 氧 体 系 中 的 主 要 缓 冲 物 质 为 ＶＦＡ 碱 度 和 碳 酸 氢 盐 碱 度 ， 由
于两种物质的作用不同， 因此通常被区分为总碱度和部分碱度， 总
为碳酸氢盐碱度， 反应方程式如下：
４ＣＨ３ＮＨ２＋２Ｈ２Ｏ→ ３ＣＨ４＋ＣＯ２＋４ＮＨ３
厌氧反应器碱度-概述说明以及解释
厌氧反应器碱度-概述说明以及解释
1.引言
1.1 概述
厌氧反应器是一种重要的生物反应器，广泛应用于污水处理、生物能源生产和有机物降解等领域。在厌氧反应器中，碱度是影响微生物活性和废水处理效果的重要因素之一。本文将从厌氧反应器碱度的重要性、影响因素和调控方法等方面进行讨论，旨在提高对于厌氧反应器碱度的认识，为相关领域的研究和应用提供理论支持。
文章结构部分的内容如下：
1.2 文章结构
本文主要分为引言、正文和结论三部分。在引言部分，将概述本文所要讨论的内容，介绍文章的结构和阐明写作的目的。在正文部分，将分为三个小节：厌氧反应器碱度的重要性、影响因素和调控方法。通过对这三个方面的详细阐述，以全面、系统地介绍厌氧反应器碱度这一主题。最后在结论部分，对文章所涉及的主要内容进行总结，展望未来可能的研究方向，并得出结论。整体结构清晰，逻辑严谨，旨在全面探讨厌氧反应器碱度的相关问题。
文章1.3 目的: 本文旨在探讨厌氧反应器碱度对废水处理系统的重要
性、其受到的影响因素以及调控方法。通过对厌氧反应器碱度的深入研究，旨在为废水处理工程提供科学的指导和技术支持，进一步完善厌氧反应器的运行机制，提高废水处理效率和水质处理效果。同时，通过本文的探讨，也可以为相关领域的研究提供参考和借鉴，促进废水处理技术的发展和进步。
2.正文
2.1 厌氧反应器碱度的重要性
在厌氧反应器中，碱度是一个非常重要的参数。首先，适当的碱度可以提供良好的生物环境，促进厌氧反应过程的进行。在厌氧条件下，微生物需要一定的碱度来维持其代谢活性和生长繁殖，因此适当的碱度可以保证厌氧反应器内的微生物群落的健康。
厌氧反应器说明
厌氧反应器说明
厌氧反应器是一种用于生物处理废水的设备，其工作原理是在缺氧条件下利用微生物将有机废物转化为可降解的物质。厌氧反应器通常由一个密封的容器组成，内部填充有生物质料和水。在厌氧条件下，微生物通过发酵过程将有机废物转化为气体和液体产物。
厌氧反应器在废水处理中起着重要的作用。与传统的好氧处理系统相比，厌氧反应器具有以下几个优点。首先，厌氧反应器能够处理高浓度的有机废物，包括含有重金属和有毒物质的废水。其次，厌氧反应器不需要额外的能源供应，因为微生物在厌氧条件下能够自行产生能量。此外，厌氧反应器还能够产生可再生能源，如甲烷气体。因此，厌氧反应器不仅可以减少废水处理的成本，还可以为能源供应做出贡献。
厌氧反应器的工作过程是一个复杂的生物学过程。首先，有机废物进入反应器后，微生物开始以厌氧呼吸的方式进行代谢。这个过程涉及到多种微生物群体的相互作用，包括产甲烷菌、酸化菌和亚硝化菌等。这些微生物根据废水中的有机物质类型和浓度进行相应的代谢反应，最终将有机废物转化为甲烷气体和其他可降解的物质。在厌氧反应器中，微生物的代谢过程受到多种因素的影响。首先，温度是一个重要的影响因素。在不同的温度条件下，微生物的代谢速率和产物种类会发生变化。其次，pH值对微生物的生长和代谢也有重要影响。不同类型的微生物对酸碱度有不同的适应性，因此在
操作厌氧反应器时需要控制好pH值的范围。此外，废水的营养成分浓度和废水的流速等因素也会对厌氧反应器的处理效果产生影响。
厌氧反应器已经在许多领域得到了广泛应用。在工业废水处理中，厌氧反应器可以有效去除有机废物和污染物，减少对环境的影响。在农业领域，厌氧反应器可以将农业废弃物转化为甲烷气体，用作能源供应或作为肥料。此外，厌氧反应器还可以应用于城市污水处理、生物质能源生产等方面。
cstr厌氧反应器参数
cstr厌氧反应器参数
CSTR厌氧反应器参数
引言
CSTR厌氧反应器是一种常见的生物反应器，用于处理有机废水和生物质废料。了解和控制CSTR厌氧反应器的参数对于提高处理效果和降低运营成本至关重要。本文将介绍CSTR厌氧反应器的关键参数，并探讨它们对反应器性能的影响。
1. 温度
温度是CSTR厌氧反应器中的重要参数之一。适宜的反应温度有助于维持反应器内的微生物活性，并加速废水中有机物的降解速率。一般来说，温度应在35-40摄氏度之间，过高或过低的温度都会导致微生物活性下降，从而影响反应器的处理效果。
2. pH值
pH值是指反应器中废水的酸碱度。在CSTR厌氧反应器中，适宜的pH值有利于维持微生物的生长和活性。一般来说，反应器的pH值应在6.8-7.5之间，过低或过高的pH值会抑制微生物的生长，从而降低反应器的降解效率。
3. 有机负荷率
有机负荷率是指单位时间内进入反应器的有机物质的质量。适宜的有机负荷率是保证反应器高效运行的关键。过高的有机负荷率会导
致废水中的有机物无法充分降解，从而产生过多的气体和沉淀物，影响反应器的稳定性。过低的有机负荷率则会导致反应器的处理能力得不到充分利用。因此，合理调控有机负荷率是CSTR厌氧反应器运行的重要任务之一。
4. 水力停留时间
水力停留时间是指废水在反应器中停留的时间。它与反应器的体积和进出水流量有关。适宜的水力停留时间有助于维持反应器内微生物的生长和废水的降解速率。一般来说，水力停留时间应在24-48小时之间，过短的停留时间会导致废水无法充分降解，过长的停留时间则会浪费资源。
挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题
挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几
个常见问题
集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
1）VFA简介
挥发性脂肪酸简称挥发酸，英文缩写为VFA，它是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸，如乙酸、丙酸等。挥发酸对甲烷菌的毒性受系统pH值的影响，如果厌氧反应器中的pH值较低，则甲烷菌将不能生长，系统内VFA不能转化为沼气而是继续积累。相反在pH值为7或略高于7时，VFA是相对无毒的。挥发酸在较低pH值下对甲烷菌的毒性是可逆的。在pH值约等于5时，甲烷菌在含VFA的废水中停留长达两月仍可存活，但一般讲，其活性需要在系统pH值恢复正常后几天到几个星期才能够恢复。如果低pH值条件仅维持12h以下，产甲烷活性可在pH值调节之后立即恢复。
2）VFA积累产生的原因
厌氧反应器出水VFA是厌氧反应器运行过程中非常重要的参数，出水VFA浓度过高，意味着甲烷菌活力还不够高或环境因素使甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分，积累所致。温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH的波动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的升高反应出来。进水状态稳定时，出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高，但是pH的变化要比VFA的变化迟缓，有时VFA可升高数倍而pH尚没有明显改变。因此从监测出水VFA浓度可快速反映出反应器运行的状况，并因此有利于操作过程及时调节。过负荷是出水VFA升高的原因。因此当出水VFA 升高而环境因素（温度、进水pH、出水水质等）没有明显变化时，出水VFA的升高可由降低反应器负荷来调节，过负荷由进水COD浓度或进水流量的升高引起，也会由反应器内污泥过多流失引起。
厌氧的基本原理及影响其效果的因素
厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素一、厌氧生化法的基本原理
废水厌氧生物处理是在无分子氧条件下通过厌氧微生物包括兼氧微生物的作用,将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程,也称为厌氧消化;
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程,依靠三大主要类群的细菌,即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成;因而粗略地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段,即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段,如下图所示：
24% 28%
CH4 52% 72%
乙酸
1水解酸化 2产氢产乙酸 3产甲烷
第一阶段为水解酸化阶段;复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等;这个阶段主要产生较高级脂肪酸;含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外,在水中部分电离,形成NH4HCO3 ,具有缓冲消化液PH值的作用;
第二阶段为产氢产乙酸阶段;在产氢产乙酸细菌的作用下,第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2 ,在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2 ;
第三阶段为产甲烷阶段;产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等
转化成甲烷 ;
虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段,但是在厌氧反应器中,三个阶段是同时进行的,并保持某种程度的动态平衡;这种动态平衡一旦被PH 值、温度、有机负荷等外加因素所破坏,则首先将使产甲烷阶段受到抑制,其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化,甚至会导致整个厌氧消化过程停滞;
厌氧的基本原理及影响其效果的因素知识讲解
厌氧的基本原理及影响其效果的因素
厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素
一、厌氧生化法的基本原理
废水厌氧生物处理是在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因而粗略地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，如下图所示：
24% 28%
CH4 52% 72%
乙酸
第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电离，形成NH4HCO3，具有缓冲消化液PH值的作用。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。
第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化成甲烷。
虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡。这种动态平衡一旦被PH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至会导致整个厌氧消化过程停滞。
二、影响厌氧处理效果的因素
关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施
关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施
1. 厌氧反应器的概述
厌氧反应器是一种用于处理低浓度有机废水的生物反应器，其反
应过程中会产生丰富的有机酸和挥发性酸，并由此导致反应器中液态
的氢离子（H+）含量逐渐升高，进而导致反应器酸化。
2. 酸化现象的成因
当厌氧反应器中存在较多的有机物质且微生物数量较多时，反应
器内的酸度会不断上升。此时，反应器的厌氧微生物会受到严重影响，其生长速率和代谢活动会大幅减弱，进而导致反应器的处理效率降低
以及有机物残留问题。
3. 酸化现象对反应器的影响
反应器的酸化现象将导致以下几种影响：
3.1 厌氧微生物的代谢活动降低
微生物代谢受到酸度的限制，会产生很大影响。此时微生物的代
谢活动降低，会产生过量的能量，而这部分能量又没地方去，会产生
反应器内部的遗产物，导致反应器中有机物的残留问题。
3.2 反应器内部的温度升高
当厌氧反应器中存在酸化现象时，反应器内部的温度也会随之升高。此时，反应器内部的微生物会失去更多的活跃状态，反应器的处
理效率会进一步降低。
3.3 反应器内部的气味加重
当厌氧反应器中存在严重的酸化现象时，反应器内部的气味会变
得十分难闻，时间越久气味会越加强烈。这不仅影响了反应器的环境，同时还会对周围的环境产生极大的污染。
4. 解决酸化现象的措施
针对厌氧反应器的酸化现象，有如下的解决措施：
4.1 增加反应器内的微生物数量
针对厌氧反应器内微生物数量减少的情况，可以通过增加反应器
内的微生物数量来提升反应器的代谢能力以及处理效率。具体措施包
括补充新的微生物菌种和提高反应器内部的氧气含量等。
厌氧反应器设备参数
厌氧反应器设备参数
厌氧反应器的设备参数包括反应器类型、反应器容积、进水量、HRT （Hydraulic Retention Time）、SRT（Solid Retention Time）、温度、pH值、进水COD浓度、厌氧菌的菌群结构等。
1.反应器类型：
常见的厌氧反应器类型包括厌氧喷射式反应器、UASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）反应器、厌氧滤池反应器、CSTR （Continuous Stirred-Tank Reactor）反应器等。不同类型的反应器具
有不同的结构和工作原理，适用于不同的处理需求。
2.反应器容积：
反应器容积是指反应器内部的有效体积，通常以立方米（m³）为单位。反应器容积的大小影响着反应器的处理能力和处理效果。较大的反应器容
积通常具有更高的处理能力。
3.进水量：
进水量是指每单位时间内进入反应器的废水或废物的数量，通常以立
方米/小时（m³/h）为单位。进水量的大小与废水生成量和处理需求有关。
4.HRT：
HRT是指废水在反应器内停留的平均时间，通常以小时（h）为单位。HRT的选择要考虑到废水中有机物的降解速率和厌氧反应的需求，通常在
设计时会根据经验值进行选择。
5.SRT：
SRT是指厌氧反应器中污泥（含有厌氧菌的生物团）的停留时间，通常以天（d）为单位。SRT的选择要考虑到厌氧菌的代谢和生长速率，以维持一个相对稳定的菌群结构。
6.温度：
温度是反应器运行的一个重要参数，不同的厌氧反应器适宜的运行温度也会有所不同。一般来说，厌氧反应器的运行温度要在30-40℃之间，不同厌氧菌株的最适生长温度也会有所不同。
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1、挥发性脂肪酸
1）VFA简介
挥发性脂肪酸简称挥发酸，英文缩写为VFA，它是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸，如乙酸、丙酸等。挥发酸对甲烷菌的毒性受系统pH值的影响，如果厌氧反应器中的pH值较低，则甲烷菌将不能生长，系统内VFA 不能转化为沼气而是继续积累。相反在pH值为7或略高于7时，VFA是相对无毒的。挥发酸在较低pH值下对甲烷菌的毒性是可逆的。在pH值约等于5时，甲烷菌在含VFA的废水中停留长达两月仍可存活，但一般讲，其活性需要在系统pH值恢复正常后几天到几个星期才能够恢复。如果低pH值条件仅维持12h以下，产甲烷活性可在pH值调节之后立即恢复。
2）VFA积累产生的原因
厌氧反应器出水VFA是厌氧反应器运行过程中非常重要的参数，出水VFA浓度过高，意味着甲烷菌活力还不够高或环境因素使甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分，积累所致。温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH的波动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的升高反应出来。进水状态稳定时，出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高，但是pH的变化要比VFA的变化迟缓，有时VFA可升高数倍而pH尚没有明显改变。因此从监测出水VFA浓度可快速反映出反应器运行的状况，并因此有利于操作过程及时调节。过负荷是出水VFA升高的原因。因此当出水VFA升高而环境因素（温度、进水pH、出水水质等）没有明显变化时，出水VFA的升高可由降低反应器负荷来调节，过负荷由进水COD浓度或进水流量的升高引起，也会由反应器内污泥过多流失引起。
3）VFA与反应器内pH值的关系
在UASB反应器运行过程中，反应器内的pH值应保持在6.5-7.8范围内，并应尽量减少波动。pH值在6.5以下，甲烷菌即已受到抑制，pH值低于6.0时，甲烷菌已严重抑制，反应器内产酸菌呈现优势生长。此时反应器已严重酸化，恢复十分困难。
VFA浓度增高是pH下降的主要原因，虽然pH的检测非常方便，但它的变化比VFA浓度的变化要滞后许多。当甲烷菌活性降低，或因过负荷导致VFA开始积累时，由于废水的缓冲能力，pH值尚没有明显变化，从pH值的监测上尚反映不出潜在的问题。当VFA积累至一定程度时，pH才会有明确变化。因此测定VFA是控制反应器pH降低的有效措施。
当pH值降低较多，一般低于6.5时就应采取应急措施，减少或停止进液，同时继续观察出水pH和VFA。待pH和VFA恢复正常以后，反应器在较低的负荷下运行。进水pH的降低可能是反应器内pH下降的原因，这就要看反应器内碱度的多少，因此如果反应器内pH降低，及时检查进液pH有无改变并监测反应器内碱度也是很必要的。
4）厌氧反应器启动、运行过程中需注意与VFA相关的问题
厌氧反应器运转正常的情况下，VFA的浓度小于3mmol/l，但在启动和运行过程中VFA出现一定的波动是正常的，不必太过惊慌。①厌氧反应器启动阶段，当环境因素如出水pH、罐温正常时，出水VFA过高则表时反应器负荷相对于当时的颗粒污泥活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，则应当停止进液，直到反应器内VFA低于3 mmol/l后，再继续以原浓度、负荷进液运行。②厌氧反应器运行阶段，运行负荷的增加可能会导致出水VFA浓度的升高，当出水VFA高于8mmol/l时，不要停止进液但要仔细观察反应器内pH值、COD值的变化防止“酸化”的发生。增大负荷后短时间内，产气量可能会降低，几天后产气量会重新上升，出水VFA浓度也会下降。但如果出水VFA增大到15mmol/l则必须把降至原来水平，并保证反应器内pH不低于6.5，一旦降至6.5以下，则有必要加碱调节pH。
2、碱度
1）碱度简介
碱度不是碱，广义的碱度指的是水中强碱弱酸盐的浓度，它在不同的pH值下的存在形式不同（弱酸跟上的H数目不同），能根据环境释放或吸收H离子，从而起到缓冲溶液中pH变化的作用，使系统内pH波动减小。碱度是不直接参加反应的。碱度是衡量厌氧系统缓冲能力的重要指标，是系统耐pH冲击能力的衡量标准。因此UASB在运行过程中一般都要监测碱度的。操作合理的厌氧反应器碱度一般在2000-4000mg/l，正常范围在1000-5000mg/l。（以上碱度均以CaCO3计）
2）碱度对UASB颗粒污泥的影响
碱度对UASB颗粒污泥的影响表现在两个方面：一是对颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥产甲烷活性(SMA)的影响。碱度对颗粒污泥活性的影响主要表现在通过调节pH值(即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小)使得产甲烷菌呈不同的生长活性。在一定的碱度范围内，进水碱度高的反应器污泥颗粒化速度快，但颗粒污泥的SMA低；进水碱度低的反应器其污
泥颗粒化速度慢，但颗粒污泥的SMA高。因此，在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当偏高(但不能使反应器的pH＞8.2，这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制)以加速污泥的颗粒化，使反应器快速启动；而在颗粒化过程基本结束时，进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的SMA。
几个常见问题
1、厌氧反应器是否极易酸化
厌氧反应器是否极易酸化？回答是否定的。UASB厌氧反应器作为一种高效的水处理设施，其系统自身有着良好的调节系统，在这个调节系统中，起着关键作用的是碳酸氢根离子，即我们通常说的碱度，它的主要作用是调节系统的pH，防止因pH值的变化对产甲烷菌造成影响。因此只要我们科学、合理操作，就可以确保厌氧反应器正常、高效运行。
2、罐温变化
对一个厌氧反应器来说，其操作温度以稳定为宜，波动范围24h内不得超过2℃。水温对微生物的影响很大，对微生物和群体的组成、微生物细胞的增殖，内源代谢过程，对污泥的沉降性能等都有影响。对中温厌氧反应器，应该避免温度超过42℃，因为在这种温度下微生物的衰退速度过大，从而大大降低污泥的活性。此外，在反应器温度偏低时，应根据运行情况及时调整负荷与停留时间，反应器运行仍可稳定，但此时不能充分发挥反应器的处理能力，否则将导致反应器不能正常运行。
罐温的突然变化，易造成沼气中甲烷气体所占比例减少，CO2增多，而且我们可以在厌氧反应器液面看到一些半固半液状且不易破的气泡。
3、进水pH值
在厌氧反应器正常运行时，进水pH值一般在6.0以上。在处理因含有有机酸而使偏低的废水时，正常运行时，进水pH值可偏低，如4~5左右；若处理因含无机酸而使pH值低的废水，应将进水pH值调到6以上。当然具体的控制还要根据反应器的缓冲能力而定，也决定于厌氧反应的驯化程度。
4、厌氧反应器内污泥流失的原因及控制措施