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厭氧反應(yīng)四個(gè)階段
一般來說，廢水中復(fù)雜機(jī)物物料比較多，通過厭氧分解分四個(gè)階段加以降解：
    （1）水解階段：高分子機(jī)物由于其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細(xì)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(jī)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(xì)胞壁進(jìn)入到細(xì)胞的體內(nèi)進(jìn)行下一步的分解。
    （2）酸化階段：上述的小分子機(jī)物進(jìn)入到細(xì)胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分配到細(xì)胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA），同時(shí)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(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、碳酸、氫以及新的細(xì)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(xì)胞物質(zhì)。這一階段也是整個(gè)厭氧過程zui為重要的階段和整個(gè)厭氧反應(yīng)過程的限速階段。
    再上述四個(gè)階段中，人認(rèn)為二個(gè)階段和三個(gè)階段可以分為一個(gè)階段，在這兩個(gè)階段的反應(yīng)是在同一類細(xì)菌體類完成的。前三個(gè)階段的反應(yīng)速度很快，如果用莫諾方程來模擬前三個(gè)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(dá)到5KgCOD/KgMLSS.d。而四個(gè)反應(yīng)階段通常很慢，同時(shí)也是zui為重要的反應(yīng)過程，在前面幾個(gè)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(gè)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(shí)在四個(gè)階段產(chǎn)生大量的堿度這與前三個(gè)階段產(chǎn)生的機(jī)酸相平衡，維持廢水中的PH穩(wěn)定，反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。 

適用范圍

   碳鋼IC厭氧反應(yīng)器，是一種強(qiáng)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(jī)負(fù)荷高、抗沖擊能力更強(qiáng)，性能更穩(wěn)定、操作管理更簡單。當(dāng)COD為10000-15000mg/1時(shí)的高濃度機(jī)廢水;二代UASB反應(yīng)器一般容積負(fù)荷為5-8kgCOD/m3;三代AIC厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷率可達(dá)15-30kgCOD/m3。IC厭氧反應(yīng)器適用于機(jī)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(jī)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(duì)毒性物質(zhì)更好的適應(yīng)，更重要的是由于其相對(duì)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(bào)道和試驗(yàn)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(dòng)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(qiáng)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(jī)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(shí)現(xiàn)一般的達(dá)標(biāo)放，通過治理后的，從而達(dá)到節(jié)水和治污的雙重。

優(yōu)點(diǎn)

    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(diǎn)。

    （1）容積負(fù)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(jìn)水機(jī)負(fù)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(fù)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(fù)荷能力強(qiáng)：處理低濃度廢水（COD=2000—3000mg/L）時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的2—3 倍；處理高濃度廢水（COD=10000—15000mg/L）時(shí)，內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水量的10—20倍。大量的循環(huán)水和進(jìn)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(duì)厭氧消化過程的影響。

   （4）抗低溫能力強(qiáng)：溫度對(duì)厭氧消化的影響主要是對(duì)消化速率的影響。IC反應(yīng)器由于含大量的微生物，溫度對(duì)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(jìn)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(duì)pH值起緩沖，使反應(yīng)器內(nèi)pH值保持好的狀態(tài)，同時(shí)還可減少進(jìn)水的投堿量。

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

   （7）性好：利用二級(jí)UASB串聯(lián)分級(jí)厭氧處理，可以補(bǔ)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(jí)會(huì)降低出水VFA濃度，延長生物停留時(shí)間，使反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定。

   （8）啟動(dòng)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(dòng)提供利條件。IC反應(yīng)器啟動(dòng)周期一般為1～2個(gè)月，而普通UASB啟動(dòng)周期長達(dá)4～6個(gè)月。

   （9）沼利用價(jià)值高：反應(yīng)器產(chǎn)生的生物純，CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它機(jī)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(jī)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(jī)酸和CO2。兩者的共同可使反應(yīng)體系內(nèi)pH穩(wěn)定在一個(gè)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(duì)于非產(chǎn)甲烷菌而言，產(chǎn)甲烷菌對(duì)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(duì)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(jī)負(fù)荷劇烈變化時(shí)，產(chǎn)甲烷菌的活性會(huì)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(xì)菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、ORP、機(jī)負(fù)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(huì)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(xì)、密度大、液流分布不均勻時(shí)會(huì)出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，由于活性污泥不能與進(jìn)水效接觸，易造成反應(yīng)器局部VFA的大量積累，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)器酸化；而酸化會(huì)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(jìn)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(jī)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(duì)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(gè)月才能重新正常，這與重新接種、馴化并培養(yǎng)污泥的時(shí)間接近。單獨(dú)采用堿性藥劑投加法很難實(shí)行，法達(dá)到恢復(fù)酸化的。而采用投加堿液+降低COD、間歇稀釋進(jìn)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(jìn)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(gè)相對(duì)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(huì)受到抑制，進(jìn)而對(duì)整個(gè)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(shí)，要分析其產(chǎn)生的原因，并及時(shí)采取一定的措施對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，以厭氧消化穩(wěn)定的環(huán)境。

pH值對(duì)厭氧處理的影響體現(xiàn)在哪些方面?
    厭氧微生物對(duì)其活動(dòng)范圍內(nèi)的pH值一定的要求，產(chǎn)酸菌對(duì)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(duì)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(gè)構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行時(shí)，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(jìn)水的pH值，因?yàn)樯锘瘜W(xué)過程和稀釋可以迅速改變進(jìn)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(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器后，會(huì)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(jìn)入反應(yīng)器后，pH值將會(huì)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(huì)略上升。因此，對(duì)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(shí)際上是微生物固定化的一種形式，其外觀為具相對(duì)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(gè)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(jī)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(xì)胞密度較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散、細(xì)胞密度較小，粒徑較大的顆粒污泥往往一個(gè)空腔，這是由于顆粒污泥內(nèi)部營養(yǎng)不足使細(xì)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(huì)因內(nèi)部產(chǎn)生的體不易釋放出去而容易上浮。

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