两相厌氧处理工艺的研究与应用
简介： 利用各种高效反应器对现有的单相厌氧处理系统进行改造，以提高其稳定性，获得比现有单相系统更大的负荷和更高的效率。文章对废水两相厌氧处理工艺的研究和应用作了综述，概括了两相厌氧处理酒厂废水、垃圾填埋场渗滤液、乳品废水、牛奶厂废水、制浆造纸废水等的应用情况，对反应器型式、环境和操作条件及两相厌氧处理工艺与其他厌氧反应器处理废水效果进行了总结和比较。 关键字：两相厌氧 酸化 甲烷化 废水
有机物的厌氧降解，在宏观上和工程上可以简化地分为产酸和产甲烷两个阶段。两个阶段在细菌种类、消化速率、环境要求、降解过程和产物等方面均有所不同。在一个反应器内要保持这两大类微生物的成活，并有旺盛的生理功能活动、协调发展，对反应器的维护管理是比较困难的。Pohland
［1］
于1971年首次提出了两相厌氧消化的概念，即把厌氧的
两个阶段分别在两个独立的反应器内进行，分别创造各自最佳的环境条件，培养两类不同的微生物，并将这两个反应器串联起来，形成两相厌氧工艺系统。
两相厌氧工艺系统能够承受较高的负荷率，反应器容积较小，运行稳定，日益受到人们的重视。废水采用两相厌氧处理的前景十分可观，可以利用各种高效反应器设备对现有的处理系统进行改造，提高其稳定性，可获得比现有单相厌氧处理系统更高的负荷率和效率。 1 两相厌氧处理工艺的研究与应用 1.1 研究与应用情况
两相厌氧工艺可用于处理多种废水，如：酒厂废水、垃圾渗滤液、大豆加工废水、酵母发酵废水、乳清废水、牛奶工业废水、淀粉废水、制浆造纸废水、染料废水等。表1列出了部分两相厌氧工艺研究和应用的运行数据。
表1 部分两相厌氧工艺研究和应用运行数据 有机负荷率/(k处理对象 产酸相反应器 产甲烷相反应器 gCOD·m-3·d-1) 上流式厌氧污泥酸相 16.5甲酒厂废水 上流式厌氧污泥床 床 烷相 44.0 制浆造纸废上流式厌氧污泥上流式厌氧污泥床12 水 床 (36℃) 牛奶废水 连续搅拌池反应上流式厌氧滤池 5 器 染料废水 厌氧填充床反应厌氧填充床反应器 0.25～1.00 器 大豆加工废厌氧流化床 厌氧流化床 12 水 COD(BO参考D)去除率文献 /% 80 [2] 84(96) [3] 90(95) [4] 脱色率9[5] 0 76 酵母发酵废厌氧流化床 厌氧流化床 20～22 70～75 水 马铃薯淀粉上流式厌氧滤池上流式厌氧污泥床酸相 45.0甲 83 厂废水 烷相 14.0 (33℃) (35℃) 0.5～2.0(gCO连续搅拌池反应乳清废水 上流式厌氧滤池 D/(gMLS90 [6] 器 S·d)) 乳清加工和预酸化反应器 杂合反应器 10 98 [7] 牛奶场废水 小麦淀粉废预酸化反应器 厌氧挡板反应器 20 99 [8] 水 酒精废水 高温酸化 高温消化 4.65～20.00 85 [9] 垃圾渗滤液 中温酸化 中温消化 2.41～7.98 90 [10] 合成牛奶废高温厌氧滤池（5中温厌氧滤池（32.0～16.0 90～97 [11] 水 6℃） 5℃） 1.2 反应器型式
两相厌氧降解的产酸过程和产甲烷过程分别在两个独立的反应器内进行。为了分别提高两个阶段的效率，这两个阶段可以应用各种高效厌氧反应器，如：上流式厌氧污泥床（UASB）－UASB系统[2
6]
，3]
、连续搅拌池反应器（CSTR）－上流式厌氧滤池（UAF）系统[4
，
、CSTR－厌氧填充床反应器（APBR）系统、APBR－APBR系统[5]、厌氧流化床(AFBR) 1.3 环境和操作条件
厌氧消化过程受环境和操作条件的影响比较大。两相厌氧工艺能使产酸过程和产甲
－AFBR系统、UAF－UASB系统等。
烷过程均处于最佳的环境条件和操作条件。两相厌氧降解的每个阶段不仅仅只是采用不同的反应器型式，而且还可应用不同的温度、pH、水力停留时间、有机物负荷率等，以取得最好的结果。
厌氧降解过程受温度影响较大，厌氧降解的温度可分为低温（0～20 ℃）、中温（20～42 ℃）和高温（42～75 ℃）[12]。在中温范围，35 ℃以下，每降低10 ℃，细菌的活性和生长率就减少一半。因此，对于预定的消化程度，温度越低，消化时间越长。温度对产酸过程的影响不是很大，对产甲烷过程则影响较大。高浓度废水或污泥的厌氧处理通常采用中温或高温范围。两相厌氧降解过程的每个阶段也可采用中温或高温范围。根据厌氧消化的温度范围，两相厌氧消化的温度有高温－高温系统[9]、中温－中温系统[10]、高温－中温系统[11]和中温－高温系统。
pH是厌氧反应的重要影响因素。产甲烷菌的最适宜pH范围是6.8～7.2，而产酸菌则需要偏酸一点的pH。传统厌氧系统通常维持一定的pH，使其不限制产甲烷菌生长，并阻止产酸菌（可引起VFA累积）占优势，因此必须使反应器内的反应物能够提供足够的缓冲能力来中和任何可能的VFA累积，这样就防止了在传统厌氧消化过程中局部酸化区域的形成。而在两相厌氧系统中，每相可以用不同的pH，以便使产酸过程和产甲烷过程分别在最佳的条件下进行，pH的控制对产甲烷阶段尤为重要。 1.4 两相厌氧系统的优化运行