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四、生物处理过程环境条件的影响因素
在废水生物处理过程中物理、化学和生物因素会影响分解污染物的微生物种群、数量、活性、生物化学转化速率和生物降解产物等。为使生物处理系统中微生物生态系统最大地发挥效率，弄清各种因素对废水生物处理的影响，对如何优化调控系统中微生物种群，提高废水处理效率十分重要。 1、物理化学因子对生物处理系统的影响
每个微生物菌株对影响生长和活动的生态因素（如温度、PH、盐分等）均有耐受范围，有耐受上限和耐受下限。如果某一环境中有几种降解微生物，就比在同一环境中只有一种降解微生物的耐受范围要宽。但如果环境条件超出系统中所有微生物的耐受范围，降解作用就不会发生。 ①、温度 在生化反应上，温度支配着酶反应动力学、微生物生长速度以及化合物的溶解度等。温度对微生物的生理活动的影响主要反映在两个方面：一是随着温度在一定范围内升高，细胞中的生物化学反应加快，增殖速率也加快；二是细胞组成物质，如蛋白质、核酸等对温度很敏感，如果温度大幅度升高并超过一定限度，会使微生物组织遭到不可逆破坏，因而对控制污染物的降解转化着关键作用。不同种类的微生物对温度的适应能力有很大差别，生物处理中应用的微生物根据处理目标、工艺的不同种类也不同。各类厌氧菌的温度范围见下表： 表1 各类厌氧菌的温度范围 细菌种类 低温菌 中温菌 高温菌 生长的温度范围/（℃） 10～30 30～40 50～60 最适温度/（℃） ～20 35～38 51～53 11
尽管产甲烷菌可按生存的温度范围分为三类，但大多数产甲烷菌最适宜温度为35～40℃之间。一般在大多数厌氧反应器中，都基本符合温度每增加10℃，反应速度增加一倍的规律。 一般来说，好氧生物处理在5℃下速率很低，微生物基本处理于休眠状态；通常温度范围为15～35℃；最适宜温度为20～30℃。 ②、PH 大多数微生物强酸强碱都会抑制其生物活性，通常在PH4-9范围内微生物生长陕西恒通果汁集团股份有限公司
最好。一般细菌和放线菌更喜欢中性或微碱性环境，酸性条件下有利于霉菌及酵母菌的生长。在极端酸性条件或碱性条件下微生物活性降低；在合适的PH值条件下微生物性增高，生物降解趋向加快。表2为了般微生物生长的PH范围，从中可见，以细菌为主体的废水生物处理系统，PH6.5～7.5较适宜。 表2 一般微生物生长的PH范围 微生物 细菌 酵母菌 霉菌 ③、盐分 盐分比较高时可能会影响微生物的活动。有些废水中的盐分较高，抑制了微生物的活动，造成抑制某些降解有机物的微生物种群的生长，从而抑制生物降解过程。 ④、压力 有些油类污染物的密度比海水大，会沉积到海底。海底属于高静水压和低温环境，在这样的环境中微生物活性很低，有机物的降解十分缓慢。在平常的污水处理工作很少出现此类情况，主要针对的海洋污染。 2、养分供应对生物处理系统的影响 ①、碳源
碳源对细菌和真菌的生长十分重要。对废水处理来讲，微生物的碳源来源于有机污染物，但这些有机污染物的碳源能否供给处理系统的微生物利用，与污染物的化合物特征有关。通常，结构简单、分子量小的化合物比结构复杂、分子量大的化合物易降解，聚合物和复合物较难生物降解。 ②、氮和磷及其它营养元素
微生物生长除需要碳源外，还需要一些营养元素，如氮、磷、硫、镁等。如果环境中这些营养成分一种或几种供应不足，微生物降解污染物的过程则会受到抑制。好氧处理中碳、氮、磷控制为100：5：1为宜；厌氧处理中碳、氮、磷控制为200～300：5：1为宜，厌氧比好氧值要大，主要为厌氧微生物对碳等营养的利用率较好，而好氧微生物低有关。
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最低PH值 3～5 2～3 1～3 最适PH值 6.5～7.5 4.5～5.5 4.5～5.5 最高PH值 8～10 7～8 7～8 五、厌氧消化过程的控制
5.1厌氧消化过程的酸碱平衡及PH控制
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PH值是影响厌氧消化过程的重要因素，许多研究结果和实际运行经验表明，厌氧消化要一个相对稳定的PH范围，一般来说，对于以产甲烷为主要目的的厌氧过程，为6.5～7.5。如果生长环境的PH值过高（大于8.0）或过低（小于6.0），产甲烷菌的生长代谢和繁殖率就会受到抑制，并进而对整个厌氧消化过程产生严重的不利影响。这是因为在厌氧体系中，其他非产甲烷菌如发酵细菌等对PH值的变化不如产甲烷菌敏感，在PH发生变化时，这些细菌受到的影响较小，它们能继续将进水中的有机物转化为脂肪酸类，导致反应器内有机酸的积累、酸碱平衡失调，使产甲烷菌的活性受到更大的抑制，最终导致反应器运行失败。因此，在厌氧生物处理过程中，应特别注意反应器内PH的控制，一般应维持在产甲烷菌的最适范围内，即6.5～7.5（最佳6.8～7.2）之间。为了维持这样的PH值，在利用厌氧工艺处理某些工业废水时，有时就需要投加碱或酸来调节和控制反应器内的PH值。
5.1.1厌氧微生物的适宜PH值
不同的厌氧微生物类群的适宜PH范围实际上各不相同。
产酸细菌能适应的PH较宽，一般来说，其最适宜的PH值是在6.5～7.5之间，此时，其生化反应的能力最强。但是，PH略低于6.5或高于7.5时，产酸细菌仍有较强的生化反应能力。
为甲烷细菌所能适应的PH范围较窄，一般认为其最适PH范围为6.8～7.2，实际经验表明，当PH值在6.5～7.5之间，产甲烷菌均有较强的活性。 5.1.2厌氧消化体系中的酸碱平衡
厌氧消化体系中的PH值是由体系中的酸碱平衡所控制的，因此很必要对厌氧消化体系中的酸碱平衡进行分析和研究。
根据对厌氧消化体系中的成分的分析，可知，与酸碱平衡有关的主要物质有脂肪酸、氨氮、H2S、CO2等。 ①、脂肪酸的产生与消耗
虽然脂肪酸用为厌氧第一阶段产酸细菌的产物，但如果绝大多数的脂肪酸都能在后续的产甲烷阶段被消耗掉，而在出水中仅剩下极少量的VAF，则不会对厌氧缓冲体系产生很大的影响。但是，当反应器超负荷运行和受不良条件的冲击，由于产酸细菌的生长较快且对环境条件的变化不太敏感，则会造成VAF的积累，此
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时，厌氧体系的PH值就会下降。 ②、氨的产生与消耗
在厌氧菌消化过程中氨的产生主要有以下几个来源：甲胺的甲烷化，氨基酸和蛋白质的发酵，其它含氮有机物的降解等。降解的终产物都是以NH3-N的形式存在。而游离氨是厌氧缓冲体系中的一种致碱物质，因此，含氮有机物的降解，将会导致厌氧体系中碱度的增加。
5.1.3厌氧生物处理过程中PH值的控制技术
为了保持厌氧反应器中的PH值稳定在适宜的范围内，就必须采取一定的措施对反应器的运行状况进行调节和控制。在实际运行中，主要通过以下几种方法来调节和控制厌氧反应器的PH值。 ①、投加致碱或致酸物质
在进水中或直接在反应器中加入致酸或致碱物质，是最直接的调控厌氧反应器内PH值的方法。实际运行中所用的致碱物质主要有碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠及氢氧化钙等。这种方法要消耗化学药品，从而增加了运行费用。而且，对现场操作人员来说，应在废水中加入多少致碱物质不好掌握。 ②、稳定培养产甲烷菌
产甲烷菌生长世代较长，培养数量多且性状好的产甲烷菌是厌氧调试的最终目标。在培养过程投加必要的营养物质，特别是氮元素，一方面能加快产甲烷菌的增殖，加快消耗厌氧第一阶段生成的VAF，不致于造成VAF的积累，引起PH下降；另一方面生成的游离氨能增加厌氧缓冲体系中的一种致碱物质。 ③、出水回流
一般情况下，厌氧反应器的出水碱度会高于进水碱度，所以可采用出水回流的方法来控制反应器内的PH值，同时出水回流还可起到稀释作用。采用回流法控制反应器内PH值，回流比一般应控制在5～20之间。 ④、出水吹脱CO2回流
出水中的CO2是主要的酸性物质，把出水中的CO2经吹脱去除后再回流，是一种更好的调控厌氧反应器内PH值的方法。但在采用该方法时，由于一般均采用空气进行吹脱，所以回流液中会含有一定的溶解氧，也会对反应器的运行产生一定的不利影响。
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5.2温度对厌氧生物处理的影响
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温度是影响厌氧生物处理工艺的重要因素，它的影响主要表现在以下几个方面：⑴温度主要是通过对厌氧微生物细胞内的某些酶的活性的影响微生物的生长速率和微生物对基质的代谢速率，这样就会影响到废水厌氧生物处理工艺中污泥的产量、有机物的去除速率、反应器所能达到的处理负荷；⑵温度还会影响有机物在生化反应中的流向和某些中间产物的形成以及各种物质在水中的溶解度，因而可能会影响到沼气的产量和成分等；⑶另外温度还可能会影响剩余污泥的成分和性状；⑷在废水厌氧生物处理装置和设备的运行中，要维持一定的反应温度又与能耗成本有关。
①、温度突变对厌氧消化的影响
厌氧微生物对反应温度的突变十分敏感，温度突降会对其生物活性产生显著的影响，降温幅度越大，低温时间越长，产气的下降就更严重，升温后产气量的恢复更困难。一般认为，厌氧生物处理系统每日的温度波动以不大于2～3℃为佳。 ②、厌氧生物处理反应温度的选择与控制
从前已述可以看出，反应温度对于厌氧生物处理工艺是十分重要的参数，在设计和运行厌氧生物反应器时，反应器温度的选择就显得十分关键。但反应器温度的选择不能仅仅考虑处理效果，为了维持合适的反应温度所需要消耗的能量也是我们必须考虑的问题。
高温厌氧消化能达到的处理负荷高，处理效果好，但为了维持较高的反应器温度所需要消耗的能量也相对较高，因此，只有在原废水温度较高（如48～70℃）或者在有大量废热可以利用的条件下才可以选用。目前绝大多数人数运行的厌氧反应器都是在中温条件下运行，这样既可以获得较稳定、高效的处理效果，同时为了维持反应器温度所需要消耗的能量还可以接受。
厌氧反应器温度控制主要有以下几种方式：⑴直接在厌氧反应器内进行温度的控制，即将蒸汽管直接安装到厌氧反应器内部，再通过温度传感器保证反应器内部的温度一直处于所需要的温度范围之内；⑵通常只对厌氧反应器本身进行保温处理，或者采用钢混结构将构筑物半埋地设计，而将加热放在进入厌氧反应器之前的调节池中，即将蒸汽管直接安装在调节池中，将其中废水的温度加热略高于所需要的温度，然后通过进水泵将加热后的废水泵入厌氧反应器；⑶采用热交换器对进水进行间接加热。
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5.3厌氧消化过程中的营养物质