废水处理技术1．废水处理技术：厌氧-转化的有利条件水中碱度是中和酸能力的一个指标，主要来源于弱酸盐(Sawyer等，1995)。

在水化学中碱度是最重要的概念之一，因为它控制着pH值(Morel，1983)，同时也是水中存在其它酸时缓冲pH值能力的一个指标。

碱度是由不同种类弱酸盐组成，因此各种碱度通常都方便的用它的CaC03当量来表示。

Cac03的当量50，等于其分子量／化合价(100／2)。

在有微生物活动的液体厌氧系统中，CCh通常超过其它弱酸，必须有足够的碳酸氢盐碱度中和它，因此碳酸氢盐碱度是十分重要的。

厌氧系统中，在中性pH条件下挥发酸盐也是碱度，虽然它们可能是总碱度的主要组成部分，但是不能中和多余挥发酸。

厌氧系统在中性pH值范围运行时，碳酸氢盐是主要的碱度，因此主要关注碳酸氢盐碱度。

接近中性的条件是厌氧生物技术适宜的pH值环境。

低pH值状况是由两种酸度即H2C03和挥发性脂肪酸(VFA)引起的，它们是在微生物反应中产生的。

这些酸需要投加碱度进行中和，使微生物活性不被pH值的降低所抑制。

但良好运行的厌氧工艺主要的碱度需求，是用于中和反应器中高C02分压所导致的高HaCCh浓度(挥发酸浓度通常较低)。

如果酸的浓度(H2C03和VFA)超过可利用的碱度，反应器将会变酸(pH值下降)，严重抑制微生物尤其是甲烷菌的活性。

当产甲烷停止时，VFA可能会继续积累，进一步恶化反应环境。

2．废水处理技术：厌氧-生物体固定化问题20世纪80年代，在欧洲所做的调查结果表明生物量流失是工业废水厌氧消化处理厂普遍存在的一问题。

过去严重的错误遮蔽了改善生物固定化的可能性，而现在通过更先进的技术，生物固定化得到了改善。

对于特定废水厌氧反应器设计中最突出的问题就是选择最合适的生物固定化的方法。

厌氧生物技术的主要优点——生物体产率低，这在努力增加反应器中生物体总量时也成为该技术的主要缺点。

生物固体停留对成功保持增殖缓慢的甲烷菌是绝对必要的。

尽管有几种选择可以实现这种关键的生物体停留，但过去严重的错误遮蔽了改善生物固定化的可能性，而现在通过更先进的技术，生物固定化得到了改善。

由于生物固定化技术的改进也使反应器可以小一些，负荷率可以高一些。

对于严谨的设计人员将面临一个新的挑战。

过去厌氧处理失败的原因是由于错误地采用形式和质地不当的生物固定化表面，或者尝试从好氧处理中借用但并不适合于厌氧微生物的固定化技术。

另一个普遍存在的错误做法是在反应器水力停留时间相当短的情况下，力图用悬浮生长工艺处理浓度过低的废水。

高的过水量增大了生物流失的可能性，同时也增加了使生物体固定化的费用。

要经济的厌氧处理低浓度废水，就必须提高SRT／HRT的比值。

本章将讨论成功的系统构型，列举减小生物流失的补救措施，以及推荐对每类生产性反应器的启动方案。

高的过水量增大了生物流失的可能性及费用。

6．2 好氧生物技术的前例工业废水厌氧处理的先行者Schroepfer和Ziemke在1959年首次尝试厌氧处理工业废水时因袭了好氧生物技术，草率地采用了重力沉淀池，而重力沉淀池恰好是好氧处理中最容易失败的部分。

在用厌氧接触工艺处理肉类罐头废水的开发研究中，他们采用了带有一个普通重力沉淀池的悬浮生长系统，用重力沉淀池来固定和浓缩厌氧微生物。

在负荷率较低的情况下，这种构型运行良好，因为在这种情况下，生物体也沉淀良好。

然而在一些情况下，二次沉淀池沉降相当困难，为改善处理效果减少生物体流失，数次投加昂贵的聚合电解质絮凝助剂。

由于负荷率低，明尼苏达州奥斯汀的肉类罐头厂厌氧处理中所用的一个普通重力沉淀池已成功运行30年，处理效果良好。

该系统的运行证明至少在某些情况下重力沉淀池可用于厌氧CSTR反应器中的生物固定。

但是在有机负荷率高的情况下，并不推荐重力沉淀池作为污泥合成量低的厌氧处理中的一个合适的单元。

6．2．1 重力沉淀池：好氧处理的困境尽管重力沉淀池经常被证明是好氧活性污泥处理中最薄弱的环节，但是当生物增殖和剩余污泥排放速率都很大时，仍可以通过重力沉淀池来完成细胞的捕集和生物体的絮凝。

好氧处理中普通重力沉淀池不能持续有效地浓缩和沉淀生物体。

但是，微生物絮体即使沉淀不好，生物停留对好氧工艺的稳定也几乎没有致命的威胁(生物合成量多到一般需要每天排放污泥)。

3．废水处理技术：厌氧处理技术适应性厌氧微生物可以适应不熟悉的基质和废水中的毒性这一点已被反复证实。

但是，在检验前应给予30-60d的驯化时间。

厌氧微生物可以适应不熟悉的基质和废水中的毒性这一点已被反复证实。

但是，对于这样多的化合物能有如此之多的成功比例取决于在检验前给予30～60d的足够的驯化时间。

在达到这个驯化时间之前，不应过早地对厌氧可处理性下任何结论。

BMP和ATA测定可能给出不准确的结果，所以可处理性试验不应省略。

两个筛选测定，即BMP和ATA用于初步估量有多少COD可以生物转化为甲烷以及废水是否有毒性。

如果用未驯化的生物体作BMP和ATA测定，则结果无法作结论。

因此对BMP和ATA测定的数据的解释应该小心加以整理调整。

因为生物体未被合适的驯化以及有毒物质最终也能生物降解，BMP和ATA测定可能给出否定的结果，所以可处理性试验不应省略。

BMP和ATA测定的结果不能用作生产性装置的设计准则。

设计准则应通过中试工厂运行产生。

BMP和ATA测定给出的仅仅是初步的结果，还不能将其用作生产设计准则。

设计准则应从中试工厂运行产生，中试规模应尽可能大些以减少试验放大产生的问题。

首先应该注意的是中试工厂反应器构型应模拟生产性设施所要采用的反应器。

也应该模拟连续进水和甚至负荷的变化。

因为最终将采用何种反应器构型常常不知道，所以有必要运行不同反应器构型的中试工厂来得到设计数据。

为了确定处理给定的工业废水的合适厌氧生物技术必须对下面一些问题作出回答：．所用水样是否有代表性?·有多少COD(浓度)可以转化为甲烷7．COD转化为甲烷有多快?·出水水质的要求是什么7．会产生多少硫化物7．生产型反应器要求的温度是多少7．会产生多少碱度?·废水中是否含有有毒物质?·如果废水中有有毒物质，生物体可以被驯化吗7．如能驯化，这些有毒物质能被降解吗?·转化单位重量CIDD生物体净产量是多少?·生物固定化采用什么方式7．如果采用UASB反应器能形成颗粒污泥吗?·对N、P和S的需要是多少?·需要补充微量金属吗?5．2 测定技术5．2.1 生物化学甲烷势(BMP)BOD测定的是氧化剂的消耗量(溶解氧)；BMP测定的是还原的产物(甲烷)生成量。

30d的BMP可以初步评价废水中的有机污染物转化为甲烷的可能数量。

只有在最后工艺设计时才能确定到底有多少有机污染物可以转化为甲烷。

4．废水处理技术：厌氧工艺运行挥发酸中间产物在有机污染物生物转化成CH4过程中所起的关键作用，厌氧微生物抵抗饥饿的能力，以及H2作为中间代谢产物的重要性等都是厌氧生物技术独特的性质。

厌氧生物技术基本原理中关于运行的一些知识，包括对可能发生的运行上的问题的了解，对于将厌氧技术在工业上成功地应用是非常必要的。

评价系统性能的方法，决定出水水质和对温度敏感性的一些因素，以及保护系统免受废水中毒物的影响的优化驯化措施等，所有这些在工艺实际应用之前都必须熟练掌握。

另外一些特性，像挥发酸中间产物在有机物生物转化成CH4过程中所起的关键作用，厌氧微生物抵抗饥饿的能力，H2作为中间代谢产物的重要性等等，所有这些对厌氧生物技术来说都是特有的性质，而绝对不要与熟知的好氧处理的性质相混淆。

同时，防止运行上可能出现的困难的一些重要对策也应认真遵循。

避免反应器中有过多的化学沉淀物和使用构造合理的反应器消除丝状菌膨胀也是需要熟悉的有关运行问题的一些例子。

出水中挥发酸浓度长期居高不降常常可通过进一步厌氢降解来解决。

本章将讨论对厌氧工艺进行监测的合理方法以及防止可能运行上出现问题的一些对策。

也要讨论出水中挥发酸浓度长期居高不降问题。

因为高浓度wA常常可通过进一步厌氧降解来解决生物化学需氧量(BOD)的分析测定一般用于好氧处理中测定排人受纳水体的出水以了解处理工艺的效率以及测定原废水中污染物的浓度。

这一测定用于厌氧处理的出水仍然是有意义的。

可用以表明后续的处理单元如公共废水处理厂、最终好氧处理单元或地表受纳水体等的负荷。

化学需氧量((gOD)的分析测定相对较省时，当对给定的废水建立起COD和BOD、BMP(生物化学甲烷势)的相关关系时，可以用COD替代BOD和BMP。

一般COD中包括甚至与微生物接触很长时间也不能生物转化的难降解的组分。

从监测管理需要，对COD中这种难降解组分应该加以确定，因为在有效地生物转化结束后这一难降解组分仍然存在。

将处理工艺出水COD的对数值logCOD对HRT的倒数作图，直线的截距即为不可降解部分。

作BMP 测定也可以得到同样的结果，但是要从起始的总COD中减去产生CH4所相当的COD。

BOD表明了有多少有机污染物可以在好氧过程中被降解，BMP表明有多少有机污染物可以在厌氧过程中被降解。

McCarty研究小组在斯坦福大学开发出了一个称为生物化学甲烷势(BiochemicalMethanePotential，BMP)的厌氧生物转化测试方法(Owen等，1979)。

正像BOD测定表明好氧过程中有多少有机污染物可以被降解一样，BMP表明在厌氧过程中有多少有机污染物可以被降解。

因为大多数有机污染物不管在厌氧还是好氧条件下都可以降解；所以BMP和BOD测定得到的结果常常数量上相等(第12章中要讨论有关这一通则的例外情况)。

水质管理上有时特指需要分析出水BOD，但是除了BOD外，也要作BMP5．废水处理：厌氧处理原理厌氧处理过程需要由各种相互依存的一组细菌来完成复杂的基质混合物最终转化为甲烷。

使人们困惑不解的是单一的一种细菌不可能将像碳水化合物、氨基酸或脂肪酸这样最简单的基质从头至尾转化为甲烷顺利产甲烷的微生物过程的工艺参数和运行原则的知识对于在工业应用上有优越性的厌氧生物技术来说是十分必要的。

所有的厌氧生物处理过程都包含着一组细菌和一系列的反应，其中反应最慢的步骤决定了整个系统的安全系数。

通常产甲烷是速度限制步骤。

在大部分隋况下，首先应予以关注的是为保证产甲烷作用的一些有利条件。

在这些条件下，一批与厌氧微生物共生的其它微生物也会充分发挥作用。

迄今为止研究和文献报道的促进甲烷菌代谢溶解性和胶体废水的各种最佳条件是本书主要讨论的内容。

当前人们所接受的控制因素是在接纳复杂有机物的厌氧反应器所产甲烷中有2／3来源于乙酸盐，其余1／3来源于H2和Oq(Jerls和McCartyl964年首先观察到)。