江蘇哪家ic厭氧反應器優質

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什么是好氧、厭氧、兼氧污水處理技術

好氧處理技術出水水質較好，主要應用于處理中低濃度廢水或者作為厭氧處理的后續處理，但能耗高。

厭氧處理技術適用于處理高濃度有機廢水，逐步成為環境保護、資源利用的核心方法，但是，反應速度較慢，反應器容積較大。

兼氧處理技術可發揮厭氧去除有機物量高、好氧對有機物去除率高的各自優點，提高總體有機物處理效率。兼氧處理技術的發展趨勢大致有：兼氧微生物降解有機物的機理、兼氧微生物的分離與培養、提高兼氧微生物處理污染物效能研究、兼氧微生物與其他微生物的相互關系。

在利用兼氧方面，水解酸化工藝居于重要地位，是一個典型工藝，多年來得到廣泛應用，為我國的污水處理事業做出了重要貢獻。

近年來，兼氧處理技術因能克服好氧處理連續曝氣能耗高、厭氧處理條件苛刻等缺點而越來越受到人們的重視。例如，釆用兼氧+好氧生物技術處理屠宰廢水效果良好，同時具有污泥量少、投資省、運轉費用低、適用范圍廣的特點。兼氧微生物可將廢水中的大分子有機物分解為易生化的小分子有機物,改善廢水的可生化性, 為后續好氧處理創造條件, 提高了生化處理的整體效果。目前，對好氧微生物、專性厭氧微生物的研究已比較深入，但對兼氧微生物的研究較薄弱。本文比較此三種技術的原理，梳理技術開發的思路，以期為未來的污水處理技術研發提供借鑒，進一步加強兼氧生物處理技術的研究，提高污水處理效能。

1 好氧處理技術

污水的好氧處理過程見圖 1。有機物被微生物攝食之后，通過代謝活動，有機物一方面被分解、穩定，并提供微生物生命活動所需的能量；另一方面被轉化、合成為新的原生質（或稱細胞質）的組成部分，即微生物自身繁殖生長，這就是污水生物處理中的活性污泥或生物膜的增長部分。

圖 1 污水好氧生物處理過程示意圖

好氧處理系統中的微生物主要是細菌（以好氧性異養菌為主）和原生動物，此外尚有酵母菌、絲狀霉菌、單胞藻類、輪蟲、線蟲等。細菌占微生物總數的90%，數量約為10⁸~10⁹個/mL，它們是去除水中有機污染物的主力軍。較常出現的優勢種群是：產堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動膠菌屬，其次尚有無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、硝化細菌、大腸埃希氏菌等，都是化能異養菌，多數為革蘭氏陰性菌，可有效分解廢水中的有機污染物。

好氧處理出水水質較好，主要應用于中低濃度廢水的處理或者用于厭氧處理的后續處理。但好氧處理要消耗大量的能源，發達國家用于廢水處理的能耗已占到全國總電耗的1%左右。厭氧處理技術可較好地彌補這一缺點。

2 厭氧處理技術

追溯厭氧處理技術的起源，甚至要比好氧處理的歷史更長。*篇有記載的報道發表在1881年12月法國《宇宙》雜志，描述了從1860年開始的由法國的Mouras將簡易沉淀池改進而來的“Mouras自動凈化器”的密閉式反應器。污水的厭氧生物處理全過程見圖 2。

依據微生物生理類群的代謝差異，可把厭氧分解的全過程分為三個階段。如圖 2所示：

*階段為水解發酵階段（也稱酸化），在此階段通過兼性水解發酵細菌（產酸菌）的代謝活動，將復雜有機物——碳水化合物、蛋白質和脂類等發酵成為有機酸、醇類、CO2、H2、NH3、H2S等。

第二階段為產氫產乙酸階段，通過專性厭氧的產氫產乙酸細菌的生理活動，將*階段細菌的代謝產物——丙酸及其他脂肪酸、醇類和某些芳香族酸轉化為乙酸、CO2和H2。

第三階段為產甲烷階段，由產甲烷菌利用*和第二階段產生的乙酸、CO2和H2為主要基質（還有甲酸、甲醇及終轉化為CH4+CO2。污水厭氧生物處理過程見圖 3。

①發酵性細菌；②產氫產乙酸細菌；③同型產乙酸菌；④利用和的產甲烷菌；⑤分解乙酸的產甲烷菌

圖 2 污水的厭氧生物處理全過程

圖 3 污水厭氧生物處理過程示意圖

參與厭氧生物處理的微生物主要是細菌，可分為非產甲烷細菌（產酸細菌）與產甲烷細菌兩大類。非產甲烷細菌主要由專性厭氧菌和兼性厭氧菌組成，大約有18個屬，50多種。其中前者主要有梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium）、擬桿菌屬（Bacteroides）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、棒桿菌屬和放線菌屬等。后者主要有變形菌屬（Proteus）、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、鏈球菌屬（Streptococcus）、黃桿菌屬、產假桿菌屬、產氣桿菌屬等。

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常見的產甲烷細菌主要有四類：甲烷桿菌屬（Methanobacterium）、甲烷球菌屬（Methanococcus）、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）、甲烷螺旋菌屬（Methanospirillum）。

厭氧處理技術越來越被看做環境保護、資源利用的核心方法，與其他合適的方法相結合，它為發展中國家提供了可持續的適用污水處理系統。但是，厭氧生物處理反應速度較慢，故反應時間長，反應器容積較大。人們一直在探索其他處理技術。

幾種工藝的交叉處往往是研究熱點，新技術常產生于幾種舊工藝的交界處。在自然界，實際還存在一類兼性厭氧微生物（兼氧微生物），它們可在很低的溶解氧條件下生活，經分離，多數以絲狀菌為主。可考慮利用兼氧微生物的過渡作用將好氧和厭氧微生物共同放在在同一處理裝置中，發揮各自特長，協同處理較高濃度的有機廢水（COD在1000~3000 mg/L左右），

3 兼氧處理技術

兼氧微生物在厭氧過程中發揮著巨大作用，其分離篩選方法簡單，較易實現規模化生產和應用。因此，利用兼性微生物來強化厭氧處理過程，具有很好的前景。它有以下優點：

1）開辟處理中高濃度有機廢水的新方法。一般情況下，好氧法只能處理COD<1000 cod="">10000 mg/L的有機廢水，其技術、經濟指標更為合理，而兼氧法正好填補這一空缺。

2）由于好氧、兼氧和厭氧微生物共存于一個反應裝置中，通過兼氧微生物的橋梁作用，將氧化、氨化、亞硝化、硝化、反硝化等反應在裝置中同時進行，提高了氧的利用效率，降低了能耗。

3）可發揮厭氧去除有機物量高、好氧對有機物去除率高的各自優點，而且，由于在兼氧階段的水解酸化作用，使一些難降解的有機物和微生物尸體等初步分解，相對分子質量降低，可生化性提高，因此，總體有機物處理效率提高。

3.1 吸附-生物降解（AB）工藝

AB工藝與傳統活性污泥工藝相比，在處理效率、運行穩定性、工程投資和運行費用等方面具有明顯優點，是一種有前途的生物處理技術。

AB法去除有機物的機理比較復雜。城市污水實質上是污染物和微生物群體的共存體，在AB工藝的A段中充分利用原污水中存在的生物動力學潛力。這些微生物具有自發絮凝性，當它們進入A段曝氣池后，在A段內原有菌膠團的誘導促進下很快絮凝在一起，絮凝物結構與菌膠團類似。絮凝的同時絮凝物與原有的菌膠團結合在一起，成為A段污泥的組成部分，并具有較強的吸附能力和*的沉降性能。A段中的懸浮絮凝體對水中懸浮物、膠體顆粒、游離細菌及溶解性物質進行網捕、吸收，使相當多的污染物被裹在懸浮絮凝體中而去除。水中的懸浮固體作為“絮核”，提高了絮凝效果。這是A級去除有機物的主要機理。有機物的絕大部分是以吸附、吸收的形式被去除的，占總去除量的90%左右，而氧化作用只占很小的比例，約占10%左右。

兼氧微生物在A段發揮了重要作用。B?hnke在Krefeld污水處理廠進行了試驗，A段兼氧運行時，A段出水BOD/COD比值有所上升，這表明A段中一些好氧菌難于降解的物質，變得易于被兼氧微生物降解，這可能是在兼氧運行條件下細菌須尋找其它的質子受體，通過這一效應使難降解的大分子物質變為易降解的小分子化合物。

3.2 水解酸化工藝

水解酸化是我國科研工作者自主創新的技術，多年來得到廣泛應用，為我國的污水處理事業做出了重要貢獻用。在利用兼氧微生物方面，水解酸化工藝居于重要地位，是一個典型工藝。污水中的污染物按分散體系劃分為懸浮狀、超膠體、膠體和溶解性四種不同形態。圖 4給出了水解酸化法對四種不同物理狀態的有機污染物（以COD為例）遷移轉化途徑。

圖 4 四種不同物理狀態的有機污染物（以COD為例）的遷移轉化途徑

水解酸化反應器中兩大類微生物（水解、產酸菌）將進水中顆粒物質和膠體物質迅速截留和吸附，這是一個物理過程的快速反應，一般只要幾秒鐘到幾十秒即可完成。截留下來的物質吸附在水解酸化污泥的表面，被緩慢分解代謝，其在系統內的污泥停留時間要大于水力停留時間。在大量水解酸化細菌的作用下將大分子、難于生物降解物質轉化為易于生物降解的小分子物質后，重新釋放到液體中。在較高的水力負荷下隨水流出系統。由于水解和產酸菌世代期較短，往往以分鐘和小時計，因此，降解過程迅速。在這一過程中，溶解性BOD、COD的去除率雖然表面上只有10%左右，但是由于顆粒有機物發生水解，增加了系統中溶解性有機物的濃度，因此，溶解性BOD、COD去除率遠遠大于10%。可以看出，水解酸化反應器集沉淀、吸附、網捕和生物絮凝等物理化學過程，與水解、酸化和甲烷化過程等生物降解功能于一體。

水解酸化處理系統與厭氧處理系統、A²/O和AB工藝A段的優勢菌群均有較大差別。在厭氧處理系統中，由于嚴格控制在厭氧條件下，系統中的優勢菌群為專性厭氧菌，完成水解酸化的微生物主要為厭氧微生物。水解酸化工藝控制在兼性條件下，系統中的微生物也是厭氧微生物，但以兼性微生物為主，完成水解酸化過程的微生物相應地主要為厭氧（兼氧）菌。在A²/O和AB工藝A段的的優勢均是以好氧菌為主，僅部分兼性菌參加反應，發生部分水解。

水解酸化可提高污水的可生化性，為后續好氧處理創造條件。Wang K.等開發了升流式水解污泥床（HUSB）反應器。出水中含超過9個碳原子（C9）的化合物，特別是芳香族化合物，大多數未檢出。出水中的化合物一般包含2-6個碳原子（C 2-C 6），這表明更復雜，有時難溶化合物經水解工藝后更容易生物降解。經水解酸化反應后，有機物的種類并沒有減少，相反增加了許多酸性小分子的化合物，是水解、酸化反映的中間產物，容易被微生物降解，提高了BOD₅與COD的比值，污水可生化性有所提高，提高了生化處理的整體效果。

水解酸化工藝為我國的水污染控制做出了積極貢獻。全國各地有關部門及行業累計建設了上百座水解-好氧工藝的污水處理廠，如北京市密云縣城污水處理廠（4.5萬m³/d），河南安陽市豆腐營污水處理廠（1.0萬m³/d）、新疆昌吉市污水處理廠（1.5萬m³/d）等。另外，國內同行還開發了水解與其他工藝相結合的工藝，用來處理印染、啤酒、屠宰、紡織、化工、焦化、造紙等行業的工業污水。

4 結 論

好氧處理出水水質較好，但要消耗大量能源。厭氧處理技術可回收能源，但反應速度較慢。兼氧處理技術可望發揮重要作用，吸附-生物降解與水解酸化是兩種成功運用兼氧微生物的工藝。兼氧微生物降解有機物的機理、兼氧微生物的分離與培養、提高兼氧微生物處理污染物效能研究、兼氧微生物與其他微生物的相互關系。