兩相厭氧消化系統(tǒng)

1、兩相厭氧消化(TPAD )的研究現(xiàn)狀及展望兩相厭氧消化系統(tǒng)(Two-Phase Anaerobic Digestion,簡(jiǎn)稱TPAD)是20世紀(jì)70年代初 美國(guó)戈什(Ghosh)和波蘭特(Pohland)開(kāi)發(fā)的厭氧生物處理新工藝1，并于1977年在比利時(shí) 首次應(yīng)用于生產(chǎn)。該技術(shù)與其他新型厭氧反應(yīng)器不同的是，它并不著重于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的改造， 而是著重于工藝的變革。兩相厭氧技術(shù)的研究將促進(jìn)國(guó)內(nèi)厭氧技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)解決目前對(duì) 高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行厭氧生物處理時(shí)易酸化、靠稀釋廢水的技術(shù)局面，是廢水厭氧生物處理 的一個(gè)技術(shù)飛躍。1兩相厭氧消化的原理傳統(tǒng)的應(yīng)用中，產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌在單個(gè)反應(yīng)器中，這兩類菌群之間

2、的平衡是脆弱的。 這是由于兩種微生物在生理學(xué)、營(yíng)養(yǎng)需求、生長(zhǎng)速度及對(duì)周圍環(huán)境的敏感程度等方面存在較 大的差異。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用中所遇到的穩(wěn)定性和控制問(wèn)題迫使研究人員尋找新的解決途徑。一般情況下，產(chǎn)甲烷階段是整個(gè)厭氧消化的控制階段。為了使厭氧消化過(guò)程完整的進(jìn)行 就必須首先滿足產(chǎn)甲烷相細(xì)菌的生長(zhǎng)條件，如維持一定的溫度、增加反應(yīng)時(shí)間，特別是對(duì)難 降解或有毒廢水需要長(zhǎng)時(shí)間的馴化才能適應(yīng)。二相厭氧消化工藝把酸化和甲烷化兩個(gè)階段分 離在兩個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器中，使產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌各自在最佳環(huán)境條件下生長(zhǎng)，這樣不僅有利于 充分發(fā)揮其各自的活性，而且提高了處理效果，達(dá)到了提高容積負(fù)荷率，減少反應(yīng)容積，增 加運(yùn)行穩(wěn)定性的

3、目的。從生物化學(xué)角度看，產(chǎn)酸相主要包括水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段， 產(chǎn)甲烷相主要進(jìn)行產(chǎn)甲烷階段。從微生物學(xué)角度，產(chǎn)酸相一般僅存在產(chǎn)酸發(fā)酵細(xì)菌，而產(chǎn)甲 烷相不但存在產(chǎn)甲烷細(xì)菌，且不同程度存在產(chǎn)酸發(fā)酵細(xì)菌2。2相分離的優(yōu)勢(shì)及方法相分離的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于整個(gè)處理工藝來(lái)說(shuō)主要可以帶來(lái)以下兩個(gè)方面的好處：1)可以提 高產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷菌的活性；2)可以提高整個(gè)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理效果。厭 氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的氫不僅能調(diào)節(jié)中間代謝產(chǎn)物的形成，也能調(diào)節(jié)中間產(chǎn)物的進(jìn)一步降解。 兩相厭氧生物處理系統(tǒng)本質(zhì)的特征是相的分離，這也是研究和應(yīng)用兩相厭氧生物處理工藝的 第一步。一般來(lái)說(shuō)，所有相分離的方法都是根據(jù)兩大類菌群

4、的生理生化特征差異來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 目前主要的相分離的技術(shù)可以分為物理化學(xué)法和動(dòng)力學(xué)控制法。管運(yùn)濤等3 采用傳統(tǒng)兩相厭氧工藝與膜分離技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)(MBS)處理有機(jī)廢水的 研究結(jié)果表明：系統(tǒng)COD去除率達(dá)到95%，SS去除率在92%以上，酸化率為60%80%，氣化 率在80%90%左右，產(chǎn)酸反應(yīng)器出水酸化水平高，低分子有機(jī)酸含量高，使兩相工藝分相較 為完全。隨后，應(yīng)用該系統(tǒng)于處理造紙廢水的研究。洗萍等5采用兩段UASB厭氧反應(yīng)器為主體的工藝處理木薯淀粉廢水，在溫度為20C 左右，進(jìn)水為CODCr60008000mg/L反應(yīng)條件下二次啟動(dòng)。經(jīng)過(guò)33d的運(yùn)行，兩段厭氧處理 CODCr去除率累計(jì)達(dá)85%

5、以上，出水CODCr為400800mg/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，甲烷段是整個(gè) 反應(yīng)器啟動(dòng)的控制階段，只要控制好各反應(yīng)器的運(yùn)行參數(shù)，便能很好達(dá)到兩相分離的目的。樊國(guó)鋒等6以蔗糖為基質(zhì)，采用連續(xù)進(jìn)水的方式，研究?jī)上郩ASB反應(yīng)器的相分離。結(jié) 果表明，控制酸化相pH值為5.506.00，可得到滿意的相分離效果。運(yùn)行80d后，酸化相 顆粒污泥直徑為28mm，污泥濃度為73.61kg/m3，COD去除的產(chǎn)氣率740.0ml/g，COD容積 負(fù)荷為20.82kg/(m3?d)；產(chǎn)甲烷相顆粒污泥直徑為廣3mm，污泥濃度為53.73kg/m3，COD 去除的產(chǎn)氣率614.4ml/g，COD的容積負(fù)荷為19.91 k

6、g/(m3?d)。兩相UASB反應(yīng)器的COD總 去除率達(dá)93.3%，COD容積負(fù)荷為20.82kg/(m3?d)。Beccari M等7 在產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相中，基于不同水力停留時(shí)間和污泥齡的動(dòng)力學(xué)控 制法，在不添加任何化學(xué)抑制劑的情況下，實(shí)現(xiàn)了部分相的分離。產(chǎn)酸相中主要為產(chǎn)酸菌以 及少數(shù)的氫營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌。同時(shí)，產(chǎn)甲烷相中同時(shí)進(jìn)行酸化和甲烷化過(guò)程。3影響因素和評(píng)價(jià)指標(biāo)3.1影響因素溫度厭氧降解過(guò)程受溫度影響較大，厭氧降解的溫度可以分為低溫(020C)、中溫(20 42C)和高溫(4275C)。在中溫范圍，35C以下每降低10C，細(xì)菌的活性和生長(zhǎng)速率就 減少一半8。溫度對(duì)產(chǎn)酸過(guò)程的影響不是很大，對(duì)

7、產(chǎn)甲烷過(guò)程則影響較大。高濃度廢水或 污泥的厭氧處理通常采用中溫或高溫范圍。兩相厭氧降解過(guò)程的每個(gè)階段也可采用中溫或高 溫范圍。根據(jù)厭氧消化的溫度范圍，兩相厭氧消化的溫度有高溫一高溫系統(tǒng)9、中溫一中 溫系統(tǒng)10、高溫一中溫系統(tǒng)11和中溫一高溫系統(tǒng)。pH值產(chǎn)甲烷菌的最適宜pH范圍是6.87.2，而產(chǎn)酸菌則需要偏低一點(diǎn)的pH。傳統(tǒng)厭氧系統(tǒng) 通常維持一定的pH，使其不限制產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)，并阻止產(chǎn)酸菌(可引起VFA累積)占優(yōu)勢(shì)， 因此必須使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物能夠提供足夠的緩沖能力來(lái)中和任何可能的VFA累積，這樣就 防止了在傳統(tǒng)厭氧消化過(guò)程中局部酸化區(qū)域的形成。而在兩相厭氧系統(tǒng)中，兩相分別采用不 同的pH，以

8、便使產(chǎn)酸過(guò)程和產(chǎn)甲烷過(guò)程分別在最佳的條件下進(jìn)行，pH的控制對(duì)產(chǎn)甲烷階段 尤為重要。HRT最大去除效率經(jīng)常是通過(guò)操作保證產(chǎn)酸段短的水力停留時(shí)間（HRT）從而防止產(chǎn)甲烷菌 的生長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)過(guò)程主要是通過(guò)調(diào)整水力停留時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而不是微生物的量12。（4）硫酸鹽13當(dāng)進(jìn)水中含有較高濃度的硫酸鹽時(shí)，在厭氧條件下硫酸鹽會(huì)對(duì)厭氧細(xì)菌特別是產(chǎn)甲烷菌 產(chǎn)生嚴(yán)重的抑制作用。主要是硫酸鹽還原菌（sulphate reducing bacteria,簡(jiǎn)記SRB）和 產(chǎn)甲烷菌存在明顯的基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)，而動(dòng)力學(xué)分析表明，硫酸鹽還原作用更容易進(jìn)行。另一方面， 硫酸鹽的還原底物H2S對(duì)產(chǎn)甲烷有毒害作用。SRB對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能

9、力強(qiáng)于產(chǎn)甲烷菌，產(chǎn)酸相 中SRB含量比產(chǎn)甲烷菌高23個(gè)數(shù)量級(jí)，用兩相厭氧消化工藝處理含硫酸鹽廢水時(shí)，在產(chǎn)酸 相中控制適宜的條件促進(jìn)SRB的生長(zhǎng)，強(qiáng)化硫酸鹽還原作用，盡可能去除硫酸鹽，可減輕對(duì) 下一階段產(chǎn)甲烷菌的抑制作用，使SRB和產(chǎn)甲烷菌都能發(fā)揮很好的活性。（5）難降解有機(jī)物Komatsu等13人研究了脂類物質(zhì)對(duì)兩相厭氧系統(tǒng)的抑制作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脂類可以在 一個(gè)兩相厭氧濾池系統(tǒng)得到滿意的降解，而在單相系統(tǒng)中其降解就相對(duì)較差。（6）毒性物質(zhì)Leighton等人研究了進(jìn)水中銅、鋅、鎳、鉛4中不同的重金屬離子對(duì)兩相厭氧消化工 藝的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)酸相污泥對(duì)鋅和鎳沒(méi)有很好的吸附作用，而對(duì)鉛的吸附很好，

10、銅則適 中。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，相的分離并沒(méi)有對(duì)產(chǎn)甲烷UASB反應(yīng)器提供任何保護(hù)作用。所有的金屬離子 都會(huì)引起COD去除率明顯下降，而在停止重金屬的加入后，又會(huì)立即恢復(fù)。四種金屬中，鎳 和鉛影響較大12,13。除了以上因素，其他的參數(shù)也應(yīng)該考慮，主要有進(jìn)水底物濃度、有機(jī)負(fù)荷率（organic loading rate，簡(jiǎn)記OLR）、循環(huán)（recycle）、污泥停留時(shí)間和營(yíng)養(yǎng)需求等。兩相厭氧消化過(guò)程是個(gè)多種微生物群系參與的復(fù)雜的生物反應(yīng)系統(tǒng)，郭養(yǎng)浩（1997）對(duì) 兩相厭氧消化系統(tǒng)中影響反應(yīng)器內(nèi)微生物群系的生態(tài)平衡、微生物本征活性和反應(yīng)器宏觀行 為的主要因素進(jìn)行了分類（見(jiàn)表2）和綜合討論14。表2兩相厭氧消

11、化過(guò)程參數(shù)分類影響反應(yīng)器內(nèi)微生物生態(tài)平衡的參數(shù)影響微生物本征活性的參數(shù)影響反應(yīng)器宏觀行為的參數(shù)進(jìn)料組成（底物可利用性，抑制物 質(zhì)的存在）進(jìn)料組成（底物降解難易程度，可 利用性，抑制物質(zhì)的存在）酸化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)與體積進(jìn)料堿度（維持甲烷菌適宜的pH 條件）進(jìn)料濃度甲烷化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)與體積酸化器出料的酸化率（防止甲烷 化反應(yīng)器酸化，維持甲烷化反應(yīng)器內(nèi) 生態(tài)平衡）進(jìn)料堿度進(jìn)料布水均勻性污泥來(lái)源（微生物群系）操作溫度操作負(fù)荷（容積負(fù)荷）回流比（有害物質(zhì)的積累）床層線速（外擴(kuò)散阻力）酸化反應(yīng)器出料的酸化率（提供 甲烷化反應(yīng)器適宜的進(jìn)料組成）回流比（物料返混，床層穩(wěn)定性）操作溫度（物料粘度，顆粒內(nèi)分子擴(kuò)散速度）

12、3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)（1）酸化程度的衡量指標(biāo)表示水解酸化過(guò)程酸化程度的最主要參數(shù)是一些短鏈有機(jī)酸的濃度，即揮發(fā)性脂肪酸（V FA）的濃度，通過(guò)測(cè)定進(jìn)入和流出反應(yīng)器的VFA濃度的變化可以判斷反應(yīng)進(jìn)行的情況。通常 將不同的酸折算成COD當(dāng)量值，以酸化率（acidification）來(lái)衡量有機(jī)物的酸化程度。在 水解酸化反應(yīng)器，在沒(méi)有甲烷產(chǎn)生下，進(jìn)水的有機(jī)物質(zhì)被降解為VFA和其他次要的發(fā)酵產(chǎn)物。 在該情況下，酸化率等于出水VFA的COD當(dāng)量和進(jìn)水VFA的COD當(dāng)量差與進(jìn)水COD的比值， 也就是酸化度（acidification degree，簡(jiǎn)寫(xiě) AD）8。二廣（叩% 一叮） /逾口虹宛100啄、式中，四

13、水揮發(fā)酸濃度（以醋酸計(jì)，mg/L）；進(jìn)水揮發(fā)酸濃度（以醋酸計(jì)，mg/L）；進(jìn)水 COD（mg/L）；VFA的COD當(dāng)量系數(shù)，見(jiàn)表3。（2）消化效率的評(píng)價(jià)參數(shù)Jeyaseelan S.和Matsuo T.在研究厭氧消化過(guò)程中相分離對(duì)不同底物降解的影響時(shí)， 提出如果處理效率（treatment efficiency）建立在厭氧消化系統(tǒng)實(shí)際出水濃度基礎(chǔ)上，不 能反映處理效率。同時(shí)，積累的生物量沒(méi)有考慮，以及出水中需要進(jìn)一步處理的生物污泥。 因此，采用甲烷產(chǎn)量評(píng)價(jià)消化效率（digestion efficiency，簡(jiǎn)記DE），甲烷的體積為標(biāo)準(zhǔn)溫度和氣壓下，評(píng)價(jià)采用的理論COD當(dāng)量為0.35m3/kgC

14、OD。通過(guò)測(cè)定氣體的產(chǎn)量和成分， 甲烷的體積就可以得出15。固二產(chǎn)甲烷當(dāng)量i-QQD.號(hào)100啄4兩相厭氧生物處理系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)用兩相厭氧處理潛在的優(yōu)勢(shì)在于：更好的控制酸化階段和產(chǎn)甲烷階段，減少了反應(yīng)器 體積，較高的懸浮物去除效率，增強(qiáng)產(chǎn)酸微生物生長(zhǎng)而不影響產(chǎn)甲烷菌，第二相中更高的產(chǎn) 甲烷活性。此外，第一相可能產(chǎn)生的產(chǎn)甲烷菌有毒物質(zhì)（氨、長(zhǎng)鏈脂肪酸及硫化物等）可以 在兩相間的中間階段去除。由于兩相厭氧具有一系列優(yōu)點(diǎn)，使它具有廣泛的使用范圍20（1）適合處理易酸化廢水（富含碳水化合物而有機(jī)氮含量低的高濃度廢水），可以避 免易酸化、易降解廢水負(fù)荷過(guò)高時(shí)，因單相反應(yīng)器中產(chǎn)酸速率遠(yuǎn)大于產(chǎn)甲烷速率而導(dǎo)致厭

15、氧 系統(tǒng)pH迅速下降，是反應(yīng)器中生態(tài)系統(tǒng)崩潰2,16。（2）眾多研究顯示，兩相厭氧系統(tǒng)更適合處理含高懸浮有機(jī)顆粒的廢水8，由于在第 一個(gè)反應(yīng)器中水解菌和酸化菌可以把其轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，簡(jiǎn)稱 VFA），并在第二個(gè)反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為甲烷。有關(guān)研究表明，最終產(chǎn)生的VFA的組分分布特征（即不同產(chǎn)酸發(fā)酵類型）主要依賴于底物的特性（有機(jī)物濃度，氧化還原電位ORP等），操作 條件（水力停留時(shí)間HRT，有機(jī)負(fù)荷，溫度等），尤其是pH。（3）兩相厭氧技術(shù)可廣泛應(yīng)用于中藥廢水4,17、造紙廢水18-19等高濃度難降解廢 水的處理，應(yīng)用范圍廣泛，是常用厭氧技術(shù)（UASB、接觸

16、厭氧等）的取代技術(shù)。橄欖油廢水（OME） 20屬季節(jié)性排放、地區(qū)分散性高濃度有機(jī)廢水，且含有難生物降 解或產(chǎn)甲烷抑制性底物：脂類、多酚及不飽和長(zhǎng)鏈脂肪酸（LCFAs）。Beccari M等12采 用部分相分離的兩相系統(tǒng)（two-reactor system with partial phase separation）處理該 種廢水。在產(chǎn)酸相中得到不飽和LCFAs到棕櫚酸近乎定量的生物轉(zhuǎn)化，因此大大降低了產(chǎn)甲 烷相中脂類對(duì)產(chǎn)甲烷菌的抑制作用。并認(rèn)為部分相分離的兩相系統(tǒng)可以應(yīng)用于含脂類廢水的 厭氧處理。（4）適合處理有毒性的工業(yè)廢水，許多工業(yè)有機(jī)廢水中含有濃度較高的硫酸鹽、苯甲酸、 氰、酚等成分，

17、由于產(chǎn)酸菌能改變毒物的結(jié)構(gòu)或?qū)⑵浞纸?，使毒性減弱甚至消失，故能有效 地消除毒物對(duì)產(chǎn)甲烷菌的抑制作用21-23。（5）處理固體含量很高的農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物或城市有機(jī)垃圾等。兩相厭氧消化系統(tǒng)的應(yīng) 用，主要用于沼氣的制?。何圬┦Ｓ辔勰嗟奶幹?、城市固體廢物處理、工業(yè)廢物及泥漿、橄 欖廠固體廢物及橄欖果渣、食品廢物及失效茶葉等的處理24-29。兩相厭氧技術(shù)處理城市生活污水的的可行性研究。Arsov R.等9研究了兩相厭氧 硝化技術(shù)在環(huán)境溫度下處理城市污水的可行性研究。試驗(yàn)證實(shí)，不完全分相是產(chǎn)甲烷菌的顆 ?；⑽⑸锘钚蕴岣叩闹匾蛩?。此外，合適的水力攪拌(70rpm)、可迅速生物降解的 有機(jī)底物也是形成顆粒

18、污泥的重要因素。由于厭氧處理不能去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)N、P)，后續(xù)處 理可以通過(guò)濕地處理達(dá)標(biāo)排放。研究指出，該技術(shù)具有技術(shù)及經(jīng)濟(jì)潛力，尤其適用于熱帶或 溫帶地區(qū)、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家，在不久的將來(lái)得到普及。5兩相厭氧生物處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀兩相厭氧生物處理技術(shù)的研究，早期主要集中在應(yīng)用動(dòng)力學(xué)控制法實(shí)現(xiàn)相分離方面，所 以采用的試驗(yàn)裝置多為完全混合反應(yīng)器。20世紀(jì)80年代，從產(chǎn)甲烷階段為限速步驟出發(fā)，從微生物、動(dòng)力學(xué)角度開(kāi)展研究，尋 求系統(tǒng)高效處理的條件30-32。從國(guó)內(nèi)外的兩相厭氧系統(tǒng)研究采用的工藝形式看，主要有 兩種：一種是兩相均采用UASB反應(yīng)器，一種是產(chǎn)酸相為接觸式反應(yīng)器，產(chǎn)甲烷相采用UASB 反應(yīng)器。任

19、南琪和王寶貞(1994) 33開(kāi)發(fā)的CSTR-IC兩相厭氧生物處理工藝，通過(guò)控制水力停 留時(shí)間或有機(jī)負(fù)荷能夠成功地實(shí)現(xiàn)相分離。20世紀(jì)90年代，產(chǎn)酸相的研究工作集中在對(duì)末端發(fā)酵產(chǎn)物的分析，其主要目的是探討 產(chǎn)酸相的末端產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器運(yùn)行特性的影響，研究產(chǎn)甲烷相的運(yùn)行穩(wěn)定性。任南琪 等33,34在研究中發(fā)現(xiàn)了一種新型發(fā)酵類型一一乙醇型發(fā)酵，研究結(jié)果顯示，在正常厭氧 條件下的ORP (-400-150mV)范圍內(nèi)，pH4.04.5往往發(fā)生乙醇型發(fā)酵；pH4.55.0常發(fā)生 丁酸型發(fā)酵，但也可發(fā)生乙醇型發(fā)酵；pH5.0左右時(shí)，發(fā)生混合酸型發(fā)酵；pH5.5左右發(fā)生 丙酸型發(fā)酵；PH6.0以上往往

20、發(fā)生丁酸型發(fā)酵。近年來(lái)，隨著對(duì)兩相厭氧消化概念和厭氧降解機(jī)理的進(jìn)一步理解，隨著各種新型厭氧反 應(yīng)器的出現(xiàn)，如何針對(duì)不同的水質(zhì)(如含硫酸鹽有機(jī)廢水35)并結(jié)合各種新型高效厭氧反 應(yīng)器的特點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的組合才能達(dá)到更好的處理效果成為新的研究方向33。郭養(yǎng)浩等36研究填充床酸化反應(yīng)器及其與UASB甲烷化反應(yīng)器組成的兩相厭氧消化系 統(tǒng)的運(yùn)行特性。填充床酸化反應(yīng)器啟動(dòng)方便，酸化速率高、抗水力沖擊和pH波動(dòng)的能力強(qiáng)、 COD容積負(fù)荷達(dá)200kg/(m3?d)。采用預(yù)調(diào)堿工藝，兩相消化系統(tǒng)運(yùn)行正常，可高效地處理釀 酒廢水。在進(jìn)料COD濃度10007000mg/L、COD負(fù)荷40kg/(m3?d)時(shí)

21、，出料COD濃度小于20 0mg/L，對(duì)抗生素生產(chǎn)廢水也有較好的處理效果。周雪飛和任南琪等37開(kāi)發(fā)研制的CUBF 一體化兩相厭氧反應(yīng)器，特別適用于高濃度難 降解有機(jī)廢水的處理。祁佩時(shí)等38采用一體化兩相厭氧反應(yīng)器處理抗生素廢水，當(dāng)最大進(jìn) 水COD達(dá)到26347mg/L，最大容積負(fù)荷達(dá)到8.54kgCOD/(m3?d) ； SO42-絕對(duì)值濃度為1325mg/L, COD/SO42-比值最低達(dá)到3時(shí)，反應(yīng)器對(duì)各種抑制物質(zhì)和沖擊負(fù)荷均表現(xiàn)出很好的適應(yīng) 性。Wang JingYuan等39采用改良的兩相厭氧消化及淹沒(méi)式曝氣生物過(guò)濾器復(fù)合系統(tǒng)處理 食品固廢中氨的去除，并得到較高的沼氣產(chǎn)量和甲烷含量。國(guó)

22、外方面，Arsov R.等40采用兩相厭氧技術(shù)處理生活污水，研究發(fā)現(xiàn)兩相均遵循Mon od動(dòng)力學(xué)，通過(guò)控制酸相適當(dāng)?shù)乃l件和甲烷相顆粒污泥的形成，達(dá)到很高的厭氧污泥 活性。并討論了生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及在沿海區(qū)域?qū)嵺`應(yīng)用的可行性。Baloch M.I.4 1提出顆粒床折流板反應(yīng)器（GRABBR）作為單獨(dú)操作的兩相厭氧系統(tǒng)的選擇性工藝。Von S achs Jurgen等42開(kāi)發(fā)了控制兩相厭氧中產(chǎn)甲烷相的控制系統(tǒng)，用于兩相厭氧處理抑制性 廢水的檢測(cè)和控制。系統(tǒng)基于產(chǎn)甲烷相進(jìn)水VFA （可以計(jì)算出理論甲烷氣產(chǎn)量）和實(shí)際甲烷 產(chǎn)量，通過(guò)控制產(chǎn)甲烷相進(jìn)水來(lái)調(diào)節(jié)兩相系統(tǒng)。Kraemer Jeremy

23、 T.等43用出水回流式兩 相厭氧反應(yīng)器發(fā)酵制氫，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：出水循環(huán)可以降低因控制pH值所需要的40%的堿度， 要得到較高的H2產(chǎn)量，采用高濃度廢水更有挑戰(zhàn)性，并且采用膜過(guò)濾回流水，可以防止耗 氫微生物進(jìn)入。Isa M. Hasnain等44在采用兩相厭氧系統(tǒng)研究鉬酸鹽（MoO42-）是否可 以作為厭氧反應(yīng)器中硫酸鹽降解菌的抑制劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉬酸鹽對(duì)硫酸鹽的降解及甲烷的產(chǎn)量均 有影響，而且VFA的主要成分由乙酸變?yōu)槎∷?。進(jìn)一步研究顯示，一旦停止鉬酸鹽的投加， SRB可以完全恢復(fù)，產(chǎn)甲烷菌（MPB）卻不能。從而得到結(jié)論：鉬酸鹽對(duì)SRB是抑制性的， 對(duì)MPB是殺滅性的，產(chǎn)酸菌最先適應(yīng)鉬酸鹽。Guerr

24、ero L.等7采用連續(xù)攪拌反應(yīng)器研究富含有機(jī)懸浮固體及蛋白質(zhì)的廢水的厭氧水解 和酸化。試驗(yàn)廢水取自魚(yú)肉加工廠（30120gCOD/L，540gVSS/L，蛋白質(zhì)1030g/L），首 先研究了攪拌對(duì)生物降解能力的影響，在此基礎(chǔ)上，對(duì)水解酸化階段在溫度和pH值方面進(jìn) 行了優(yōu)化。在不添加任何營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH7.27.7、OLR為400kgCOD/（m3?d）、HRT24h、55C的 條件下，獲得最大酸化效率（acidification efficiency） 44%， VSS去除率58%，蛋白質(zhì) 去除率80%。即便在很短的停留時(shí)間下，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為VFA和氨。因此，在兩種 情況下（55C和37

25、C ）反應(yīng)器中總氨的含量是相當(dāng)高的（1517gTN/L），這表明很高的自 由氨的濃度（高達(dá)0.66gN/L在37C，1.64gN/L在55C），這個(gè)差異主要是由于溫度對(duì)電 離平衡的影響引起的。盡管在55C下處理效率高，但是研究者更推薦中溫（37C ）作為兩 相厭氧處理處理該廢水的條件，因?yàn)楦邷叵伦杂砂钡亩拘詫⒆璧K產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)兩相厭氧反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)模型方面的研究也不少。Borja R.等45在試驗(yàn)水平研 究橄欖廠固體廢物兩相厭氧消化動(dòng)力學(xué)，Blumensaat F.等46采用國(guó)際水協(xié)（IWA）厭氧消 化1號(hào)模型模擬兩相厭氧消化過(guò)程。但由于厭氧消化過(guò)程的復(fù)雜性，針對(duì)兩相厭氧反應(yīng)器

26、模 型的研究?jī)H僅處于初始階段。此外，隨著現(xiàn)代環(huán)境微生物學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)分析方法逐漸應(yīng)用于廢水處理。針對(duì)兩 相厭氧微生物群落的研究將成為新的研究領(lǐng)域47-49。6兩相厭氧技術(shù)展望眾多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，兩相厭氧處理工藝是可以推廣應(yīng)用的，但對(duì)各種廢水的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)卻 不足，因此仍有許多工作要做。此外，基于兩相厭氧工藝基礎(chǔ)上的脫氮、脫硫改進(jìn)工藝的研 究、針對(duì)產(chǎn)酸相以及兩相厭氧動(dòng)力學(xué)的研究也將成為今后研究新方向。任南琪等已經(jīng)開(kāi)始研 究產(chǎn)酸相生物制氫，并有所進(jìn)展，該技術(shù)的解決將大大緩解當(dāng)前的能源短缺的現(xiàn)狀。參考文獻(xiàn)Pohland FG, Ghosh S. Development in anaerobic sta

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