厭氧反應(yīng)過程中酸化原因及技術(shù)處理

       厭氧塔及厭氧反應(yīng)池在運行中容易產(chǎn)生酸化現(xiàn)象，尤其受夏季高溫影響，更容易出現(xiàn)，河南浩輝環(huán)�？萍加邢薰�司結(jié)合多年調(diào)試經(jīng)驗及理論知識，特就其原因及技術(shù)處理作如下歸納：

      一般來說，對于以產(chǎn)甲烷為主要目的的厭氧過程要求pH值在6.5~8.0之間，廢水堿度偏低或運行負(fù)荷過高時，會引起反應(yīng)器內(nèi)揮發(fā)酸積累，導(dǎo)致產(chǎn)甲烷菌活力喪失而產(chǎn)酸菌大量繁殖，持續(xù)過久時，會導(dǎo)致產(chǎn)甲烷菌活力喪失殆盡而產(chǎn)乙酸菌大量繁殖，引起反應(yīng)器系統(tǒng)的“酸化”。嚴(yán)重酸化發(fā)生后，反應(yīng)器難以恢復(fù)至原有狀態(tài)。

        厭氧消化作用失去平衡時會顯示出如下“癥狀”：①沼氣產(chǎn)量下降;②沼氣中甲烷含量降低;③消化液VFA增高;④有機(jī)物去除率下降;⑤消化液pH值下降;⑥碳酸鹽堿度與總堿度之間的差值明顯增加;⑦洗出的顆粒污泥顏色變淺沒有光澤;⑧反應(yīng)器出水產(chǎn)生明顯異味;⑨ORP(氧化還原電位)值上升等。

1、厭氧反應(yīng)器酸化的原因

      （1）厭氧反應(yīng)器超負(fù)荷運行

      我們都知道，在運行厭氧反應(yīng)器的各項工藝控制條件中，污泥負(fù)荷是一個非常重要的控制參數(shù)。污泥負(fù)荷是指單位時間內(nèi)施加給單位質(zhì)量厭氧污泥的有機(jī)物的量，以kgSCOD/kgVS.d表示。對于某種廢水，厭氧污泥具有一個最大的限制值，當(dāng)運行的負(fù)荷超過該最大限制值，則意味著超負(fù)荷運行。

      雖然該限制值從污泥負(fù)荷的概念上理解是針對整個厭氧污泥，實際上真正的對象是針對厭氧污泥中的產(chǎn)甲烷菌。超負(fù)荷運行，實際上就是負(fù)荷量超過了厭氧污泥中產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)甲烷能力，而此時的負(fù)荷量往往并沒有超過厭氧污泥的水解酸化能力。所以就出現(xiàn)了反應(yīng)器的VFA開始累積，濃度不斷上升，出水pH值降低，去除效率下降這種污泥酸化現(xiàn)象的發(fā)生。

所以，了解厭氧反應(yīng)器的污泥總量，并以此來維持合理的運行負(fù)荷，是預(yù)防厭氧反應(yīng)器出現(xiàn)酸化的重要手段之一。

      （2）pH值、溫度等運行控制條件出現(xiàn)嚴(yán)重偏差

      由于厭氧污泥中產(chǎn)甲烷菌對其生存條件的要求比水解酸化菌苛刻的多，所以當(dāng)反應(yīng)器的pH值或溫度的控制范圍出現(xiàn)很大的偏差，就會使產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)甲烷能力受到嚴(yán)重影響，而水解酸化菌所受到的影響卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于產(chǎn)甲烷菌，其結(jié)果同樣會導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器發(fā)生酸化現(xiàn)象。

      （3）毒性物質(zhì)流入

      厭氧污泥相比與好氧活性污泥，更容易受到毒性物質(zhì)的抑制。和上述兩點所闡明的一樣，事實上更容易受到毒性物質(zhì)抑制的也是厭氧污泥中的產(chǎn)甲烷菌而非水解酸化菌。當(dāng)廢水中含有某種或多種毒性物質(zhì)，其濃度還不足以嚴(yán)重抑制厭氧污泥中的水解酸化菌時，產(chǎn)甲烷菌就已經(jīng)受到抑制，污泥酸化現(xiàn)象就隨之發(fā)生。

因此，應(yīng)對污染源可能存在的毒性抑制物進(jìn)行排查，并建立污染物排放源和污水站之間的事故排放通報機(jī)制，和潛在的毒性物質(zhì)日常監(jiān)測機(jī)制，是防止此類厭氧反應(yīng)器酸化事故的有效應(yīng)對措施。

      （4）營養(yǎng)鹽投加嚴(yán)重不足

      對于某些缺乏諸如N、P或其他微量元素的廢水，投加足量的營養(yǎng)鹽非常必要。因為厭氧污泥中無論是產(chǎn)甲烷菌還是水解酸化菌，都需要這些元素進(jìn)行新陳代謝以及合成細(xì)胞物質(zhì)。

當(dāng)廢水中的某種或多種營養(yǎng)元素缺乏時，將會嚴(yán)重影響產(chǎn)甲烷菌的活性。這是因為，對厭氧污泥，尤其是厭氧顆粒污泥來說，產(chǎn)甲烷菌位于顆粒污泥的中心部位，水解酸化菌則包裹在產(chǎn)甲烷菌的外圍，水解酸化菌較產(chǎn)甲烷菌更容易獲得這些元素來進(jìn)行新陳代謝，再加之水解酸化菌的生殖速率又遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于產(chǎn)甲烷菌，使得廢水中原本不足的營養(yǎng)元素被水解酸化菌利用殆盡，而產(chǎn)甲烷菌得不到這些必要的元素進(jìn)行生命活動，其活性會受到極大的抑制。其結(jié)果是，反應(yīng)器的酸化不可避免。

2、“酸化”恢復(fù)措施

     （1）降低負(fù)荷

     反應(yīng)器發(fā)生“酸化”的主要原因是產(chǎn)甲烷菌被抑制，而厭氧反應(yīng)器的容積負(fù)荷是由污泥負(fù)荷決定的，甲烷菌活性降低，直接反映了污泥負(fù)荷的下降。所以在發(fā)生“酸化”時應(yīng)及時控制進(jìn)水，情況嚴(yán)重時應(yīng)完全停止進(jìn)水。

      (2)投加堿度

      厭氧反應(yīng)器“酸化”時，可以向反應(yīng)器中投加堿度中和過高的VFA來維持pH值的穩(wěn)定，保證產(chǎn)甲烷菌的生存環(huán)境，防止嚴(yán)重“酸化”。NaHCO3、Na2CO3、NaOH、Ca(OH)2等都是常用來調(diào)節(jié)堿度的化學(xué)藥劑，雖然投加NaOH或者Ca(OH)2等強堿性物質(zhì)能夠快速提高反應(yīng)器內(nèi)的pH值，但是氫氧化物會消耗產(chǎn)甲烷過程中所需的CO2，破壞產(chǎn)甲烷的進(jìn)行，對產(chǎn)甲烷菌的恢復(fù)不利，因此不宜采用NaOH和Ca(OH)2。

      (3)清水沖

      采用清水沖洗的方法因廠而異，如果直接使用生產(chǎn)用水必定造成浪費，所以廠區(qū)內(nèi)必須有大量的循環(huán)水。而且循環(huán)水的溫度必須較高，如果因沖洗導(dǎo)致反應(yīng)器溫度下降，同樣會降低產(chǎn)甲烷菌的活性，得不償失。

      (4)外循環(huán)(好氧出水回流)

      好氧系統(tǒng)出水回流具有如下優(yōu)點：①出水回流可以快速將反應(yīng)器中積累的揮發(fā)酸洗出，保證產(chǎn)甲烷菌的生存環(huán)境;②好氧出水COD較低，堿度較高，不會增加反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷;③好氧池中的溫度一般在25~30℃左右，比自來水溫度高得多，對反應(yīng)器的罐溫不會造成太大的影響;④一般好氧出水中DO較低，不會對反應(yīng)器中的厭氧微生物造成影響。

      (5)投加新鮮污泥

    “酸化”情況嚴(yán)重時，可以選擇投加新鮮污泥，這樣就可以補充反應(yīng)器內(nèi)的甲烷菌數(shù)量，彌補反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)甲烷菌活性降低的不足。條件允許時，最好投加新鮮的顆粒污泥，這樣可以迅速恢復(fù)厭氧反應(yīng)器的運行，因為顆粒污泥中產(chǎn)甲烷菌活性較其它污泥強得多。但是，市場上顆粒污泥的售價及運費都非常昂貴，在工程上很難讓人接受。