污水處理設備中污泥厭氧消化產甲烷工藝
污水處理設備中污泥厭氧消化產甲烷工藝主要有一段式厭氧消化工藝、兩相厭氧消化工藝和三階段厭氧消化工藝[18]。
① 一段式厭氧消化工藝
污水處理設備中一段式厭氧消化工藝只有一個沼氣池或發(fā)酵系統(tǒng)，其沼氣發(fā)醉的過程只在一個發(fā)酵池內進行。一段式污泥厭氧消化工藝的最大優(yōu)點是操作簡單，造價較低， 但是由于整個降解過程在一個反應器中進行，各大類群微生物需協(xié)調生長和代謝， 所以無法通過高負荷的方法提高酸化速度和效率。研究結果表明，兩相厭氧消化工藝不總是比單相厭氧消化工藝優(yōu)越，只有在一定的水力停留時間和有機負荷下， 才能顯示出優(yōu)越性。當進泥濃度較低、水力停留時間較長，兩相系統(tǒng)和單相系統(tǒng)的水解和酸化率均能接近極大值時，只要后續(xù)的代謝過程進行得比較完全，則兩個系統(tǒng)的處理效率必然相接近。當提高進泥濃度并適當降低水力停留時間時，水解和酸化成為系統(tǒng)處理過程的速率限制步驟，則兩相厭氧消化工藝開始顯示其優(yōu)越性。
② 兩相厭氧消化
污水處理設備中厭氧生物處理是一個復雜的生物學過程，有機物在多種厭氧微生物的作用下最終轉化為甲烷、CO2 和 H2O。在一段式厭氧反應器中，厭氧消化的各個階段是同時進行的，并保持一定程度的動態(tài)平衡，這種動態(tài)平衡很容易受到 pH 值、溫度、有機負荷等外界因索的影響而遭受破壞。平衡一旦破壞，首先使產甲烷階段受到抑制，導致脂肪酸的積存和厭氧進程的異常變化，甚至引起整個厭氧消化過程的停滯。同時，在厭氧消化過程中，各菌種群的形態(tài)特性和最適生存條件并不一致， 特別是產酸菌和產甲烷菌。產酸菌種類多，生長快，對環(huán)境條件變化不太敏感， 而產甲烷菌專一性很強，對環(huán)境條件要求苛刻，繁殖緩慢。因此，在一段式厭氧反應器中，不可能滿足以及協(xié)調各菌種群之間的生存條件，這樣不可避免地使一些菌種的生存與繁殖受到抑制或破壞，使污泥得不到很好的處理。
污水處理設備中兩相厭氧消化工藝，就是按照厭氧消化過程的不同階段，分別在不同的反應器中反應完成。根據(jù)不同微生物種群的生存環(huán)境差異大的特點，將厭氧消化過程進一步分解。水解與酸化過程是相互作用，由相同的微生物種群完成。為了保持較低的氫分壓，產乙酸過程需要嗜氫的甲烷菌的活動，因此產乙酸和產甲烷過程是不能分開進行的。這意味著厭氧降解過程的相分離只有一種情況，即發(fā)酵產酸和產乙酸階段的分離。把進行水解和發(fā)酵產酸的酸化相與產乙酸和產甲烷的產氣相分別在不同反應器或同一反應器的不同空間完成，如果不分開，則會相互抑制， 效果差。通過相的分離，可大大削弱傳統(tǒng)工藝中因酸的累積而導致的反應器酸化問題，使產酸菌和產甲烷菌各自在最佳環(huán)境條件下生長，以避免不同種群生物間的相互干擾和代謝產物轉化不均衡而造成的抑制作用，產酸相對進水水質和負荷的變化有較強的適應能力和緩沖作用，可大大削減運行條件的變化對產甲烷菌的影響，處理系統(tǒng)中污泥的酸化活性和產甲烷活性均高于一段式工藝，從而系統(tǒng)的處理效率和運行穩(wěn)定性可得到有效的提高。