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厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素

一、厌氧生化法的基本原理

废水厌氧生物处理是在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微

生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等

物质的过程，也称为厌氧消化。

厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细

菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因

而粗略地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产

乙酸阶段和产甲烷阶段，如下图所示：

4%H

2

24%28%

76%

复杂有机物高级有机酸CH

4

52%72%

20%

乙酸

（1）水解酸化（2）产氢产乙酸（3）产甲烷

第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外

酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生

挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。含氮有

机物分解产生的NH除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电离，

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形成NHHCO，具有缓冲消化液PH值的作用。

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第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段

产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H，在降解奇数碳素有机酸时还

2

形成CO。

2

第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO和H等

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转化成甲烷。

虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个

阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡。这种动态平衡一旦被

PH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则首先将使产甲烷阶段受到

抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至会导

致整个厌氧消化过程停滞。

二、影响厌氧处理效果的因素

水解产酸细菌和产氢产乙酸细菌，可统称为不产甲烷菌，它包括厌氧

细菌和兼性细菌，尤以兼性细菌居多。与产甲烷菌相比，不产甲烷菌对

PH值、温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性，且其

增殖速度快。而产甲烷菌是一群非常特殊的、严格厌氧的细菌，它们对环

境条件的要求比不产甲烷菌更严格，而且其繁殖的世代期更长。因此，产

甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是厌氧过

程速率的限制步骤。

1、温度条件

温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一。各种产甲

烷菌的适应温度区域不一致，而且最适温度范围较小。根据产甲烷菌适宜

温度条件的不同，厌氧法可分为常温厌氧消化（10—30℃）、中温厌氧消

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化（35—38℃）和高温厌氧消化（50—55℃）三种类型。

温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。应尽可能采取一定

的控温措施，温度变化幅度不超过2—3℃/h。然而，温度的暂时性突然

降低不会使厌氧消化系统遭受根本性的破坏，温度一经恢复到原来水平

时，处理效率和产气量也随之恢复，只是温度降低持续的时间较长时，恢

复