厭氧反應過程中酸化原因及技術處理

       厭氧塔及厭氧反應池在運行中容易產生酸化現象，尤其受夏季高溫影響，更容易出現，河南浩輝環保科技有限公司結合多年調試經驗及理論知識，特就其原因及技術處理作如下歸納：

      一般來說，對于以產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荷過高時，會引起反應器內揮發酸積累，導致產甲烷菌活力喪失而產酸菌大量繁殖，持續過久時，會導致產甲烷菌活力喪失殆盡而產乙酸菌大量繁殖，引起反應器系統的“酸化”。嚴重酸化發生后，反應器難以恢復至原有狀態。

        厭氧消化作用失去平衡時會顯示出如下“癥狀”：①沼氣產量下降;②沼氣中甲烷含量降低;③消化液VFA增高;④有機物去除率下降;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反應器出水產生明顯異味;⑨ORP(氧化還原電位)值上升等。

1、厭氧反應器酸化的原因

      （1）厭氧反應器超負荷運行

      我們都知道，在運行厭氧反應器的各項工藝控制條件中，污泥負荷是一個非常重要的控制參數。污泥負荷是指單位時間內施加給單位質量厭氧污泥的有機物的量，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，當運行的負荷超過該最大限制值，則意味著超負荷運行。

      雖然該限制值從污泥負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甲烷菌。超負荷運行，實際上就是負荷量超過了厭氧污泥中產甲烷菌的產甲烷能力，而此時的負荷量往往并沒有超過厭氧污泥的水解酸化能力。所以就出現了反應器的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象的發生。

所以，了解厭氧反應器的污泥總量，并以此來維持合理的運行負荷，是預防厭氧反應器出現酸化的重要手段之一。

      （2）pH值、溫度等運行控制條件出現嚴重偏差

      由于厭氧污泥中產甲烷菌對其生存條件的要求比水解酸化菌苛刻的多，所以當反應器的pH值或溫度的控制范圍出現很大的偏差，就會使產甲烷菌的產甲烷能力受到嚴重影響，而水解酸化菌所受到的影響卻遠遠小于產甲烷菌，其結果同樣會導致厭氧反應器發生酸化現象。

      （3）毒性物質流入

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

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

      （4）營養鹽投加嚴重不足

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

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

2、“酸化”恢復措施

     （1）降低負荷

     反應器發生“酸化”的主要原因是產甲烷菌被抑制，而厭氧反應器的容積負荷是由污泥負荷決定的，甲烷菌活性降低，直接反映了污泥負荷的下降。所以在發生“酸化”時應及時控制進水，情況嚴重時應完全停止進水。

      (2)投加堿度

      厭氧反應器“酸化”時，可以向反應器中投加堿度中和過高的VFA來維持pH值的穩定，保證產甲烷菌的生存環境，防止嚴重“酸化”。NaHCO3、Na2CO3、NaOH、Ca(OH)2等都是常用來調節堿度的化學藥劑，雖然投加NaOH或者Ca(OH)2等強堿性物質能夠快速提高反應器內的pH值，但是氫氧化物會消耗產甲烷過程中所需的CO2，破壞產甲烷的進行，對產甲烷菌的恢復不利，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，如果直接使用生產用水必定造成浪費，所以廠區內必須有大量的循環水。而且循環水的溫度必須較高，如果因沖洗導致反應器溫度下降，同樣會降低產甲烷菌的活性，得不償失。

      (4)外循環(好氧出水回流)

      好氧系統出水回流具有如下優點：①出水回流可以快速將反應器中積累的揮發酸洗出，保證產甲烷菌的生存環境;②好氧出水COD較低，堿度較高，不會增加反應器的有機負荷;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，不會對反應器中的厭氧微生物造成影響。

      (5)投加新鮮污泥

    “酸化”情況嚴重時，可以選擇投加新鮮污泥，這樣就可以補充反應器內的甲烷菌數量，彌補反應器內產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，這樣可以迅速恢復厭氧反應器的運行，因為顆粒污泥中產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。