前言：今天是连载专栏【污水处理一千零一问】更新的第82篇内容，专栏内容源自环保污水处理自媒体污水博物馆。您可以关注知乎专栏“污水博物馆”来找到我们，您也可以通过青岛 乐中环保科技官方网站 来找到我们或者您希望了解的产品。

为什么厌氧生物处理比好氧生物处理对低温更加敏感？

厌氧过程比好氧过程对温度变化，尤其是对低温更加敏感的原因，是因为将乙酸转化为甲烷的甲烷菌比产乙酸菌对温度更加敏感。低温时挥发酸浓度增加，就是因为产酸菌的代谢速率受温度的影响比甲烷菌受到的影响小。低温时VFA浓度的迅速增加可能会使VFA在系统中累积，最终超过系统的缓冲能力，导致pH值的急剧下降，从而严重影响厌氧工艺的正常运行和最大处理能力的发挥。

当好氧温度为20℃、厌氧温度为35℃时，生物体与100mg／L的基质接触，代谢速率分别为最大速率的80％和60％；而当好氧温度为10℃、厌氧温度为25℃时，生物体与100mg／L的基质接触，代谢速率分别为最大速率的30％和5％。而其主要原因是在低温条件下，产酸菌产生挥发酸快于甲烷菌将挥发酸转化为甲烷而使厌氧共同体的代谢失去了平衡。

温度对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面？

温度对厌氧微生物系统的影响可以表现在如下几个方面：控制代谢速率、电离平衡（如氨等）、有机基质及脂肪的溶解性和铁等微量元素对厌氧菌的激活性。

产甲烷菌可以在4～100℃的温度内发生作用，而从经济性考虑，厌氧反应一般在30～37℃的中温条件下运行最合适。但有时也可以考虑在较低温度和较长的停留时间下运行的可行性，较低的温度和较长的停留时间下要求有更多的微生物量。如果做不到就需要加热，当处理低浓度污水时，由于自身产生的甲烷热量不足而需要外加热源时，就不可取了。

温度提高，有机物的去除率和产气量都会提高，通常高温消化比中温消化的沼气产量约提高一倍。温度的高低不仅影响沼气的产量，而且影响沼气中甲烷的含量和厌氧污泥的性能。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧处理的正常进行，当短时间内温度升降超过5℃，沼气产量会明显下降，甚至停止产气。因此厌氧生物处理系统在运行中的温度变化幅度一般不要超过2～3℃。

与其他影响因素不同的是，温度的短时性突然变化或波动一般不会使厌氧处理系统遭受根本性的破坏，温度一经恢复到原来的水平，处理效果和产气量就能随之恢复，不过温度波动持续的时间较长时，恢复所需时间也较长。

为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化？

温度在厌氧消化过程中是一个重要因素，产甲烷菌能在4～100℃的温度范围内生存，同时还有分别适应低温（20℃）、中温（30℃）、高温（50℃）的各类细菌，最适宜的繁殖温度分别为15℃、35℃、53℃左右。

在较高的温度上消化速率会加快，高温消化的反应速率约为中温消化的1.5～1.9倍，产气率也高，但沼气中甲烷所占的比例却比中温消化低。

什么情况下需选择高温厌氧生物处理法？

高温消化的反应速率约为中温消化的1.5～1.9倍，产气率也高，但沼气中甲烷所占的比例却比中温消化低。当处理含有病原菌和寄生虫卵的污水或污泥时，采用高温消化可以取得较理想的卫生效果。另外，采用高温消化需要消耗大量的能量，当消化本身产生的沼气所产生的热量不足以加热污水至高温消化温度时，往往不宜采用高温消化，尤其是处理污水的量较大时，更要考虑加热污水是否经济。

理论上讲，如果厌氧处理产生的甲烷全部燃烧，而且假定向污水中的传热效率是100％，即厌氧处理高浓度有机污水时所产生的甲烷燃烧后可以将污水加热到高于其原来的温度，就可以考虑采用高温厌氧生物处理法。采用高温厌氧生物处理法必须补充很多外加能量时，从经济上是不划算的。

另外，采用高温厌氧生物处理法时，必须考虑处理出水的去向问题。采用高温厌氧生物处理时的出水水质很难达标排放（即使达标，如此高的水温直接排入水体也是不合法的），通常作为二级生物处理的预处理，即需要进入曝气池等好氧生物处理构筑物。如果经过高温厌氧处理的水量在好氧处理系统进水中的比例过大，有可能导致好氧处理系统水温过高，而温度一旦超过40℃，对好氧处理系统的影响将是致命的，这时候必须增加对高温厌氧处理出水的降温措施，增加废水处理的能耗。因此，在决定是否采用高温厌氧生物处理法时，必须综合考虑整个污水处理系统的经济性。

厌氧生物反应器沼气的产率偏低的原因有哪些？

（1）进水COD的构成发生变化

对于不同质的底物，去除1kgCOD的产气量是有差异的。就厌氧分解等量COD的不同有机物而言，脂类物质的产气量最多，其中甲烷量也高；蛋白质所产生的沼气数量虽少，但甲烷含量高；碳水化合物所产生的沼气量少，而且甲烷含量也较低。通常所称的理论产气率是以碳水化合物厌氧分解计算，每去除1kgCOD可以产生0.35㎡左右的甲烷或0.7㎡左右的沼气。沼气产量偏低，有可能是污水中脂类物质的含量在COD中的比例下降造成的。

（2）进水COD浓度下降

污水中COD浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低。

（3）生物相的影响

如果厌氧处理反应器内硫酸盐还原菌及反硝化细菌数量较多，就会和甲烷菌争夺碳源，进而导致产气率下降。因此污水中硫酸盐含量越大，沼气产率下降越多。

（4）运行条件发生变化

对于同种污水，沼气产率下降往往意味着实际运行的工艺条件发生了不利的变化。比如pH调节不利使pH值偏离了最佳范围，保温不好或加热措施失效使反应器内温度降低太多。

厌氧生物处理反应器启动时的注意事项有哪些？

（1）厌氧生物处理反应器在投入运行之前，必须进行充水试验和气密性试验。充水试验要求无漏水现象，气密性试验要求池内加压到350mm水柱，稳定15min后压力降小于10mm水柱。而且在进行厌氧污泥的培养和驯化之前，最好使用氮气吹扫。

（2）厌氧活性污泥最好从处理同类污水的正在运行的厌氧处理构筑物中取得，也可取自江河湖泊沼泽底部、市政下水道及污水集积处等处于厌氧环境下的淤泥，甚至还可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥进行转性培养，但这样做需要的时间要更长一些。

（3）厌氧生物处理反应器因为微生物增殖缓慢，一般需要的启动时间较长，如果能接种大量的厌氧污泥，可以缩短启动时间。一般接种污泥的数量要达到反应器容积的10％～90％，具体值根据接种污泥的来源情况而定。接种量越大，启动时间越短，如果接种污泥中含有大量的甲烷菌，效果会更好。

（4）采用中温消化或高温消化时，加热升温的速度越慢越好，一定不能超过1℃／h。同时对含碳水化合物较多、缺乏碱性缓冲物质的污水时，需要补充投加一部分碱源，并严格控制反应器内的pH值在6.8～7.8之间。

（5）启动时的初始有机负荷与厌氧处理方法、待处理污水性质、温度等工艺条件及接种污泥的性质等有关，一般从较低的负荷开始，再逐步增加负荷完成启动过程。例如UASB启动时，初始有机负荷一般为0.1～0.2kgCOD／（kgMLSS·d），当COD去除率达到80％或出水中挥发性有机酸VFA的浓度低于1000mg／L后，再按原有负荷50％的递增幅度增加负荷。如果出水中VFA浓度较高，则不宜提高负荷，甚至要酌情降低负荷。

（6）厌氧反应器的出水以一定的回流比返回反应器，可以回收部分流失的污泥及出水中的缓冲性物质，平衡反应器中的pH值。一般附着型的反应装置因填料具有一定的拦截作用，可以不用回流出水；而悬浮生长型反应装置启动时因污泥易于流失，可适当出水回流。

（7）对于悬浮型厌氧反应装置，可以投加粉末无烟煤、微小沙砾、粉末活性炭或絮凝剂，促进污泥的颗粒化。

（8）启动初期，水力负荷过高可能造成污泥的大量流失，水力负荷过低不利于厌氧污泥的筛选。一般在启动初期选用较低的水力负荷，经过数周后再缓慢平稳地递增。

厌氧生物处理的运行管理应注意哪些问题？

（1）污泥负荷要适当。为使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗平衡，防止酸积累导致pH值下降，进水有机负荷不宜过高，一般不要超过0.5kgCOD／（kgMLSS·d）。可以通过提高反应器内污泥浓度，在保持相对较低的污泥负荷条件下，获得较高的容积负荷。一般来说，厌氧消化装置的容积负荷都在5kgCOD／（m3·d）以上，甚至高达50kgCOD／（m3·d），这比好氧处理装置要高得多。

（2）当被处理污水浓度较高（COD值大于5000mg／L）时，可以采取出水回流的运行方式，回流比根据具体情况确定，一般在50％～200％之间。有效的回流，不仅可以降低进水浓度，还可以增大进水量，保证处理设施内的水流分布均匀，避免出现短流现象。回流还可以防止进水浓度和厌氧反应器内pH值的剧烈波动，使厌氧反应平稳进行，也就是说可以减少厌氧反应对碱度的需求量，降低运行费用。厌氧反应是产能过程，出水温度高于进水，因此冬季气温低时，回流还有利于保证反应器内的温度恒定，尽可能使厌氧微生物在其最适宜温度下活动。

（3）厌氧消化过程存在两个最佳温度范围，但除了个别工业污水温度有可能接近最佳高温点，可直接进行高温消化外，绝大部分高温厌氧消化装置都需要加热设施，其能耗自然会很高。即便是中温消化，因一般的工业污水温度难以达到35℃，仍是需要加热（尤其在冬季）。因此，为节约加温所需能量，大部分厌氧消化装置都在常温下运行。这一方面要注意保温（包括采取加大回流量等措施），尽可能防止反应器热量散失；另一方面要充分发挥反应器内污泥浓度较大的特点，尽可能提高反应器内污泥浓度，减弱温度对厌氧反应的影响。一般情况下，温度降低，厌氧消化装置处理效率会下降，而温度突然大幅度下降，影响会更大。因此，要设法保证进水温度基本稳定。

（4）沼气要及时有效地排出。厌氧消化过程必定伴随着沼气的产生，沼气对污泥可以起到搅拌作用，促进污水与污泥的混合接触，这是其有利的一面。同时，沼气的存在也会起到类似气浮的作用，沼气向上溢出时将部分污泥带到液面，导致浮渣的产生和出水中悬浮物含量增加及水质变差。因此，要设置气体挡板和集气罩，将沼气从厌氧消化装置内引出，在出水堰附近留有足够的沉淀区，以保证出水水质。

（5）要充分创造厌氧环境。无氧是厌氧微生物正常活动的前提，甲烷菌则必须在绝对的厌氧环境下才能高效率发挥作用。在污水提升进入厌氧消化装置、出水回流等环节都要尽可能避免与空气的接触，尽可能减少与空气接触的机会。如水流过程中尽量不要出现跌水、搅动等现象，调节池、回流池等要加盖封闭，污水提升不要使用气提泵。厌氧反应构筑物最好经过气密试验，确保严密无渗漏。与好氧活性污泥法相比，厌氧系统对工艺条件及环境因素的变化反映更加敏感。因此，对厌氧系统的运行控制提出了更高的要求，必须根据分析监测结果随时对运行进行调整。

（6）定期对厌氧池进行清砂和清渣。池底积砂太多，一方面会造成排砂困难；另一方面还会缩小有效池容，影响处理效果。一般来说，连续运行5年以后应当进行清砂。池上部液面如果积聚浮渣太多，会阻碍沼气自液相向气相的转移。如果运行时间不长，积砂积渣量就很多，就应当检查沉砂池和格栅除污的效果，加强对预处理的工艺控制和维护管理。平时利用放空管定期排砂，可以有效地防止砂在厌氧处理池内的积累。

（7）定期维护搅拌系统。沼气搅拌立管常有被污泥及污物堵塞的现象，可以将其他立管关闭，大气量冲洗被堵塞的立管。机械搅拌桨常有被纤维状长条污物缠绕的问题，可以使用将机械搅拌桨反转的方法甩掉缠绕的污物。另外，要经常检查搅拌轴穿过池顶板处的气密

（8）定期检查维护加热系统。蒸汽加热立管也常有被污泥和污物堵塞现象，可用加大蒸汽量的方法吹开。当采用池外热水循环加热时，如果泥水热交换器发生堵塞，可拆开清洗或用加大水量的方法冲洗。

（9）预防管道结垢。如果管道内结垢，将增大管道阻力；如果热交换器结垢，则降低热交换器效率。在管道上设置活动清洗口，经常用高压水清洗管道，可有效防止垢的增厚。当结垢严重时，则只有用酸清洗。

（10）厌氧池运行一段时间后，应当进行彻底的检维修，即停止运行，对池体和管道等辅助设施进行全面的防腐防渗检查与处理。根据腐蚀程度，对所有金属构件进行防腐处理，对池壁进行防渗处理。重新投运时，必须和新池投运时一样，进行满水试验和气密性试验。

（11）消化系统内的许多管路和阀门为间歇运行，因而冬季要注意采取防冻和保温措施。如果保温效果差，冬季加热的能量消耗就多。因此要经常检查池体和加热管道的保温是否完好，如果保温效果较差，热损失很大，应当更换保温材料，重新保温。

（12）注意防止泡沫的产生。泡沫会阻碍沼气向气相的正常转移，影响产气量和系统的正常运行。要根据泡沫产生的原因找到相应的解决对策，及时予以调整。

（13）注意沼气可能带来的燃烧、爆炸和使操作管理人员中毒窒息问题。

厌氧污泥培养成熟后的特征有哪些？

培养结束后，成熟的污泥颜色呈深灰到黑色，有焦油气味，pH值在7.0～7.5之间，污泥容易脱水和干化，对污水的处理效果高，产气量大，沼气中甲烷成分高。

厌氧生物反应器的控制指标有哪些？

（1）氧化还原电位

利用测定氧化还原电位的方法判定厌氧反应器内的多个氧化还原组分系统是否平衡状态，虽然这种方法可靠性较差，但由于氧化还原电位测定简单，和其他监测指标结合起来应用，也有一定的指导意义。

（2）丙酸盐和乙酸盐浓度比

如果厌氧反应器有机负荷超过正常范围，在其他运行参数发生变化之前，丙酸盐和乙酸盐浓度之比会立即升高，因此可以将丙酸盐和乙酸盐浓度之比作为厌氧反应器超负荷引起运行异常的灵敏而可靠的警示指标。

（3）挥发性酸VFA

挥发性酸的异常升高是厌氧反应器中产甲烷菌代谢受到抑制的最有效指标。

（4）甲硫醇

甲硫醇的嗅阈值浓度很低，即使在空气中含量很低，人们也能凭嗅觉感觉出来。甲硫醇含量突然增加（气味突然出现或加大）往往表明进水中氯代烃类有毒物质含量突然增加。

（5）一氧化碳CO

CO的产生与甲烷的产生密切相关，CO难溶于水，可以实现在线监测。气相中CO的含量和液相中乙酸盐的浓度有良好的相关性，CO的含量变化与重金属和由有机毒性所引起的抑制作用也有关系。

厌氧生物反应器维持高效率的基本条件有哪些？

（1）有机负荷

在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气率趋向下降，而消化器的容积产气量则增多。有机负荷过高，会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率；有机负荷过低，物料产气率虽然可以提高，但容积产生率降低，反应器容积将增大，使消化设备的利用效率降低，而增加投资和运行费用。

（2）适宜的pH值

产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，产酸细菌适宜的pH值4.5～8.0；产甲烷菌最适宜的pH值7.0～7.2，为使厌氧顺利进行，反应器中的适宜的pH值为6.6～7.4。

（3）充足的常规营养

反应器内氮的浓度必须在40～70mg／L范围内才能满足需要，而磷和硫化物维持较低的浓度即可满足需要。甲烷菌对硫化物和磷有专性需要，必须在反应器内保证其含量，有时需要向进水中投加磷肥和硫酸盐。

（4）必要的微量营养元素

大多数工业污水，包括食品工业污水及发酵工业污水都不能达到使厌氧处理为最佳状况所需要的营养平衡，其原因主要就是缺乏某种或某几种微量专性营养元素。据报道，对甲烷菌有激活作用的专性营养元素有铁、钴、镍、锌、锰、钼、铜甚至硒、硼等很多种，缺少其中一种就可能严重影响整个生物处理过程。

（5）合适的温度

产甲烷菌的温度范围是5～60℃，在35℃和53℃上下可以分别获得较高的消化效率，温度为40～45℃时，厌氧消化效率较低。各种产甲烷菌的适宜范围不一致，且最适的温度范围较小，厌氧反应一般在30～37℃的中温条件下运行。

（6）对毒性适应能力

厌氧系统中的有毒物质会不同程度地对过程产生抑制作用，通常包括有毒有机物、重金属离子和一些阴离子等，在有利的条件下，应实现厌氧微生物对有毒物质适应的驯化。

（7）充足的代谢时间

要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间（HRT）和固体停留时间（SRT）。HRT与待的污水中的有机污染物性质有关，简单的低分子有机物要求的HRT较短，复杂的大分子有机物要求的HRT较长。厌氧生物处理工艺的SRT都比较长，以保证反应器内有足够的生物量。

（8）厌氧活性污泥

厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。在一定的范围内，活性污泥浓度愈高，厌氧消化的效率也愈高，但到了一定程度后，效率的提高不再明显。

（9）氧化还原电位

产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还原电位不能高于-300mV。在厌氧消化全过程中，不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化还原电位为-100～100mV；而在产甲烷阶段，氧化还原电位须控制为-350～-300mV（中温消化）与-600～-560mV（高温消化）。

（10）搅拌和混合

搅拌可消除池内的梯度，增加饲料与微生物之间的接触，避免产生分层，促进沼气分离，显著地提高消化的效率。

我是“污水博物馆”，国内污水处理行业专业自媒体科普平台，专注于国内外环保污水处理垂直领域有趣知识、资讯的科普，如果我的文章能够帮助到您一点点，我们非常开心且荣幸之至，如果您能点赞、收藏或转发，对于我们来说是一种更大的鼓励和支持，谢谢！