废水的厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，使有机废水强有力的处理方法之一。

1、基本原理

废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼性微生物）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。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等为受氢体。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划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。(1)水解发酵阶段高分子有机物因相对分子质量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。小分子的化合物在发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞处。这一阶段的主要产物有挥性脂肪酸（简写作VFA）、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。在厌氧降解过程中，酸化细菌对酸的耐受力必须加以考虑。但是产甲烷过程的最佳PH值在6.8-7.8间，因此PH值的下降将会减少甲烷生成和氢的消耗，并进一步引起酸化末端产物组成的改变。一些产物例如丙酸会大量生成。产乙酸菌没有足够的能力克服这种改变，甲烷菌活力的下降又进一步加剧了酸的积累，使PH值进一步下降。厌氧降解过程因之恶化，严重时可使甲烷的形成完全中止。

(2)产乙酸阶段

在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。通常在厌氧颗粒污泥中存在着微生态系统。在此系统中，产乙酸菌靠近利用氢的细菌生长，因此氢可以很容易被消耗掉并使产乙酸过程顺利进行。

(3)产甲烷阶段

这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。在厌氧反应器中，所产甲烷的大约70%由乙酸歧化菌产生。在反应中，乙酸中的羧基从乙酸分子中分离，甲基最终转化为甲烷，羧基转化为二氧化碳，在中性溶液中，二氧化碳以碳酸氢盐的形式存在。

在以上阶段里，还包含着以下这些过程：a.水解阶段里有蛋白质水解、碳水化合物的水解和脂类水解；b.发酵酸化阶段包含氨其酸和糖类的厌氧氧化与较高级的脂肪酸与醇类的厌氧氧化；c.产乙酸阶段里有从中间产物中形成乙酸和氢气和由氢气和二氧化碳形成乙酸；d.甲烷化阶段包括由乙酸形成甲烷和从氢气和二氧化碳形成甲烷。除以上这些过程之外，当废水含有硫酸盐时还会有硫酸盐还原过程。复杂化合物的厌氧隆解可以用图来表述。

2、厌氧生化法的优点

（1）能耗低。好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为甲烷。

（2）负荷高，反映器体积小，占地面积小。

（3）剩余污泥量少，且其浓缩型、脱水性良好。

（4）氮、磷营养需要量少。好氧法一般要求BOD：N：P为100：5：1，而厌氧法的BOD：N：P为200：5：1对氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养量较少。

（5）厌氧污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间接性运转。与好氧反应器相比，在停止运转一段时间后，能较迅速启动。

3、厌氧生化法的缺点

（1）厌氧生物增值缓慢，因而厌氧设备和处理时间比好氧设备长。

（2）出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理。

（3）厌氧处理操作控制因素较为复杂。

4、厌氧生化法的环境影响因素

（1）温度及温度的波动

各种微生物都在一定的温度范围生长，根据微生物生长的温度范围，习惯上将厌氧废水处理分为低温、中温、和高温三类，常用的中温处理工艺最佳处理温度在35～40℃，高温工艺多在50～60℃间运行。

温度的微小波动（例如1～3℃）对厌氧工艺不会有明显影响，但如果温度下降幅度过大，则污泥的活力相应降低，容易引起过负荷而造成酸积累，严重时会导致污泥酸化等事故。

（2）PH值范围及PH缓冲能力

PH值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一。厌氧处理中，水解菌与产酸菌度PH有较大的适应性一般5～8.5均生长良好。但通常对PH敏感的甲烷菌适宜的生长PH值为6.8～7.8。

微生物对PH值得波动十分敏感，即使在其生长PH范围内PH的突然改变也会引起甲烷菌活性的明显下降。

由于在厌氧过程中象碳水化合物这样未经酸化的污染物会转化为VFA（挥发性脂肪酸），所以废水必须具有一定的缓冲能力，即当酸或者碱性的中间产物积累是防止PH剧烈变化的能力。

（3）营养物与微量元素

厌氧工艺对营养物的需求量较好要小。以可生化降解的COD(CODBD)为计算依据，厌氧对氮和磷的需求为：（350～500）：5：1。对于氮和磷不足的废水，需要按比例添加尿素和磷酸二氢钾等。

对于厌氧工艺的初次启动可适量添加铁、钴、镍等微量元素进行微生物激活，对缺乏微量元素的废水比如玉米、土豆加工、造纸等废水应适当添加微量元素。

来源：水处理工程师