?幫你區(qū)分理解：什么是好氧、厭氧、兼氧污水處理技術(shù)？

好氧處理技術(shù)出水水質(zhì)較好，主要應(yīng)用于處理中低濃度廢水或者作為厭氧處理的后續(xù)處理，但能耗高。

厭氧處理技術(shù)適用于處理高濃度**廢水，逐步成為環(huán)境保護(hù)、資源利用的**方法，但是，反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)器容積較大

兼氧處理技術(shù)可發(fā)揮厭氧去除**物相對(duì)量高、好氧對(duì)**物去除率高的各自優(yōu)點(diǎn)，提高總體**物處理效率。兼氧處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)大致有：兼氧微生物降解**物的機(jī)理、兼氧微生物的分離與培養(yǎng)、提高兼氧微生物處理污染物效能研究、兼氧微生物與其他微生物的相互關(guān)系。

在利用兼氧方面，水解酸化工藝居于重要地位，是一個(gè)典型工藝，多年來(lái)得到廣泛應(yīng)用，為我國(guó)的污水處理事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。

近年來(lái)，兼氧處理技術(shù)因能克服好氧處理連續(xù)曝氣能耗高、厭氧處理?xiàng)l件苛刻等缺點(diǎn)而越來(lái)越受到人們的重視。例如，釆用兼氧+好氧生物技術(shù)處理屠宰廢水效果良好，同時(shí)具有污泥量少、投資省、運(yùn)轉(zhuǎn)*、適用范圍廣的特點(diǎn)。兼氧微生物可將廢水中的大分子**物分解為易生化的小分子**物,改善廢水的可生化性, 為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件, 提高了生化處理的整體效果。目前，對(duì)好氧微生物、專性厭氧微生物的研究已比較深入，但對(duì)兼氧微生物的研究較薄弱。本文比較此三種技術(shù)的原理，梳理技術(shù)開發(fā)的思路，以期為未來(lái)的污水處理技術(shù)研發(fā)提供借鑒，進(jìn)一步加強(qiáng)兼氧生物處理技術(shù)的研究，提高污水處理效能。

1 好氧處理技術(shù)

污水的好氧處理過(guò)程見圖 1。**物被微生物攝食之后，通過(guò)代謝活動(dòng)，**物一方面被分解、穩(wěn)定，并提供微生物生命活動(dòng)所需的能量；另一方面被轉(zhuǎn)化、合成為新的原生質(zhì)（或稱細(xì)胞質(zhì)）的組成部分，即微生物自身繁殖生長(zhǎng)，這就是污水生物處理中的活性污泥或生物膜的增長(zhǎng)部分。

好氧處理系統(tǒng)中的微生物主要是細(xì)菌（以好氧性異養(yǎng)菌為主）和原生動(dòng)物，此外尚有酵母菌、絲狀霉菌、單胞藻類、輪蟲、線蟲等。細(xì)菌占微生物總數(shù)的90%，數(shù)量約為108~109個(gè)/mL，它們是去除水中**污染物的主力軍。較常出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種群是：產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動(dòng)膠菌屬，其次尚有無(wú)色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、硝化細(xì)菌、大腸埃希氏菌等，都是化能異養(yǎng)菌，多數(shù)為革蘭氏陰性菌，可有效分解廢水中的**污染物。

好氧處理出水水質(zhì)較好，主要應(yīng)用于中低濃度廢水的處理或者用于厭氧處理的后續(xù)處理。但好氧處理要消耗大量的能源，發(fā)達(dá)地區(qū)用于廢水處理的能耗已占到全國(guó)總電耗的1%左右。厭氧處理技術(shù)可較好地彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。

2 厭氧處理技術(shù)

追溯厭氧處理技術(shù)的起源，甚至要比好氧處理的歷史較長(zhǎng)。有記載的報(bào)道發(fā)表在1881年12月法國(guó)《宇宙》雜志，描述了從1860年開始的由法國(guó)的Mouras將簡(jiǎn)易沉淀池改進(jìn)而來(lái)的“Mouras自動(dòng)凈化器”的密閉式反應(yīng)器。污水的厭氧生物處理全過(guò)程見圖 2。

依據(jù)微生物生理類群的代謝差異，可把厭氧分解的全過(guò)程分為三個(gè)階段。

一階段為水解發(fā)酵階段（也稱酸化），在此階段通過(guò)兼性水解發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸菌）的代謝活動(dòng)，將復(fù)雜**物——碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂類等發(fā)酵成為**酸、醇類、CO2、H2、NH3、H2S等。

二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，通過(guò)專性厭氧的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的生理活動(dòng)，將一階段細(xì)菌的代謝產(chǎn)物——丙酸及其他脂肪酸、醇類和某些芳香族酸轉(zhuǎn)化為乙酸、CO2和H2。

三階段為產(chǎn)甲烷階段，由產(chǎn)甲烷菌利用一和二階段產(chǎn)生的乙酸、CO2和H2為主要基質(zhì)（還有甲酸、甲醇及甲胺）較終轉(zhuǎn)化為CH4+CO2。污水厭氧生物處理過(guò)程見

參與厭氧生物處理的微生物主要是細(xì)菌，可分為非產(chǎn)甲烷細(xì)菌（產(chǎn)酸細(xì)菌）與產(chǎn)甲烷細(xì)菌兩大類。非產(chǎn)甲烷細(xì)菌主要由專性厭氧菌和兼性厭氧菌組成，大約有18個(gè)屬，50多種。其中前者主要有梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium）、擬桿菌屬（Bacteroides）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、棒桿菌屬和放線菌屬等。后者主要有變形菌屬（Proteus）、假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、鏈球菌屬（Streptococcus）、黃桿菌屬、產(chǎn)假桿菌屬、產(chǎn)氣桿菌屬等。

“常見的產(chǎn)甲烷細(xì)菌主要有四類：甲烷桿菌屬（Methanobacterium）、甲烷球菌屬（Methanococcus）、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）、甲烷螺旋菌屬（Methanospirillum）。

厭氧處理技術(shù)越來(lái)越被看做環(huán)境保護(hù)、資源利用的**方法，與其他合適的方法相結(jié)合，它為發(fā)展中地區(qū)提供了可持續(xù)的適用污水處理系統(tǒng)。但是，厭氧生物處理反應(yīng)速度較慢，故反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)器容積較大。人們一直在探索其他處理技術(shù)。

幾種工藝的交叉處往往是研究熱點(diǎn)，新技術(shù)常產(chǎn)生于幾種舊工藝的交界處。在自然界，實(shí)際還存在一類兼性厭氧微生物（兼氧微生物），它們可在很低的溶解氧條件下生活，經(jīng)分離，多數(shù)以絲狀菌為主?？煽紤]利用兼氧微生物的過(guò)渡作用將好氧和厭氧微生物共同放在在同一處理裝置中，發(fā)揮各自特長(zhǎng)，協(xié)同處理較高濃度的**廢水（COD在1000~3000 mg/L左右），

3 兼氧處理技術(shù)

兼氧微生物在厭氧過(guò)程中發(fā)揮著**作用，其分離篩選方法簡(jiǎn)單，較易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用。因此，利用兼性微生物來(lái)強(qiáng)化厭氧處理過(guò)程，具有很好的前景。它有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）開辟處理中高濃度**廢水的新方法。一般情況下，好氧法只能處理COD<1000 cod="">10000 mg/L的**廢水，其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較為合理，而兼氧法正好填補(bǔ)這一空缺。

2）由于好氧、兼氧和厭氧微生物共存于一個(gè)反應(yīng)裝置中，通過(guò)兼氧微生物的橋梁作用，將氧化、氨化、亞硝化、硝化、反硝化等反應(yīng)在裝置中同時(shí)進(jìn)行，提高了氧的利用效率，降低了能耗。

3）可發(fā)揮厭氧去除**物相對(duì)量高、好氧對(duì)**物去除率高的各自優(yōu)點(diǎn)，而且，由于在兼氧階段的水解酸化作用，使一些難降解的**物和微生物尸體等初步分解，相對(duì)分子質(zhì)量降低，可生化性提高，因此，總體**物處理效率提高。

3.1 吸附-生物降解（AB）工藝

AB工藝與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，在處理效率、運(yùn)行穩(wěn)定性、工程投資和運(yùn)行費(fèi)用等方面具有明顯優(yōu)點(diǎn)，是一種有前途的生物處理技術(shù)。

AB法去除**物的機(jī)理比較復(fù)雜。城市污水實(shí)質(zhì)上是污染物和微生物群體的共存體，在AB工藝的A段中充分利用原污水中存在的生物動(dòng)力學(xué)潛力。這些微生物具有自發(fā)絮凝性，當(dāng)它們進(jìn)入A段曝氣池后，在A段內(nèi)原有菌膠團(tuán)的誘導(dǎo)促進(jìn)下很快絮凝在一起，絮凝物結(jié)構(gòu)與菌膠團(tuán)類似。絮凝的同時(shí)絮凝物與原有的菌膠團(tuán)結(jié)合在一起，成為A段污泥的組成部分，并具有較強(qiáng)的吸附能力和較好的沉降性能。A段中的懸浮絮凝體對(duì)水中懸浮物、膠體顆粒、游離細(xì)菌及溶解性物質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)捕、吸收，使相當(dāng)多的污染物被裹在懸浮絮凝體中而去除。水中的懸浮固體作為“絮核”，提高了絮凝效果。這是A級(jí)去除**物的主要機(jī)理。**物的絕大部分是以吸附、吸收的形式被去除的，占總?cè)コ康?0%左右，而氧化作用只占很小的比例，約占10%左右。

兼氧微生物在A段發(fā)揮了重要作用。B?hnke在Krefeld污水處理廠進(jìn)行了試驗(yàn)，A段兼氧運(yùn)行時(shí)，A段出水BOD/COD比值有所上升，這表明A段中一些好氧菌難于降解的物質(zhì)，變得易于被兼氧微生物降解，這可能是在兼氧運(yùn)行條件下細(xì)菌須尋找其它的質(zhì)子受體，通過(guò)這一效應(yīng)使難降解的大分子物質(zhì)變?yōu)橐捉到獾男》肿踊衔铩?

3.2 水解酸化工藝

水解酸化是我國(guó)科研工作者自主**的技術(shù)，多年來(lái)得到廣泛應(yīng)用，為我國(guó)的污水處理事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)用。在利用兼氧微生物方面，水解酸化工藝居于重要地位，是一個(gè)典型工藝。污水中的污染物按分散體系劃分為懸浮狀、**膠體、膠體和溶解性四種不同形態(tài)。

水解酸化反應(yīng)器中兩大類微生物（水解、產(chǎn)酸菌）將進(jìn)水中顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)*截留和吸附，這是一個(gè)物理過(guò)程的**反應(yīng)，一般只要幾秒鐘到幾十秒即可完成。截留下來(lái)的物質(zhì)吸附在水解酸化污泥的表面，被緩慢分解代謝，其在系統(tǒng)內(nèi)的污泥停留時(shí)間要大于水力停留時(shí)間。在大量水解酸化細(xì)菌的作用下將大分子、難于生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)后，重新釋放到液體中。在較高的水力負(fù)荷下隨水流出系統(tǒng)。由于水解和產(chǎn)酸菌世代期較短，往往以分鐘和小時(shí)計(jì)，因此，降解過(guò)程*。在這一過(guò)程中，溶解性BOD、COD的去除率雖然表面上只有10%左右，但是由于顆粒**物發(fā)生水解，增加了系統(tǒng)中溶解性**物的濃度，因此，溶解性BOD、COD去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10%。可以看出，水解酸化反應(yīng)器集沉淀、吸附、網(wǎng)捕和生物絮凝等物理化學(xué)過(guò)程，與水解、酸化和甲烷化過(guò)程等生物降解功能于一體。

水解酸化處理系統(tǒng)與厭氧處理系統(tǒng)、A2/O和AB工藝A段的優(yōu)勢(shì)菌群均有較大差別。在厭氧處理系統(tǒng)中，由于嚴(yán)格控制在厭氧條件下，系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)菌群為專性厭氧菌，完成水解酸化的微生物主要為厭氧微生物。水解酸化工藝控制在兼性條件下，系統(tǒng)中的微生物也是厭氧微生物，但以兼性微生物為主，完成水解酸化過(guò)程的微生物相應(yīng)地主要為厭氧（兼氧）菌。在A2/O和AB工藝A段的的優(yōu)勢(shì)均是以好氧菌為主，僅部分兼性菌參加反應(yīng)，發(fā)生部分水解。

水解酸化可提高污水的可生化性，為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件。Wang K.等開發(fā)了升流式水解污泥床（HUSB）反應(yīng)器。出水中含**過(guò)9個(gè)碳原子（C9）的化合物，特別是芳香族化合物，大多數(shù)未檢出。出水中的化合物一般包含2-6個(gè)碳原子（C 2-C 6），這表明較復(fù)雜，有時(shí)難溶化合物經(jīng)水解工藝后較*生物降解。經(jīng)水解酸化反應(yīng)后，**物的種類并沒有減少，相反增加了許多酸性小分子的化合物，是水解、酸化反映的中間產(chǎn)物，*被微生物降解，提高了BOD5與COD的比值，污水可生化性有所提高，提高了生化處理的整體效果。

水解酸化工藝為我國(guó)的水污染控制做出了積極貢獻(xiàn)。全國(guó)各地有關(guān)部門及行業(yè)累計(jì)建設(shè)了上百座水解-好氧工藝的污水處理廠，如北京市密云縣城污水處理廠（4.5萬(wàn)m3/d），河南安陽(yáng)市豆腐營(yíng)污水處理廠（1.0萬(wàn)m3/d）、新疆昌吉市污水處理廠（1.5萬(wàn)m3/d）等。另外，國(guó)內(nèi)**還開發(fā)了水解與其他工藝相結(jié)合的工藝，用來(lái)處理印染、啤酒、屠宰、紡織、化工、焦化、造紙等行業(yè)的工業(yè)污水。

4 結(jié) 論

好氧處理出水水質(zhì)較好，但要消耗大量能源。厭氧處理技術(shù)可回收能源，但反應(yīng)速度較慢。兼氧處理技術(shù)可望發(fā)揮重要作用，吸附-生物降解與水解酸化是兩種成功運(yùn)用兼氧微生物的工藝。兼氧微生物降解**物的機(jī)理、兼氧微生物的分離與培養(yǎng)、提高兼氧微生物處理污染物效能研究、兼氧微生物與其他微生物的相互關(guān)系。