表3 各種厭氧反應器處理乳清和牛奶廢水的運行數據
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反應器類型 |
有機負荷率/(kgCOD·m-3·d-1) |
COD去除率/% |
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UASB |
1.0～28.5 |
95～99 |
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UASB |
7.0～9.5 |
90～94 |
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UASB |
1.0～6.7 |
90～95 |
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UASB |
31.0 |
90 |
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UASB |
7.1 |
94 |
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UASB |
0.9～6.0 |
97～99 |
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上流式固定膜反應器 |
14.0 |
95 |
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下流式固定膜反應器 |
2.6 |
88 |
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厭氧流化床(AFBR) |
7.7 |
90 |
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厭氧流化床(AFBR) |
6.0～40.0 |
63～87 |
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厭氧附著膜膨脹床反應器 |
8.2～22.0 |
61～92 |
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厭氧生物轉盤 |
10.2 |
76 |
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添加絮凝劑半連續式消化池 |
16.1 |
99 |
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兩相厭氧工藝 |
10.0 |
97 |
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兩相厭氧工藝 |
10.0 |
98 |
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兩相厭氧工藝 |
0.97～2.82 |
91～97 |
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兩相厭氧工藝 |
5.0 |
90 |
2.3 造紙廢水
在制漿造紙工業，紙漿的沖洗和漂白過程產生各種不同性質的廢水，廢水也來自造紙機器、苛性氯的制造和黑液的回收，造紙廢水含有木質素及其衍生物和各類氯代有機物。COD、抑制因素和可生化性的變化取決于廢水的來源[22]。處理制漿造紙廢水的各種厭氧反應器的運行數據的比較見表4。
表4 各種厭氧反應器處理制漿造紙廢水的運行數據
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反應器類型 |
廢水類型 |
有機負荷率/(kgCOD·m-3·d-1) |
COD(BOD)去除率/% |
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厭氧流化床 |
脫墨造漿 |
0.66(m3/m3·d) |
50(BOD) |
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UASB |
脫墨造漿 |
40 |
40 |
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UASB |
機械制漿 |
4～31 |
35～70 |
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厭氧接觸法(AC) |
亞硫酸鹽冷凝液 |
5 |
30～50 |
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兩相UASB |
機械制漿 |
12 |
84 |
3 討論與總結
由于厭氧過程每個階段的菌種都有一個與其他階段菌種不同的最佳微生物環境，在一個單相的厭氧消化池或反應器中不可能實現最佳的厭氧運行效果，將兩個階段的菌種用于同一個反應器，會明顯地阻礙彼此的效率。兩相厭氧降解過程有其特點，因為每相都保持其最適宜的pH和氧化還原電位，使其在較高的效率下運行。兩相厭氧工藝的啟動可以在幾周內完成，而無須幾個月，并且所需設備尺寸至少可以縮小1/3。兩相厭氧工藝的優點在于：分離和優化了潛在的限速階段，使水解酸化過程和產甲烷過程均處于最佳狀態；提高了反應動力和穩定性（控制各階段pH，提高反應器抵抗沖擊負荷的穩定性，選擇生長較快的細菌）；酸化階段具有潛在的解毒作用。
兩相厭氧工藝還有以下不足：分相后原厭氧消化微生物共生關系被打破；難于管理；缺乏對各種廢水的運行經驗；底物類型與反應器型式之間的關系不確定。有研究者認為，從微生物的角度來看，厭氧消化過程是由多種菌群參與的生物過程，這些微生物種群之間通過代謝的相互連貫、制約和促進，最終達到一定的平衡，在厭氧消化最優化的條件下不能分開，否則不符合最優化條件，而兩相厭氧過程勢必會改變穩定的中間代謝產物水平，有可能對某些特殊營養型的細菌產生抑制作用，甚至造成熱力學上不適于中間產物繼續降解的條件。然而從目前的研究結果來看，雖然相分離后中間代謝產物發生了變化，但相的分離基本上都是不完全的，所以產甲烷相中的污泥仍是由多種菌群組成的，可以適應變化了的各種中間產物，因此相分離后中間產物的變化對產甲烷相沒有不利影響。相反，由于產酸相去除了大量的氫及某些抑制物，可以為后一階段的產甲烷菌提供了更適宜的底物及環境條件，從而使產甲烷相中的污泥活性得以提高，處理效果及運行穩定性也相應提高。
一般情況下，底物類型和反應器型式決定了某種廢水能否適用于兩相厭氧處理，這也得到了許多試驗的驗證。兩相厭氧處理工藝是可以推廣應用的，但對各種廢水的運行經驗卻不足，因此仍有許多工作要做。