行业动态无碱厌氧生物处理淀粉废水实践浅谈
编者按：自从本网站报导了南宁绿德环保科技有限公司的“无碱”淀粉污水处理技术的新闻后（详见本网5月11报导），引起了不少业界企业的关注和兴趣，今特邀该公司总经理莫新光先生对此技术作更为详细的介绍，欢迎读阅和点评。
前言：
近几来在环保减排的压力下很多淀粉生产企业基本完成了废水处理设备的建设，但真正正常运行的企业少之又少，即使个别淀粉企业能正常运行也是长期大量投加石灰水等碱液来维持厌氧反应器的PH值；其实在中温厌氧生物处理技术中，正常运行的厌氧反应器内的pH值和进水的pH值没有根本的联系。
一、 厌氧反应机理
一般来说，废水中复杂有机物物料比较多，通过厌氧分解分四个阶段加以降解：
1、水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。
2、酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。在此过程中有机物被转化成以挥发性脂肪酸为主的末端产物。
酸化过程是由大量的、多种多样的发酵细菌来完成的，酸化过程的底物取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。对于一个稳态的反应器来说，乙酸、二氧化碳、氢气则是酸化反应的最主要产物。这些都是产甲烷阶段所需要的底物。
在这个阶段产生两种重要的厌氧反应是否正常的底物就是挥发性脂肪酸（VFA）和氨氮。VFA过高会使废水的pH下降，逐渐影响到产甲烷菌的正常进行，使产气量减小，同时整个反应的自然碱度也会较少，系统平衡pH的能力减弱，整个反应会形成恶性循环，使得整个反应器最终失败。氨氮它起到一个平衡的作用，一方面，它能够中和一部分VFA，使废水pH具有更大的缓冲能力，同时又给生物体合成自生生长需要的营养物质。废水中的氨氮主要是由于蛋白质的分解带来的。
另外一个重要指标就是废水中氢气的浓度。脂肪酸的降解都会产生大量的氢气，如果要使上述反应得以正常进行，必须在下一反应中消耗掉足够的氢气，来维持这一反应的平衡。如果废水的氢气指标过高，表明废水的产甲烷反应已经受到严重抑制，需要进行修复，一般来说氢气浓度升高是伴随PH指标降低的，所以不难监测到废水中氢气的变化情况，但废水本身有一定的缓冲能力，所以完全通过pH下降来判断氢气浓度的变化有一定的滞后性，所以通过监测废水中氢气浓度的变化是对整个反应器反应状态一个最快捷的表现形式。
水解酸化阶段（产酸或酸化细菌）
3、产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。发酵阶段的产物挥发性脂肪酸VFA在产乙酸阶段进一步降解成乙酸，其常用反应式如以下几种：
4、产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。在厌氧反应中，大约有70％左右的甲烷由乙酸歧化菌产生，这也是这几个阶段中遵循莫诺方程反应的阶段。
另一类产生甲烷的微生物是由氢气和二氧化碳形成的。在正常条件下，他们大约占30％左右。其中约有一般的嗜氢细菌也能利用甲酸产生甲烷。最主要的产甲烷过程反应有：
上述四个阶段中，有人认为第二个阶段和第三个阶段可以分为一个阶段，在这两个阶段的反应是在同一类细菌体类完成的。前三个阶段的反应速度很快，一般是在调节池内停留几个小时上述前三个阶段可完成反应。
而第四个反应阶段通常很慢，同时也是最为重要的反应过程，在前面几个阶段中，废水的中污染物质只是形态上发生变化，COD几乎没有什么去除，只是在第四个阶段中污染物质变成甲烷等气体，使废水中COD大幅度下降。同时在第四个阶段产生大量的碱度这与前三个阶段产生的有机酸相平衡，维持废水中的pH稳定，保证反应的连续进行。
二、总结
1、对于高浓度废水来说，厌氧发酵过程一般都经过“水解—酸化—产甲烷上述几个连续反应过程，中间任何一步受阻都直接影响厌氧正常运行。
2、厌氧发酵过程中人们最关心的技术参数之一是PH值，很多人在调试厌氧过程主要是考虑进液的PH值，认为只要保证进液PH在7.0以上就能确保厌氧罐内在7.0以上。其实在酸化过程中产生大量的酸性物质，人为的投碱远远不能满足中和酸化（生化）所产生的酸。只有通过厌氧反应器内的生化缓冲能力来调节。
3、淀粉废水中含有较高浓度的蛋白质，由上述厌氧生化反应可知蛋白质分解产生大量氨氮碱性物质，能有效的缓冲溶液中的酸性物质，保证厌氧罐内PH值维持在中性运行。
4、厌氧反应器内的pH值由废水本身性质所决定，受进水pH值影响较小。对酸性废水进行厌氧生化是否需要调节pH值应具体情况具体分析，并且调节终点也不应以pH值达到中性（PH值7）做为判断标准，以避免在厌氧及好氧过程中pH值过高，同时大量浪费人力和物力。
5、碱度曾一度被认为在厌氧消化中是一个至关重要的影响因素，厌氧反应器内一般都有一定的碱度，尤其是运行几年后的厌氧罐，具有较高的碱度，因此，即使厌氧进水的pH值在为5左右，由于碱度（Ca2+）的缓冲和厌氧池的稀释作用，预处理出水在进入厌氧反应器后pH值很快上升至7左右，故不需加碱来调节pH值。
6、温度是影响微生物生命活动过程的重要因素之一，淀粉废水本身温度很低，如何解决提高温度是淀粉废水厌氧调试正常运行的成败关键。很多淀粉企业为了pH值的恒定，而不惜长期地大量的投加碱（石灰）的物质以达到所需pH值的目的。而往往忽略了另一个至关重要的影响因素——温度。实际上维持合适的pH值主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲能力。但是同样地，通过对温度的调节，也能达到目的。
7、厌氧反应过程是一种复杂的生物化学过程，要求管理技术人员具有一定的专业知识，通过各项技术参数的变化可预先知道厌氧反应系统可能会发生各种异常，提前采取相应的处理措施，以免厌氧系统进一步恶化。
