兩相厭氧消化（TPAD）的研究現(xiàn)狀及展望

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簡介： 綜合論述了兩相厭氧消化（TPAD）的原理、相分離的方法、影響因素和評價指標及國內(nèi)外研究應用現(xiàn)狀，展望了在廢水處理領(lǐng)域中的廣闊前景。
關(guān)鍵字：兩相厭氧消化 相分離 酸化 甲烷化 評價指標

　　Progression and Prospects on the Research of Two-Phase Anaerobic Digestion (TPAD)

　　Wang Kehao1  Li Dongwei1,2  Li Dou1  Yuan Xue1  Xu Zhonghui1 

　　(1. College of Resource and Environmental Science，Chongqing University，  Chongqing  400030； 2. The Key Laboratory of the Exploitataion of Southwest Resources & the Environmental Hazards Control Engineering，Ministry of Education，Chongqing  400030)

　　Abstract: The article firstly summaries the principle of two-phase anaerobic digestion (TPAD), methods of phase-separation, affecting factors and evaluating indexes Then the situation of investigation and application in internal and external TPAD are introduced. Finally, the research directions and the prospects in two-phase anaerobic digestion processes are forecasted.

　　Keywords：two-phase anaerobic digestion; phase separation; acidogenesis; methogenesis; evaluating indexes

　　兩相厭氧消化系統(tǒng)(Two-Phase Anaerobic Digestion，簡稱TPAD)是20世紀70年代初美國戈什(Ghosh)和波蘭特(Pohland)開發(fā)的厭氧生物處理新工藝[1]，并于1977年在比利時首次應用于生產(chǎn)。該技術(shù)與其他新型厭氧反應器不同的是，它并不著重于反應器結(jié)構(gòu)的改造，而是著重于工藝的變革。兩相厭氧技術(shù)的研究將促進國內(nèi)厭氧技術(shù)的發(fā)展，同時解決目前對高濃度有機廢水進行厭氧生物處理時易酸化、靠稀釋廢水的技術(shù)局面，是廢水厭氧生物處理的一個技術(shù)飛躍。

　　1 兩相厭氧消化的原理

　　傳統(tǒng)的應用中，產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌在單個反應器中，這兩類菌群之間的平衡是脆弱的。這是由于兩種微生物在生理學、營養(yǎng)需求、生長速度及對周圍環(huán)境的敏感程度等方面存在較大的差異。在傳統(tǒng)設計應用中所遇到的穩(wěn)定性和控制問題迫使研究人員尋找新的解決途徑。

　　一般情況下，產(chǎn)甲烷階段是整個厭氧消化的控制階段。為了使厭氧消化過程完整的進行就必須首先滿足產(chǎn)甲烷相細菌的生長條件，如維持一定的溫度、增加反應時間，特別是對難降解或有毒廢水需要長時間的馴化才能適應。二相厭氧消化工藝把酸化和甲烷化兩個階段分離在兩個串聯(lián)反應器中，使產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌各自在最佳環(huán)境條件下生長，這樣不僅有利于充分發(fā)揮其各自的活性，而且提高了處理效果，達到了提高容積負荷率，減少反應容積，增加運行穩(wěn)定性的目的。從生物化學角度看，產(chǎn)酸相主要包括水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，產(chǎn)甲烷相主要進行產(chǎn)甲烷階段。從微生物學角度，產(chǎn)酸相一般僅存在產(chǎn)酸發(fā)酵細菌，而產(chǎn)甲烷相不但存在產(chǎn)甲烷細菌，且不同程度存在產(chǎn)酸發(fā)酵細菌[2]。

　　2 相分離的優(yōu)勢及方法

　　相分離的實現(xiàn)，對于整個處理工藝來說主要可以帶來以下兩個方面的好處：1）可以提高產(chǎn)甲烷相反應器中產(chǎn)甲烷菌的活性；2）可以提高整個處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理效果。厭氧消化過程中產(chǎn)生的氫不僅能調(diào)節(jié)中間代謝產(chǎn)物的形成，也能調(diào)節(jié)中間產(chǎn)物的進一步降解。兩相厭氧生物處理系統(tǒng)本質(zhì)的特征是相的分離，這也是研究和應用兩相厭氧生物處理工藝的第一步。一般來說，所有相分離的方法都是根據(jù)兩大類菌群的生理生化特征差異來實現(xiàn)的。目前主要的相分離的技術(shù)可以分為物理化學法和動力學控制法。

　　管運濤等[3]采用傳統(tǒng)兩相厭氧工藝與膜分離技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)(MBS)處理有機廢水的研究結(jié)果表明：系統(tǒng)COD去除率達到95%，SS去除率在92％以上，酸化率為60%~80%，氣化率在80%~90%左右，產(chǎn)酸反應器出水酸化水平高，低分子有機酸含量高，使兩相工藝分相較為完全。隨后，應用該系統(tǒng)于處理造紙廢水的研究。

　　洗萍等[5]采用兩段UASB厭氧反應器為主體的工藝處理木薯淀粉廢水，在溫度為20℃左右，進水為CODCr6000~8000mg/L反應條件下二次啟動。經(jīng)過33d的運行，兩段厭氧處理CODCr去除率累計達85％以上，出水CODCr為400~800mg/L。試驗結(jié)果表明，甲烷段是整個反應器啟動的控制階段，只要控制好各反應器的運行參數(shù)，便能很好達到兩相分離的目的。

　　樊國鋒等[6]以蔗糖為基質(zhì)，采用連續(xù)進水的方式，研究兩相UASB反應器的相分離。結(jié)果表明，控制酸化相pH值為5.50~6.00，可得到滿意的相分離效果。運行80d后，酸化相顆粒污泥直徑為2~8mm，污泥濃度為73.61kg/m3，COD去除的產(chǎn)氣率740.0ml/g，COD容積負荷為20.82kg/(m3·d)；產(chǎn)甲烷相顆粒污泥直徑為1~3mm，污泥濃度為53.73kg/m3，COD去除的產(chǎn)氣率614.4ml/g，COD的容積負荷為19.91 kg/(m3·d)。兩相UASB反應器的COD總?cè)コ蔬_93.3%，COD容積負荷為20.82kg/(m3·d)。

　　Beccari M等[7]在產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相中，基于不同水力停留時間和污泥齡的動力學控制法，在不添加任何化學抑制劑的情況下，實現(xiàn)了部分相的分離。產(chǎn)酸相中主要為產(chǎn)酸菌以及少數(shù)的氫營養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌。同時，產(chǎn)甲烷相中同時進行酸化和甲烷化過程。

　　3 影響因素和評價指標

　　3.1 影響因素

　?。?）溫度

　　厭氧降解過程受溫度影響較大，厭氧降解的溫度可以分為低溫（0~20℃）、中溫（20~42℃）和高溫（42~75℃）。在中溫范圍，35℃以下每降低10℃，細菌的活性和生長速率就減少一半[8]。溫度對產(chǎn)酸過程的影響不是很大，對產(chǎn)甲烷過程則影響較大。高濃度廢水或污泥的厭氧處理通常采用中溫或高溫范圍。兩相厭氧降解過程的每個階段也可采用中溫或高溫范圍。根據(jù)厭氧消化的溫度范圍，兩相厭氧消化的溫度有高溫－高溫系統(tǒng)[9]、中溫－中溫系統(tǒng)[10]、高溫－中溫系統(tǒng)[11]和中溫－高溫系統(tǒng)。

　　（2）pH值

　　產(chǎn)甲烷菌的最適宜pH范圍是6.8~7.2，而產(chǎn)酸菌則需要偏低一點的pH。傳統(tǒng)厭氧系統(tǒng)通常維持一定的pH，使其不限制產(chǎn)甲烷菌生長，并阻止產(chǎn)酸菌（可引起VFA累積）占優(yōu)勢，因此必須使反應器內(nèi)的反應物能夠提供足夠的緩沖能力來中和任何可能的VFA累積，這樣就防止了在傳統(tǒng)厭氧消化過程中局部酸化區(qū)域的形成。而在兩相厭氧系統(tǒng)中，兩相分別采用不同的pH，以便使產(chǎn)酸過程和產(chǎn)甲烷過程分別在最佳的條件下進行，pH的控制對產(chǎn)甲烷階段尤為重要。

　　（3）HRT

　　最大去除效率經(jīng)常是通過操作保證產(chǎn)酸段短的水力停留時間（HRT）從而防止產(chǎn)甲烷菌的生長來實現(xiàn)的。這個過程主要是通過調(diào)整水力停留時間來實現(xiàn)的，而不是微生物的量[12]。

　?。?）硫酸鹽[13]

　　當進水中含有較高濃度的硫酸鹽時，在厭氧條件下硫酸鹽會對厭氧細菌特別是產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生嚴重的抑制作用。主要是硫酸鹽還原菌（sulphate reducing bacteria, 簡記SRB）和產(chǎn)甲烷菌存在明顯的基質(zhì)競爭，而動力學分析表明，硫酸鹽還原作用更容易進行。另一方面，硫酸鹽的還原底物H2S對產(chǎn)甲烷有毒害作用。SRB對環(huán)境的適應能力強于產(chǎn)甲烷菌，產(chǎn)酸相中SRB含量比產(chǎn)甲烷菌高2~3個數(shù)量級，用兩相厭氧消化工藝處理含硫酸鹽廢水時，在產(chǎn)酸相中控制適宜的條件促進SRB的生長，強化硫酸鹽還原作用，盡可能去除硫酸鹽，可減輕對下一階段產(chǎn)甲烷菌的抑制作用，使SRB和產(chǎn)甲烷菌都能發(fā)揮很好的活性。

　?。?）難降解有機物

　　Komatsu等[13]人研究了脂類物質(zhì)對兩相厭氧系統(tǒng)的抑制作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脂類可以在一個兩相厭氧濾池系統(tǒng)得到滿意的降解，而在單相系統(tǒng)中其降解就相對較差。

　　（6）毒性物質(zhì)

　　Leighton等人研究了進水中銅、鋅、鎳、鉛4中不同的重金屬離子對兩相厭氧消化工藝的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)酸相污泥對鋅和鎳沒有很好的吸附作用，而對鉛的吸附很好，銅則適中。同時發(fā)現(xiàn)，相的分離并沒有對產(chǎn)甲烷UASB反應器提供任何保護作用。所有的金屬離子都會引起COD去除率明顯下降，而在停止重金屬的加入后，又會立即恢復。四種金屬中，鎳和鉛影響較大[12,13]。

　　除了以上因素，其他的參數(shù)也應該考慮，主要有進水底物濃度、有機負荷率（organic loading rate，簡記OLR）、循環(huán)（recycle）、污泥停留時間和營養(yǎng)需求等。

　　兩相厭氧消化過程是個多種微生物群系參與的復雜的生物反應系統(tǒng)，郭養(yǎng)浩（1997）對兩相厭氧消化系統(tǒng)中影響反應器內(nèi)微生物群系的生態(tài)平衡、微生物本征活性和反應器宏觀行為的主要因素進行了分類（見表2）和綜合討論[14]。

　　表2  兩相厭氧消化過程參數(shù)分類

影響反應器內(nèi)微生物生態(tài)平衡的參數(shù)影響微生物本征活性的參數(shù)影響反應器宏觀行為的參數(shù)■進料組成（底物可利用性，抑制物質(zhì)的存在）■進料組成（底物降解難易程度，可利用性，抑制物質(zhì)的存在）▲酸化反應器結(jié)構(gòu)與體積●進料堿度（維持甲烷菌適宜的pH條件）●進料濃度▲甲烷化反應器結(jié)構(gòu)與體積●▲酸化器出料的酸化率（防止甲烷化反應器酸化，維持甲烷化反應器內(nèi)生態(tài)平衡）●進料堿度●▲進料布水均勻性■污泥來源（微生物群系）●操作溫度●操作負荷（容積負荷） ●回流比（有害物質(zhì)的積累）●▲床層線速（外擴散阻力） ●▲酸化反應器出料的酸化率（提供甲烷化反應器適宜的進料組成）●回流比（物料返混，床層穩(wěn)定性）  ●操作溫度（物料粘度，顆粒內(nèi)分子擴散速度）

　　注：參數(shù)屬性：■處理對象特性；●反應器結(jié)構(gòu)參數(shù)；▲反應器操作參數(shù)

　　3.2 評價指標

　?。?）酸化程度的衡量指標

　　表示水解酸化過程酸化程度的最主要參數(shù)是一些短鏈有機酸的濃度，即揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的濃度，通過測定進入和流出反應器的VFA濃度的變化可以判斷反應進行的情況。通常將不同的酸折算成COD當量值，以酸化率（acidification）來衡量有機物的酸化程度。在水解酸化反應器，在沒有甲烷產(chǎn)生下，進水的有機物質(zhì)被降解為VFA和其他次要的發(fā)酵產(chǎn)物。在該情況下，酸化率等于出水VFA的COD當量和進水VFA的COD當量差與進水COD的比值，也就是酸化度（acidification degree，簡寫AD）^[8]。

　　式中，——出水揮發(fā)酸濃度（以
醋酸計，mg/L）；

　　——進水揮發(fā)酸濃度（以醋酸計，mg/L）；

　　——進水COD（mg/L）；

　　——VFA的COD當量系數(shù)，見表3。

　?。?）消化效率的評價參數(shù)

　　Jeyaseelan S.和 Matsuo T.在研究厭氧消化過程中相分離對不同底物降解的影響時，提出如果處理效率（treatment efficiency）建立在厭氧消化系統(tǒng)實際出水濃度基礎(chǔ)上，不能反映處理效率。同時，積累的生物量沒有考慮，以及出水中需要進一步處理的生物污泥。因此，采用甲烷產(chǎn)量評價消化效率（digestion efficiency，簡記DE），甲烷的體積為標準溫度和氣壓下，評價采用的理論COD當量為0.35m³/kgCOD。通過測定氣體的產(chǎn)量和成分，甲烷的體積就可以得出^[15]。

　　5 兩相厭氧生物處理系統(tǒng)的應用

　　應用兩相厭氧處理潛在的優(yōu)勢在于：更好的控制酸化階段和產(chǎn)甲烷階段，減少了反應器體積，較高的懸浮物去除效率，增強產(chǎn)酸微生物生長而不影響產(chǎn)甲烷菌，第二相中更高的產(chǎn)甲烷活性。此外，第一相可能產(chǎn)生的產(chǎn)甲烷菌有毒物質(zhì)（氨、長鏈脂肪酸及硫化物等）可以在兩相間的中間階段去除。由于兩相厭氧具有一系列優(yōu)點，使它具有廣泛的使用范圍^[2]。

　?。?）適合處理易酸化廢水（富含碳水化合物而有機氮含量低的高濃度廢水），可以避免易酸化、易降解廢水負荷過高時，因單相反應器中產(chǎn)酸速率遠大于產(chǎn)甲烷速率而導致厭氧系統(tǒng)pH迅速下降，是反應器中生態(tài)系統(tǒng)崩潰^[2,16]。

　?。?）眾多研究顯示，兩相厭氧系統(tǒng)更適合處理含高懸浮有機顆粒的廢水^[8]，由于在第一個反應器中水解菌和酸化菌可以把其轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，簡稱VFA），并在第二個反應器中轉(zhuǎn)化為甲烷。有關(guān)研究表明，最終產(chǎn)生的VFA的組分分布特征（即不同產(chǎn)酸發(fā)酵類型）主要依賴于底物的特性(有機物濃度，氧化還原電位ORP等)，操作條件（水力停留時間HRT，有機負荷，溫度等），尤其是pH。

　　（3）兩相厭氧技術(shù)可廣泛應用于中藥廢水^[4,17]、造紙廢水^[18-19]等高濃度難降解廢水的處理，應用范圍廣泛，是常用厭氧技術(shù)（UASB、接觸厭氧等）的取代技術(shù)。

　　橄欖油廢水（OME）^[20]屬季節(jié)性排放、地區(qū)分散性高濃度有機廢水，且含有難生物降解或產(chǎn)甲烷抑制性底物：脂類、多酚及不飽和長鏈脂肪酸（LCFAs）。Beccari M等^[12]采用部分相分離的兩相系統(tǒng)（two-reactor system with partial phase separation）處理該種廢水。在產(chǎn)酸相中得到不飽和LCFAs到棕櫚酸近乎定量的生物轉(zhuǎn)化，因此大大降低了產(chǎn)甲烷相中脂類對產(chǎn)甲烷菌的抑制作用。并認為部分相分離的兩相系統(tǒng)可以應用于含脂類廢水的厭氧處理。

　?。?）適合處理有毒性的工業(yè)廢水，許多工業(yè)有機廢水中含有濃度較高的硫酸鹽、苯甲酸、氰、酚等成分，由于產(chǎn)酸菌能改變毒物的結(jié)構(gòu)或?qū)⑵浞纸?，使毒性減弱甚至消失，故能有效地消除毒物對產(chǎn)甲烷菌的抑制作用^[21-23]。

　　（5）處理固體含量很高的農(nóng)業(yè)有機廢棄物或城市有機垃圾等。兩相厭氧消化系統(tǒng)的應用，主要用于沼氣的制?。何鬯Ｓ辔勰嗟奶幹?、城市固體廢物處理、工業(yè)廢物及泥漿、橄欖廠固體廢物及橄欖果渣、食品廢物及失效茶葉等的處理^[24-29]。

　?。?）兩相厭氧技術(shù)處理城市生活污水的的可行性研究。Arsov R.等^[9]研究了兩相厭氧硝化技術(shù)在環(huán)境溫度下處理城市污水的可行性研究。試驗證實，不完全分相是產(chǎn)甲烷菌的顆?；?、微生物活性提高的重要因素。此外，合適的水力攪拌（70rpm）、可迅速生物降解的有機底物也是形成顆粒污泥的重要因素。由于厭氧處理不能去除營養(yǎng)物質(zhì)（N、P），后續(xù)處理可以通過濕地處理達標排放。研究指出，該技術(shù)具有技術(shù)及經(jīng)濟潛力，尤其適用于熱帶或溫帶地區(qū)、經(jīng)濟欠發(fā)達國家，在不久的將來得到普及。

　　7 兩相厭氧生物處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀

　　兩相厭氧生物處理技術(shù)的研究，早期主要集中在應用動力學控制法實現(xiàn)相分離方面，所以采用的試驗裝置多為完全混合反應器。

　　20世紀80年代，從產(chǎn)甲烷階段為限速步驟出發(fā)，從微生物、動力學角度開展研究，尋求系統(tǒng)高效處理的條件^[30-32]。從國內(nèi)外的兩相厭氧系統(tǒng)研究采用的工藝形式看，主要有兩種：一種是兩相均采用UASB反應器，一種是產(chǎn)酸相為接觸式反應器，產(chǎn)甲烷相采用UASB反應器。

　　任南琪和王寶貞（1994）^[33]開發(fā)的CSTR-IC兩相厭氧生物處理工藝，通過控制水力停留時間或有機負荷能夠成功地實現(xiàn)相分離。

　　20世紀90年代，產(chǎn)酸相的研究工作集中在對末端發(fā)酵產(chǎn)物的分析，其主要目的是探討產(chǎn)酸相的末端產(chǎn)物對產(chǎn)甲烷相反應器運行特性的影響，研究產(chǎn)甲烷相的運行穩(wěn)定性。任南琪等^[33,34]在研究中發(fā)現(xiàn)了一種新型發(fā)酵類型——乙醇型發(fā)酵，研究結(jié)果顯示，在正常厭氧條件下的ORP（-400~-150mV）范圍內(nèi)，pH4.0~4.5往往發(fā)生乙醇型發(fā)酵；pH4.5~5.0常發(fā)生丁酸型發(fā)酵，但也可發(fā)生乙醇型發(fā)酵；pH5.0左右時，發(fā)生混合酸型發(fā)酵；pH5.5左右發(fā)生丙酸型發(fā)酵；pH6.0以上往往發(fā)生丁酸型發(fā)酵。

　　近年來，隨著對兩相厭氧消化概念和厭氧降解機理的進一步理解，隨著各種新型厭氧反應器的出現(xiàn)，如何針對不同的水質(zhì)（如含硫酸鹽有機廢水^[35]）并結(jié)合各種新型高效厭氧反應器的特點進行產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的組合才能達到更好的處理效果成為新的研究方向^[33]。

　　郭養(yǎng)浩等^[36]研究填充床酸化反應器及其與UASB甲烷化反應器組成的兩相厭氧消化系統(tǒng)的運行特性。填充床酸化反應器啟動方便，酸化速率高、抗水力沖擊和pH波動的能力強、COD容積負荷達200kg/(m³·d)。采用預調(diào)堿工藝，兩相消化系統(tǒng)運行正常，可高效地處理釀酒廢水。在進料COD濃度1000~7000mg/L、COD負荷40kg/(m³·d)時，出料COD濃度小于200mg/L，對抗生素生產(chǎn)廢水也有較好的處理效果。

　　周雪飛和任南琪等^[37]開發(fā)研制的CUBF一體化兩相厭氧反應器，特別適用于高濃度難降解有機廢水的處理。祁佩時等^[38]采用一體化兩相厭氧反應器處理抗生素廢水，當最大進水COD達到26347mg/L，最大容積負荷達到8.54kgCOD/(m³·d)；SO₄^2-絕對值濃度為1325mg/L，COD/SO₄^2-比值最低達到3時，反應器對各種抑制物質(zhì)和沖擊負荷均表現(xiàn)出很好的適應性。Wang JingYuan等^[39]采用改良的兩相厭氧消化及淹沒式曝氣生物過濾器復合系統(tǒng)處理食品固廢中氨的去除，并得到較高的沼氣產(chǎn)量和甲烷含量。

　　國外方面，Arsov R.等^[40]采用兩相厭氧技術(shù)處理生活污水，研究發(fā)現(xiàn)兩相均遵循Monod動力學，通過控制酸相適當?shù)乃l件和甲烷相顆粒污泥的形成，達到很高的厭氧污泥活性。并討論了生物反應器結(jié)構(gòu)的設計以及在沿海區(qū)域?qū)嵺`應用的可行性。Baloch M.I.^[41]提出顆粒床折流板反應器（GRABBR）作為單獨操作的兩相厭氧系統(tǒng)的選擇性工藝。Von Sachs Jürgen等^[42]開發(fā)了控制兩相厭氧中產(chǎn)甲烷相的控制系統(tǒng)，用于兩相厭氧處理抑制性廢水的檢測和控制。系統(tǒng)基于產(chǎn)甲烷相進水VFA（可以計算出理論甲烷氣產(chǎn)量）和實際甲烷產(chǎn)量，通過控制產(chǎn)甲烷相進水來調(diào)節(jié)兩相系統(tǒng)。Kraemer Jeremy T.等^[43]用出水回流式兩相厭氧反應器發(fā)酵制氫，試驗發(fā)現(xiàn)：出水循環(huán)可以降低因控制pH值所需要的40％的堿度，要得到較高的H₂產(chǎn)量，采用高濃度廢水更有挑戰(zhàn)性，并且采用膜過濾回流水，可以防止耗氫微生物進入。Isa M. Hasnain等^[44]在采用兩相厭氧系統(tǒng)研究鉬酸鹽（MoO₄^2-）是否可以作為厭氧反應器中硫酸鹽降解菌的抑制劑時，發(fā)現(xiàn)鉬酸鹽對硫酸鹽的降解及甲烷的產(chǎn)量均有影響，而且VFA的主要成分由乙酸變?yōu)槎∷?。進一步研究顯示，一旦停止鉬酸鹽的投加，SRB可以完全恢復，產(chǎn)甲烷菌（MPB）卻不能。從而得到結(jié)論：鉬酸鹽對SRB是抑制性的，對MPB是殺滅性的，產(chǎn)酸菌最先適應鉬酸鹽。

　　Guerrero L.等^[7]采用連續(xù)攪拌反應器研究富含有機懸浮固體及蛋白質(zhì)的廢水的厭氧水解和酸化。試驗廢水取自魚肉加工廠（30~120gCOD/L，5~40gVSS/L，蛋白質(zhì)10~30g/L），首先研究了攪拌對生物降解能力的影響，在此基礎(chǔ)上，對水解酸化階段在溫度和pH值方面進行了優(yōu)化。在不添加任何營養(yǎng)物質(zhì)、pH7.2~7.7、OLR為400kgCOD/(m³·d)、HRT24h、55℃的條件下，獲得最大酸化效率（acidification efficiency）44%，VSS去除率58％，蛋白質(zhì)去除率80％。即便在很短的停留時間下，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為VFA和氨。因此，在兩種情況下（55℃和37℃）反應器中總氨的含量是相當高的（15~17gTN/L），這表明很高的自由氨的濃度（高達0.66gN/L在37℃，1.64gN/L在55℃），這個差異主要是由于溫度對電離平衡的影響引起的。盡管在55℃下處理效率高，但是研究者更推薦中溫（37℃）作為兩相厭氧處理處理該廢水的條件，因為高溫下自由氨的毒性將阻礙產(chǎn)甲烷反應器的穩(wěn)定運行。

　　同時，對兩相厭氧反應器動力學模型方面的研究也不少。Borja R.等^[45]在試驗水平研究橄欖廠固體廢物兩相厭氧消化動力學，Blumensaat F.等^[46]采用國際水協(xié)（IWA）厭氧消化1號模型模擬兩相厭氧消化過程。但由于厭氧消化過程的復雜性，針對兩相厭氧反應器模型的研究僅僅處于初始階段。

　　此外，隨著現(xiàn)代環(huán)境微生物學的發(fā)展，現(xiàn)代科學分析方法逐漸應用于廢水處理。針對兩相厭氧微生物群落的研究將成為新的研究領(lǐng)域^[47-49]。

　　8 兩相厭氧技術(shù)展望

　　眾多實踐經(jīng)驗證實，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(jīng)驗卻不足，因此仍有許多工作要做。此外，基于兩相厭氧工藝基礎(chǔ)上的脫氮、脫硫改進工藝的研究、針對產(chǎn)酸相以及兩相厭氧動力學的研究也將成為今后研究新方向。任南琪等已經(jīng)開始研究產(chǎn)酸相生物制氫，并有所進展，該技術(shù)的解決將大大緩解當前的能源短缺的現(xiàn)狀。

　　參考文獻

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　　基金資助：重慶市自然科學基金資助項目（CSTC,2005BB7253）

　　作者簡介：王克浩(1983-)，男，碩士研究生，山東人，主要從事工業(yè)有機廢水治理技術(shù)和環(huán)境災害控制工程的研究與設計工作。                        聯(lián)系電話：023-65112854；E-mail：kehaowang@163.com