两相厌氧处理工艺的工程应用

在工程应用中，除了最基本的应用即解决产酸菌和产甲烷菌间的矛盾外，更有代表性的应用是用于解决硫酸盐还原菌和产甲烷菌间的矛盾。

(1）硫酸盐还原菌对产甲烷菌的抑制

硫酸盐还原菌（sulfate reducing bacterium,SRB）在生长的环境条件（如温度、pH值）和底物（如乙酸、H2）利用方面，与产甲烷菌（methane producing bacterium,MPB）有许多相似之处，因此，厌氧系统中，环境条件是直接影响硫酸盐还原菌与产甲烷菌对碳源竞争的重要因素。硫酸盐还原菌多数为中温性细菌，少数为高温性细菌。中温性菌的最适温度为30~40℃,高温性菌的最适温度为55~65℃。研究表明，中温范围内，温度变化对硫酸盐还原菌和产甲烷菌的影响相似，而在高温范围内，硫酸盐还原菌对氢和乙酸的利用更占优势，且产甲烷菌对温度变化更敏感。

硫酸盐还原菌可以在pH值为4.5~9.5的范围内生长，在pH值为6.0~9.0的范围内有较高活性，最适pH值范围为7.5~8.5，较产甲烷菌的最适pH 值范围（6.5~7.8）宽。当厌氧消化过程中的pH＜6.5时，硫化物主要为硫化氢，其对产甲烷菌有毒性抑制，硫酸盐还原菌仍占竞争优势；若pH>8.0，产甲烷菌的活性急剧下降，此时硫酸盐还原菌仍占优势；而在中性环境中，硫酸盐还原菌在与产甲烷菌的竞争中不占优势。

硫酸盐还原菌为严格厌氧微生物，一般氧化还原电位（ORP）在﹣100mV以下即可生长，此值远低于产甲烷菌对ORP的要求（-350~-600mV)。因此提高厌氧过程的ORP有利于硫酸盐还原菌对产甲烷菌的竞争。

营养物质以外的化学物质对硫酸盐还原菌的作用分为促进作用和抑制作用。维生素、铁和SO₄^2-对硫酸盐还原菌的生长有促进作用；苯酚类物质、抗生素和一些含有类似SO₄^2-基团的物质如K₂CrO₄、NaMnO₄、NazSeSO₄等对硫酸盐还原菌有抑制作用。

解决硫酸盐还原菌对产甲烷菌的抑制有两种措施。

一是投加硫酸盐还原菌抑制剂（如钼酸盐），但长期使用钼酸盐也会对产甲烷菌造成抑制。研究表明，对于间歇式反应器，只有正磷酸盐浓度很高时，钼酸盐才对硫酸盐还原菌有选择性抑制，而对于连续流反应器，不论磷酸盐浓度高低，钼酸盐均为非选择性抑制。

二是控制硫化物浓度，削弱其毒性抑制。硫化氢的电离常数（6.8~7.0）接近于厌氧反应器内的pH值（7~8)，当pH值升高时，游离的硫化氢大量离解为HS-，则游离硫化氢含量减少；降低硫化物浓度还可通过厌氧工艺技术的改进即两相厌氧处理工艺实现。

(2）含高硫酸盐废水的两相厌氧处理

该两相厌氧处理工艺是根据产酸菌、硫酸盐还原菌的生长条件与产甲烷菌不同的特点，使产甲烷与产酸、硫酸盐还原两个反应过程分别在两个反应器中完成，如图8-14所示。

其中产酸、硫酸盐还原相控制pH值为6.0左右，水力停留时间（HRT）也较短，反应器中以硫酸盐还原菌和产酸菌为主，硫酸盐可在此相内充分地被还原为硫化物；产甲烷相中的pH值控制为7.2~7.8。由于产酸、硫酸盐还原相内混合液经过脱硫处理，出水中的硫化物含量极低，进入产甲烷相后，对产甲烷菌影响较弱。