厌氧酸化工艺及应用

一、厌氧酸化工艺和厌氧酸化反应器:

1.厌氧酸化工艺的基本原理

基于微生物对废水中有机物质的厌氧分解作用。这一工艺的核心在于，废水中的有机物在没有分子氧存在的条件下，由不同类型的厌氧微生物逐步降解：

（1）水解阶段：废水中包含的大分子有机物（如蛋白质、脂肪、碳水化合物和纤维素等）在水解酶的作用下，由兼性或专性厌氧细菌进行水解，将其分解成小分子的有机物，如单糖、氨基酸和长链脂肪酸等。

（2）酸化阶段：进一步，这些小分子有机物在发酵细菌（主要是专性厌氧菌）的作用下，经发酵过程产生挥发性脂肪酸（VFAs），如乙酸、丙酸、丁酸等，同时还有醇类、氢气（H?）和二氧化碳（CO?）等副产物。这一过程中，废水的pH值往往会下降。

厌氧酸化工艺的主要目标是通过微生物的协同作用，将原本不易降解的有机物质转化为易于被微生物利用或后续生物处理步骤进一步分解的形式。它常被应用于高浓度有机废水的预处理，可以有效提升废水的可生化性，并且减少后续处理阶段的负荷。而在完整厌氧消化工艺中，接下来的步骤是产氢产乙酸菌将VFAs转化为乙酸，然后产甲烷菌将乙酸和其他中间产物转化为甲烷（CH?）和更多的CO?。但在厌氧酸化工艺中，通常不会继续到产甲烷阶段。

2.厌氧酸化反应器及其工作原理:

厌氧酸化反应器是一种用于处理有机废水的生物反应器，其工作原理基于厌氧生物处理技术。它将经过调节pH和温度的废水从反应器底部的混合区泵入，并与来自泥水下降管的内循环泥水混合液充分混合，随后进入颗粒污泥膨胀床区进行COD生化降解。在这个区域，COD容积负荷较高，大部分进水COD在此处被降解，产生大量沼气。这些沼气由一级三相分离器收集，由于沼气泡形成过程中对液体做的膨胀功产生了提升作用，使得沼气、污泥和水的混合物沿沼气提升管上升至反应器顶部的液气分离器。在液气分离器中，沼气与泥水分离并被导出处理系统，而泥水混合物则沿泥水下降管返回反应器底部的混合区，与进水充分混合后再次进入颗粒污泥膨胀床区，形成内循环。根据不同的进水COD负荷和反应器的构造，内循环流量可达进水流量的0.5-5倍。

经膨胀床处理后的废水除一部分参与内循环外，其余污水通过一级三相分离器后，进入精处理区的颗粒污泥床区进行剩余COD降解与产沼过程，以提高出水水质。由于大部分COD已经被降解，所以精处理区的COD负荷较低，沼气产量也较小。精处理区产生的沼气由二级三相分离器收集，通过集气管进入液气分离器并被导出处理系统。经过精处理区处理后的废水经二级三相分离器后，上清液经出水区排出，颗粒污泥则返回精处理区污泥床。
总之，厌氧酸化反应器通过厌氧生物处理技术，在无氧条件下将有机废水分解为甲烷、二氧化碳等物质，从而实现废水处理和资源回收的目的。

1. 厌氧酸化处理对参与过程的微生物的要求:
   1. 菌种类型：

   （1）水解菌（Hydrolytic bacteria）：这类微生物能分泌胞外酶，将废水中的大分子有机物（如蛋白质、多糖、脂肪等）分解成小分子有机物，如单糖、氨基酸和脂肪酸。

   （2）发酵菌（Fermentative bacteria）：在无氧环境中，发酵菌能把上述小分子有机物转化为挥发性脂肪酸（VFAs）、醇、氢气（H?）和二氧化碳（CO?）等。
   2. 环境适应性：

   （1）pH值：厌氧酸化过程要求微生物能在较宽泛但相对稳定的pH范围内生存，通常最佳pH值在6.5至8.0之间，但不同的微生物种类有不同的适应范围。

   （2）温度：厌氧微生物分为嗜热菌、嗜温菌和嗜冷菌，不同类型的厌氧酸化工艺会选择适合的温度范围，一般工业应用中，中温厌氧反应器的工作温度在30-40℃左右，高温则可能达到50-60℃。

   （3）抑制剂耐受：如焦化废水中可能含有重金属、氨氮、硫化物等多种有毒有害物质，厌氧微生物需要具备一定的耐受性和抵抗能力。
   3. 生长条件：

   （1）营养需求：厌氧微生物需要适量的氮、磷等营养元素以保证正常的生长和代谢活动，因此，在处理焦化废水时，可能需要补充必要的营养物质。

   （2）底物浓度：厌氧酸化工艺应保持合适的有机负荷，避免过高的负荷导致微生物活性受阻或因酸化产物累积而引起系统pH值急剧下降。
   4. 微生物群落稳定性：在厌氧反应器中，需要维持一个健康的微生物生态系统，确保各类功能微生物种群间的平衡，尤其是水解菌和产酸菌之间的协调，避免单一菌群过度增殖导致系统酸化失衡。

   成功运行厌氧酸化处理工艺的关键在于选择和培养出能够在特定工况下高效发挥功能的微生物群落，并通过科学合理的工艺调控来满足这些微生物的生长与代谢需求。

    

   三、厌氧酸化工艺的操作步骤：

   1. 进水调节与预处理：废水首先进入处理系统之前，可能需要进行初步的物理或化学预处理，如格栅过滤去除大颗粒杂物，沉砂池去除砂粒，甚至化学沉淀法去除部分悬浮物和金属离子，以降低对厌氧微生物的潜在毒性。
   2. 水解阶段：在厌氧反应器内，首先经历的是水解阶段。复杂的有机大分子（如蛋白质、脂肪和多聚糖）在水解菌作用下，通过胞外酶的催化，分解为较小的有机分子，如单糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等。
   3. 酸化阶段：经过水解后形成的有机小分子接着在发酵菌的作用下进行酸化发酵。这一过程中，有机物进一步被转化为挥发性脂肪酸（VFAs，如乙酸、丙酸等）、醇类、氢气和二氧化碳等。同时，由于VFAs的积累，反应体系的pH值可能会有所下降。
   4. 控制参数：在整个厌氧酸化过程中，需要严格控制操作参数，包括但不限于：

   （1）温度：根据所采用的微生物类型（嗜温菌或嗜热菌），维持反应器在适宜的温度范围（如中温厌氧反应器一般在30-40℃）。

   （2）pH值：适时调整pH值，使其保持在一个适合微生物生长和代谢的水平，通常在6.5-8.0之间。

   （3）污泥负荷：控制进水有机负荷，避免过快的有机物消耗造成系统负担过重，导致酸化现象。

   （4）溶解氧：确保系统处于严格的厌氧状态，排除氧气的存在。
   5. 监测与调整:定期监测各项水质指标，如COD、BOD、VFA、pH值、氨氮等，根据监测结果调整运行参数，确保微生物活性良好，防止酸化失控。营养元素补充：如果废水中的氮、磷等营养物质不足，需要适当添加，以满足微生物的新陈代谢需求。
   6. 产物处理：在厌氧酸化工艺结束后，得到的液体通常富含VFAs，可以直接作为后续生物处理的进水，或者在完全厌氧消化工艺中进一步进行产甲烷阶段的处理，生成沼气。如有固体残余物，也需要适当处理，如进行固液分离后，固体部分可做进一步的稳定化处理或资源化利用。
   7. 系统维护:定期清理反应器内部，防止生物膜过度积累，确保传质效率；注意观察微生物活性和种群结构的变化，必要时进行污泥接种或调整操作条件以恢复微生物平衡。

   通过以上步骤，厌氧酸化工艺得以完成对有机废水的有效初级处理，不仅减少了污染物负荷，还可以将部分有机物转化为有价值的能源产品。

1. 厌氧酸化反应器在厌氧酸化工艺中的作用:
   1. 提供稳定的厌氧环境：反应器设计上要保证内部的密闭或微氧环境，抑制好氧微生物的活动，确保厌氧微生物能够正常生长和繁殖。
   2. 生物反应场所：反应器内填充有不同的介质（如填料、颗粒污泥等），这些介质为厌氧微生物提供了附着和生长的空间，形成生物膜或絮状污泥，加快有机物质的转化速率。
   3. 流态控制：根据不同类型的厌氧反应器（如升流式厌氧污泥床UASB、内循环厌氧反应器IC、厌氧折流板反应器ABR等），通过合理的设计可以控制废水在反应器内的流动模式，从而优化传质效率和微生物与废水的接触时间。
   4. 物理化学条件调控：反应器内部需要实时监控并调控温度、pH值、氧化还原电位、营养盐比例等参数，以适应不同种类厌氧微生物的最佳生存条件，并促进有机物向挥发性脂肪酸（VFAs）的高效转化。
   5. 分离功能：某些厌氧反应器还具有固液分离的功能，比如UASB反应器底部设有三相分离器，能有效分离出产生的沼气、上浮的颗粒污泥以及净化后的废水。

   厌氧酸化反应器是整个厌氧酸化工艺的心脏，通过有效的工程设计和运行管理，使得废水中的有机物质能在其中经过厌氧微生物的水解、酸化等一系列生化反应，最终达到减少污染、资源回收的目的。

   五、厌氧酸化反应器的构造的关键部分：

   1.主体结构：反应器本体一般采用混凝土、玻璃钢、不锈钢或聚丙烯（PP）等防腐蚀材料制作，以承受废水的腐蚀并保证结构的稳定性。

    

   2.进水和布水系统：进水管路和布水器用于均匀地将废水引入反应器底部，确保废水与微生物充分接触。布水方式可以是一管多孔、喷嘴分散或是专门设计的布水盘。

   3.反应区：反应区内填充有厌氧污泥或含有生物膜的载体，如固定床、流化床或悬浮床。载体材料可能是砾石、陶粒、塑料填料等，为微生物提供附着和生长的表面。

   4.三相分离器:对于如UASB反应器等特定类型，底部会有专门的三相分离器，将产生的沼气、上清液和污泥有效分离，防止沼气带走污泥，维持稳定的污泥床层。

   5.出水系统:反应器上部设置有出水槽或溢流堰，通过重力或泵抽取处理后的废水流出反应器，进入后续处理单元或直接排放。

   6.气体收集系统：收集和导出产生的沼气，通常包括气体收集罩、集气管路和储气设施，可能还配有气体净化和计量设备。

   7.温度控制设备：对于中温和高温厌氧反应器，可能需要安装加热和保温设施，确保反应器内部温度稳定在厌氧微生物的最佳活动范围。

   8. 检测与控制系统：包括pH值、温度、液位、气体压力等监测仪表和控制系统，用于实时监测反应器运行状态并自动或手动调整工艺参数。

   材质方面，反应器主体及内部构件常常采用耐腐蚀性强、抗老化性能好的材料，如不锈钢、碳钢（经过防腐处理）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、玻璃钢（FRP）等。这些材料的选择取决于具体的废水性质、处理工艺要求以及项目的预算和使用寿命需求。

1. 常见的厌氧酸化反应器类型：
   1. 升流式厌氧污泥床（UASB，Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor）：UASB反应器是一种高效的厌氧处理设施，其内含颗粒污泥，废水从底部进入，上升过程中与颗粒污泥充分接触，进行厌氧反应，顶部设置有三相分离器，分离出沼气、污泥和处理过的废水。
   2.内循环厌氧反应器（IC，Internal Circulation Reactor）： IC反应器是在UASB的基础上发展起来的，提高了处理能力和效率，通过内循环机制增强了微生物与废水的接触，强化了水解和酸化过程。
   3.厌氧折流板反应器（ABR，Anaerobic Baffled Reactor）： ABR通过设置多级折流板，使废水在多个隔室间缓慢流动，每个隔室内都发生厌氧反应，特别利于水解和酸化的逐级进行。
   4. 厌氧流化床（AFB，Anaerobic Fluidized Bed）：在厌氧流化床中，水流通过载有微生物的细小颗粒（如砂粒），形成流化状态，增强微生物与有机物的接触，提高了处理效率。
   5. 序批式反应器（CSTR，Continuous Stirred Tank Reactor）：全混式反应器在连续搅拌下，废水与微生物均匀混合，虽然不特指厌氧酸化，但在适当的条件下也可以用于厌氧酸化阶段。
   6. 厌氧接触反应器（ACP，Anaerobic Contact Process）： 这类反应器中，废水与高浓度的厌氧污泥充分混合接触，通过微生物作用进行水解酸化反应。
   7.厌氧滤池（Anoxic Filter）:通过填充物提供生物膜载体，废水在通过时，有机物质被生物膜上的微生物逐渐降解。

   这些反应器在具体应用时可以根据废水性质、处理要求以及场地条件等因素灵活选择和组合使用，以实现最优的废水厌氧处理效果。

七、厌氧酸化反应器基本的设计原则和维护：

1. 工艺选择：根据废水的特性（如有机物浓度、毒性、悬浮物含量等）选择合适的厌氧反应器类型，如UASB、IC、ABR、AFB等。

2. 容量与尺寸： 根据废水处理规模和预期的容积负荷计算反应器的体积，确保有足够的停留时间以完成水解酸化过程。

3. 布水系统：设计均匀、稳定的布水系统，确保废水与厌氧污泥均匀混合，避免短流或死区的出现。

4. 三相分离器设计：对于像UASB这样的反应器，设计高效的三相分离器至关重要，以分离出沼气、污泥和处理水，维持稳定的污泥床层。

5. 保温与温度控制：若为中温或高温厌氧反应器，要考虑保温措施和恒温控制系统，确保反应器内微生物活性不受温度波动影响。

6.缓冲容量设计：考虑废水的酸碱度变化，可能需要增加碱储备或设计合理的碱投加系统，以保持反应器内适宜的pH值。

7. 填料与挂膜材料：对于需要生物膜的反应器，选择合适填料以促进微生物附着生长，提高生物量和处理效率。

维护要点：

1. 负荷控制：根据废水特性适时调整有机负荷，避免过载运行导致酸化现象，定期检测并维持适宜的容积负荷和污泥负荷。

 

2. pH值与碱度管理:定期监测反应器内pH值，及时通过投加碱性物质如NaHCO3、Ca(OH)2等调节pH值，维持厌氧微生物的良好生存环境。

3. 温度监控: 对于中温或高温反应器，确保温度在微生物最佳活性范围内，冬季注意防冻，夏季注意散热。

4. 污泥管理：观察污泥颜色、气味、沉降性能等指标，保持足够数量和活性的厌氧污泥，必要时补充新污泥或接种优势菌种。

5. 营养盐补充：根据废水的营养比例情况，适时补充N、P等微量元素，确保微生物新陈代谢所需。

6.排泥与回流控制：定期排泥，控制污泥龄，保持污泥活性；如有必要，进行污泥回流以优化系统运行。

7. 故障排查与应急处理:当反应器出现异常时，迅速查明原因并采取相应措施，如酸化严重时暂停进水、加大碱投加、减少负荷等。

8. 日常监测与记录：定期测量和记录废水各项指标，如COD、BOD、VFA、pH、温度、氨氮等，依据数据调整运行策略。

通过精心设计和细心维护，厌氧酸化反应器能够长期稳定地运行，并达到理想的废水处理效果。

 

八、厌氧酸化反应器可以搭配的工艺和环节:

厌氧酸化反应器作为一种生物处理单元，通常在废水处理流程中占据前置或中间环节，与其他工艺配合使用，共同完成废水的高效处理。它可以搭配的工艺和所处环节包括但不限于：

1. 预处理环节：前置物化处理：在进入厌氧酸化反应器前，废水通常需要经过预处理，如格栅、沉砂、混凝沉淀、气浮等，去除悬浮物、油脂和其他可能影响厌氧反应器正常运行的大颗粒杂质。

 

2. 厌氧消化工艺的前端：厌氧酸化通常是整个厌氧消化过程的第一阶段，主要目的是将废水中的大分子有机物通过水解和酸化分解成小分子有机酸和醇类，从而提高废水的可生化性，为后续的产甲烷阶段做好准备。

3. 与厌氧消化联合使用：厌氧酸化反应器后可接续升流式厌氧污泥床（UASB）或内循环厌氧反应器（IC）等，进行产甲烷阶段，将产生的VFAs进一步转化为沼气和生物固形物。

4.与好氧处理联用：厌氧酸化反应器处理后的出水可以进入好氧活性污泥池或MBR膜生物反应器进行好氧生物处理，实现对有机物的深度降解和氨氮的硝化过程。

5. 高级处理环节：在深度处理之前，厌氧酸化可以作为反硝化或脱氮工艺的预处理步骤，为后续反硝化提供充足的有机碳源。

6.资源回收环节：厌氧酸化过程产生的沼气可通过气体收集系统收集，然后经过脱硫、脱水等工序后用于发电、供热或作为能源出售，实现能源回收。

7. 特殊处理工艺：在某些特定情况下，厌氧酸化还可与化学氧化、吸附、离子交换等其他非生物处理工艺结合使用，以处理特定类型的废水或达到特定的出水标准。

厌氧酸化反应器在污水处理工艺流程中是一个多功能且关键的组成部分，它的应用可根据废水特性、处理目标以及资源回收需求灵活配置，既可以独立运行，也可与其他多种生物或非生物处理工艺相互衔接，构建完整的废水处理系统。

九、厌氧酸化反应器和好氧酸化反应器的区别:

1. 运行环境

厌氧酸化反应器：在没有分子氧（O?）的条件下运行，依赖厌氧微生物进行有机物的降解。这些微生物能在无氧环境中通过一系列厌氧生化反应，将有机物分解为挥发性脂肪酸（VFAs）、醇、氢气（H?）和二氧化碳（CO?）等。

好氧酸化反应器：在有充足溶解氧（O?）的条件下运行，依靠好氧微生物将有机物分解为简单的化合物，如二氧化碳和水，同时也可能生成一些中间产物，如有机酸。

2. 微生物活动

厌氧酸化：主要涉及水解菌和发酵菌，通过水解和发酵过程，将大分子有机物分解为小分子有机酸。

好氧酸化：主要是好氧异养菌发挥作用，通过氧化途径，同样将大分子有机物转化为小分子有机物和二氧化碳，但过程中需要消耗氧气。

3. 能源消耗

厌氧酸化：不需要额外供氧，故能耗较低，而且有可能产生可再生能源——沼气。

好氧酸化：需要持续供给氧气，通常通过曝气等方式提供，因此能耗较高。

4. 处理效果

厌氧酸化:适用于高浓度有机废水的预处理，提高废水的可生化性，但不直接去除氮、磷等营养物质，且可能产生较多的有机酸。

好氧酸化:处理效率较高，可有效去除有机物和部分氮磷，同时可使废水的生物降解性增强，出水的可接受程度较高，但可能导致较高的运营成本。

5. 应用场合

厌氧酸化：广泛用于生活污水、工业废水、农业废水及食品加工废水等的预处理，以及沼气生产等资源化利用。

好氧酸化：多见于生活污水处理厂的生物处理环节，也适用于化工、制药等行业废水的后续深度处理。 

综上所述，两种酸化反应器在处理原理、微生物活性、能源消耗以及处理效果上均有显著差异，适用的废水类型和处理目标也因此有所不同。

十、判断厌氧酸化反应器是否发生酸化的方法：

1. pH值监测：当反应器内部的pH值显著下降，通常低于6.5，这往往是酸化开始的明显迹象，因为随着挥发性脂肪酸（VFAs）的积累，pH值会下降。

2. 挥发性脂肪酸（VFA）浓度：如果发现反应器消化液中VFA（如乙酸、丙酸等）浓度显著升高，说明水解酸化过程占优，产甲烷菌活性受到抑制，可能是酸化现象。

3.沼气产量与组成：沼气产量明显减少，沼气中甲烷含量降低，暗示产甲烷菌活动减弱，可能是由于酸化造成的。

4.有机物去除率：处理效率下降，表现为进水中的有机物去除率明显降低。

5. 碳酸盐碱度与总碱度的差值：碳酸盐碱度与总碱度之间的差值明显增加，表明体系中碱度正在被消耗，这也是酸化过程的特征之一。

6.污泥外观与性质：洗出的颗粒污泥颜色变浅、失去光泽，污泥活性降低，沉降性能变差。

7. 出水感官指标：反应器出水产生明显异味，这是由于有机酸及其他未完全转化的有机物质增多所致。

8.氧化还原电位（ORP）值：ORP值上升，反映出反应器内环境趋向氧化，产甲烷菌需要的还原性环境被破坏。

9.其他生物指标：可通过检测微生物群落结构的变化，如产甲烷菌的数量大幅度减少，产酸菌数量增加等，间接判断酸化状况。

通过综合以上各项指标的监测结果，可以准确判断厌氧反应器是否发生了酸化现象，并据此制定相应的恢复措施。一旦发现酸化趋势或已发生酸化，应立即调整运行参数，如降低负荷、调整pH值、补充碱度、加强污泥驯化等，以尽快恢复系统的正常运作。

十一、对厌氧酸化工艺产生的气体和污泥处理：

1. 沼气收集与利用：沼气主要由甲烷构成，是一种可再生能源。在处理过程中，通常会设立专门的气体收集系统，包括集气罩、管道网络和储气装置。收集到的沼气经过净化（去除硫化氢等有害成分）后，可以用于发电、供暖、烹饪或作为汽车燃料等。
   2.其它气体排放：对于VFAs、氢气、二氧化碳等非甲烷气体，一般在厌氧反应器内部进行再循环，通过微生物进一步转化为甲烷，或者在安全允许的条件下，通过排气口进行无害化排放。
   至于厌氧酸化处理工艺中产生的污泥，其处理方式包括：
   （1）污泥消化：在厌氧消化工艺中，一部分污泥会在厌氧条件下继续进行降解，剩余污泥会经历水解、酸化、产氢产乙酸和产甲烷四个阶段，最终剩余的污泥体积会大大减少，同时也能减少有机物含量，这部分污泥称为消化污泥。
   （2）污泥脱水：消化后的污泥还需要进行脱水处理，通过自然沉降、机械浓缩、化学调理和机械脱水等技术，减少污泥含水率，形成泥饼，便于后续处理或利用。
   （3）资源化利用:脱水后的污泥可以作为土壤改良剂、堆肥原料，或通过焚烧、热解等方式提取能源。部分国家和地区鼓励将沼渣（消化污泥）用于农田施肥，但必须符合相关法律法规对农用污泥的安全标准。
   （4）合规处置:如果不能进行资源化利用，污泥需通过填埋、干化等方式进行合规处置，确保不会对环境造成二次污染。

   总的来说，厌氧酸化工艺产生的气体和污泥都是可以进一步利用和处理的对象，通过合理的管理和技术手段，既实现了污染物的有效减排，又能够发掘出一定的经济效益和资源价值。

    

    

   十二、厌氧酸化工艺需要配备的设备单元:

   厌氧酸化工艺是一个较为复杂的生物处理过程，除了核心的厌氧酸化反应器之外，还需要一系列配套设备和辅助设施以保证整个工艺的顺畅运行。以下是一些常见的相关设备：

   1. 预处理设备：

   格栅：用于拦截大颗粒悬浮物和漂浮物。

   沉砂池或除砂设备：去除废水中的砂粒和其他密度较大的颗粒物。

   调节池：均化废水流量和水质，防止冲击负荷对厌氧反应器造成不利影响。

   初步沉淀池或混凝沉淀池：去除部分悬浮固体和胶体物质，提高废水的可生化性。

   2. 加热和冷却系统：温控设备：对于中温或高温厌氧反应器，需要配备加热和冷却设施以维持适宜的微生物活动温度。

   3.布水系统：均匀布水器或脉冲布水器：确保废水在厌氧反应器内均匀分布，避免局部过载或缺氧。

   4. 混合搅拌系统：有时为了保持反应器内污泥和废水的均匀混合，会设置低速搅拌设备。

   5. 三相分离器：在升流式厌氧污泥床（UASB）等反应器中，用于分离出产生的沼气、上清液和污泥，保持反应器内部的稳定运行。

   6. 沼气收集和处理系统：沼气收集管路、气柜、脱硫装置、燃烧设备或发电机等，用于收集、存储、处理和利用厌氧反应产生的沼气。

   7. pH调控系统：配置酸碱贮存罐和投加设备，以确保厌氧反应器内pH值稳定，防止酸化过度。

   8. 污泥处理和回流系统：污泥回流泵和管线，用于将底部污泥回流到反应器上部，维持生物量平衡。污泥脱水设备，如带式压滤机、离心脱水机等，用于后期处理产生的剩余污泥。

   9. 自动化控制系:温度、pH值、溶解氧、污泥浓度等传感器和控制器，以及自动阀门、电机等设备，实现工艺参数的实时监控和自动调节。

   10. 实验室分析设备：必要的实验室分析仪器，如COD测定仪、pH计、浊度仪、气体分析仪等，用于定期检测和调整工艺参数。

   这些设备共同构成了厌氧酸化工艺的整体运行框架，确保工艺的高效稳定运行，同时提高资源回收利用率和降低环境影响。

   十三、厌氧酸化处理焦化废水的工艺和步骤：

   1. 水解阶段：焦化废水中含有大量的复杂有机物，如酚类、多环芳烃、杂环化合物以及氨氮等，这些物质直接进行好氧生物处理难度较大。在厌氧酸化工艺中，首先通过水解菌的作用，将这些难降解的大分子有机物分解成小分子的有机酸、醇、酮、醛和氨等可溶性物质，从而改善了废水的可生化性。

   2. 酸化阶段：经过水解后的有机物质接着被发酵菌进一步转化为挥发性脂肪酸（VFAs）、醇类等，此过程伴随氢气（H?）和二氧化碳（CO?）的释放，同时降低废水的pH值。对于焦化废水而言，这一阶段有助于将那些稳定的、难以生物降解的有机物转变为容易被微生物代谢利用的有机酸类。

   3.改善后续处理效果：厌氧酸化预处理能够显著提高焦化废水的可生物降解性能，使得后续的好氧生物处理（如A/O、A2/O等工艺）更加高效。此外，通过厌氧过程，部分有机氮可以转化为氨氮形式，有利于后续的生物脱氮过程。

   4.稳定化与节能：由于厌氧过程不需要曝气供氧，所以能耗较低，而且在适宜的条件下，可以实现有机物的部分能量回收，例如在完整的厌氧消化过程中，会产生可燃性的沼气（主要成分是甲烷和二氧化碳）。不过，焦化废水的厌氧酸化工艺通常不追求沼气的产出，而是注重初步降解和预处理。

   总结来说，厌氧酸化工艺在焦化废水处理中起到关键的预处理作用，通过一系列生物化学反应，降低了废水毒性，提升了生物可利用性，为进一步深度处理打下了基础。同时，该工艺也有助于优化整体处理流程的经济效益和环境效益。

   十四、厌氧酸化反应器投加化学药剂时需注意：
   1. 人身安全防护：佩戴个人防护装备，如防护眼镜、口罩、手套和防护服，以防化学品溅出或蒸汽吸入对人体造成伤害。在通风良好的地方进行操作，避免化学品蒸气聚集导致中毒。
   
   2. 化学品的选择与配制：确保使用的化学药品与处理目标相符，且不对厌氧微生物产生抑制或毒性效应。例如，有些化学品可能会影响微生物活性，破坏厌氧酸化过程。正确计量和稀释化学品，遵循供应商提供的安全数据表（MSDS）和操作指南，防止过量投加导致反应器内环境剧烈变化。
   3.pH值调整：投加碱性或酸性药剂调整pH值时，应缓慢滴加并实时监测反应器内pH值变化，避免pH值突变对微生物造成冲击。使用强酸强碱时尤其小心，防止发生剧烈反应，同时注意不能将水直接加入浓酸或浓碱中。
   4. 储存与搬运：化学品应储存在指定的安全地点，远离火源，按照化学品的特性分类存放，避免互相接触引起反应。在搬运过程中，轻拿轻放，防止容器破裂泄漏。
   5. 应急措施：配备必要的应急设备，如洗眼器、急救包等，并了解正确的应急处置程序。发生化学品泄露时，应迅速按照应急预案进行处理，防止化学品扩散造成环境污染和人员伤害。
   6. 环保合规：确保化学药剂的使用符合当地的环保法规，投加后的废液需妥善处理，不得随意排放。

   在厌氧酸化反应器中投加化学药剂时，首要关注的是人员安全和环境保护，其次才是确保化学品对处理效果的正面影响。正确操作和谨慎处理化学品至关重要。

    

 

十五、评估厌氧酸化工艺处理效果的办法:

1. 水质指标监测：（1）化学需氧量（COD）去除率：比较进水和出水的COD值，计算去除百分比，这是衡量有机物降解效果的重要指标。（2）生化需氧量（BOD）去除率：对比BOD的变化，评估可生化有机物的降解程度。（3）总氮（TN）和总磷（TP）去除率：（4）对于含有氮、磷污染物的废水，考察其在厌氧酸化过程中的去除效果。（5）挥发性脂肪酸（VFA）浓度：正常运行的厌氧酸化反应器中VFA浓度应在一定范围内，过高可能意味着酸化失衡。

2. 污泥性能指标：污泥沉降性能：观察污泥的沉降速度和压缩性能，以反映微生物的活性和健康状况。污泥浓度和产气量：评估单位体积反应器内污泥的质量以及产生的沼气量，可间接反映厌氧过程的效率。

3. pH值和碱度：监测反应器内部的pH值变化，确保其在适宜的范围内（通常为6.5-8.0），过高或过低的pH值可能表示系统出现了问题，如酸化现象。 计算碳酸盐碱度与总碱度的差值，评估系统中酸碱平衡状况。

4. 气体成分分析：对产生的沼气进行成分分析，确认甲烷含量是否达标，这是评价厌氧消化产气效率的一个重要参考。

5. 微生物活性与种群结构：通过显微镜观测或分子生物学技术分析微生物活性和种群结构，以判断系统中厌氧菌的种类和数量是否合理，是否存在优势菌种。

6. 工艺稳定性：观察系统在不同季节、不同进水负荷条件下的运行稳定性，看其是否能在较长时期内保持稳定处理效果。

综合以上各方面数据和观察结果，可以全面评估厌氧酸化工艺的处理效果及其对后续污水处理流程的影响。同时，定期对处理效果进行评估也是优化工艺运行参数、改进处理效率和保障系统稳定运行的重要手段。

 

十六、厌氧酸化处理工艺应用范围和领域:

1. 工业废水：如食品加工废水、造纸废水、纺织印染废水、石油化工废水、制药废水、酒精废水、焦化废水等，这些废水中含有大量的难降解有机物，厌氧酸化可以有效进行预处理，提高其可生化性。

 

2. 生活污水：在部分污水处理系统中，厌氧酸化可用于生物处理的前端，将大分子有机物分解为小分子有机酸，从而提高后续好氧处理的效率。

3. 农业废水：例如养殖场废水、农田排水等，这些废水中有机物浓度高且含有丰富的氮、磷等营养物质，通过厌氧酸化可以回收能源（沼气）和减少有机物负荷。

4. 高浓度有机废弃物：如餐厨垃圾、市政污泥等，通过厌氧酸化可实现有机物的初步降解，同时获得可燃气体。

5. 高氨氮废水：厌氧酸化在一定程度上可以帮助氨氮的初步转化，为后续的生物脱氮过程奠定基础。

总体来说，厌氧酸化工艺主要适用于对高浓度、难降解有机废水进行预处理，降低后续生物处理负荷，以及能源回收。在设计处理工艺时，需要综合考虑废水的性质、处理目标以及经济效益等因素，有时会结合其他生物或物理化学处理方法，形成一套完整的废水处理方案。

 

十七、厌氧酸化处理过程中需要注意的问题：
1. 废水特性：了解废水的特性，包括有机物浓度、悬浮物含量、pH 值、温度等，以便选择合适的厌氧酸化反应器和操作条件。

2. 反应器设计：合理设计厌氧酸化反应器，考虑反应器的容积、进料方式、搅拌方式等，以保证废水在反应器内的均匀分布和良好的反应条件。

3. 微生物培养：厌氧酸化处理需要适宜的微生物种群，因此要注意微生物的培养和驯化，提供合适的营养物质和生长条件。

4. 温度控制：厌氧酸化反应对温度有一定要求，通常在中温或高温范围内进行，需要控制反应器内的温度，以维持微生物的活性和反应速率。

5. pH 值调节：保持适宜的 pH 值对厌氧酸化反应至关重要，一般需要根据废水的特性进行适当的 pH 值调节。

6. 负荷控制：避免过高或过低的负荷，过高的负荷可能导致反应器过载，影响处理效果，过低的负荷则可能影响反应器的稳定性和经济性。

7. 沼气安全：沼气是厌氧酸化过程中的副产物，需要注意沼气的收集、处理和安全排放，防止沼气积聚引发危险。

8. 监测与控制：定期监测废水的各项指标，如有机物浓度、pH 值、温度等，以及沼气产生量和成分，根据监测结果进行工艺参数的调整和优化。

9.污泥管理：合理处理和处置厌氧酸化过程中产生的污泥，避免污泥积累对反应器的影响。

10.腐蚀与防腐：厌氧酸化反应器可能面临腐蚀问题，需要采取适当的防腐措施，延长设备的使用寿命。

这些问题的注意和解决有助于确保厌氧酸化处理过程的顺利进行和良好的处理效果。操作中，还需要根据具体情况进行详细的工艺设计和操作管理。制定最准确的工艺处理方案。