沼氣工程厭氧降解三階段沼氣工程厭氧降解三階段沼氣工程厭氧降解三階段

沼氣工程做為養(yǎng)殖糞污處理的重要環(huán)節(jié)，對(duì)后期生化處理的影響巨大。它的作用是在厭氧池內(nèi)，通過(guò)厭氧菌將糞污中的有機(jī)物水解、酸化和甲烷化，大量去除廢水中的有機(jī)物，提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理。

高分子有機(jī)物的厭氧降解可分為如下三個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵（酸化）階段、產(chǎn)甲烷階段。質(zhì)詢陳

（1）水解階段

水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程

糞污中高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過(guò)細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)?階段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如，纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被*分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。

（2）發(fā)酵（酸化）階段

上述的水解產(chǎn)物開始進(jìn)入微生物細(xì)胞，在胞內(nèi)酶的作用下，進(jìn)一步將它們分解成小分子化合物，如低級(jí)揮發(fā)性脂肪酸、醇、醛、酮、酯類、中性化合物、氫氣二氧化碳、游離狀態(tài)氨，硫化氫等，其中主要是揮發(fā)性酸，乙酸比例zui大，約占80%，故此階段稱為產(chǎn)酸階段。參與這一階段的細(xì)菌統(tǒng)稱為產(chǎn)酸菌。

這一階段產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時(shí)，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此，未酸化的廢水在厭氧處理時(shí)產(chǎn)生更多的剩余污泥。

水解階段和產(chǎn)酸階段是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，可統(tǒng)稱為不產(chǎn)甲烷階段，參與此階段的細(xì)菌統(tǒng)稱不產(chǎn)甲烷菌。這個(gè)階段是在厭氧條件下，經(jīng)多種微生物的協(xié)同*，將原料中的碳水化合物（主要是纖維素和半纖維素）、蛋白質(zhì)、脂肪等分解成小分子化合物，同時(shí)產(chǎn)生二氧化碳和氫氣，這些都是合成甲烷的基質(zhì)。因此，可以把液化和產(chǎn)酸階段看成是原料加工階段，將復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可供產(chǎn)甲烷細(xì)菌利用的基質(zhì)，如甲酸、乙酸、丙酸等。其中乙酸就是脂肪、淀粉和蛋白質(zhì)發(fā)酵后生成的一種副產(chǎn)物。甲烷大部分是在發(fā)酵過(guò)程中由乙酸形成的，所以水解與產(chǎn)酸階段為大量產(chǎn)生甲烷奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（3）產(chǎn)甲烷階段：

這一階段中，產(chǎn)氨細(xì)菌大量繁殖和活動(dòng)，氨態(tài)氮濃度增高，揮發(fā)酸濃度下降，為甲烷菌創(chuàng)造了適宜的生活環(huán)境，產(chǎn)甲烷菌大量繁殖。產(chǎn)甲烷菌利用簡(jiǎn)單的有機(jī)物、二氧化碳和氫等合成甲烷。在這個(gè)階段中合成甲烷主要有三種途徑

由醇（甲醇、乙醇）和二氧化碳形成甲烷。

由揮發(fā)性酸（乙酸、丁酸）和二氧化碳生成甲烷。

由二氧化碳與氫氣形成甲烷。

綜和上述，沼氣發(fā)酵的三個(gè)階段是相互連接、交替進(jìn)行的，它們之間保持動(dòng)態(tài)平衡。在正常情況下，有機(jī)物質(zhì)的分解消化速度和產(chǎn)氣速度相對(duì)穩(wěn)定。如果平衡被破壞，就會(huì)影響產(chǎn)氣。若液化階段和產(chǎn)酸階段的發(fā)酵速度過(guò)慢，產(chǎn)氣率就會(huì)降低，發(fā)酵周期就變長(zhǎng)，原料分解不*，料渣就多。但如果前兩個(gè)階段的發(fā)酵速度過(guò)快而超過(guò)產(chǎn)甲烷速度，則會(huì)有大量的有機(jī)酸積累起來(lái)，出現(xiàn)酸阻抑（即發(fā)酵原料酸化），也會(huì)影響產(chǎn)氣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)“酸中毒”而不能產(chǎn)生沼氣（ CH4 ）。

經(jīng)過(guò)這三個(gè)階段的處理，廢水中的高分子有機(jī)物分解為小分子，降低了后續(xù)生物處理的生物負(fù)荷，并提高其生化性。