1、兩相厭氧工藝的研究進展摘要：傳統的厭氧消化工藝中,產酸菌和產甲烷菌在單相反應器內完成厭氧消化的全過程，由于二菌種的特性有較大的差異,對環境條件的要求不同,無法使二者都處于最佳的生理狀態,影響了反應器的效率。1971年Ghosh和Poland提出了兩相厭氧生物處理工藝1，它的本質特征是實現了生物相的分離，即通過調控產酸相和產甲烷相反應器的運行控制參數，使產酸相和產甲烷相成為兩個獨立的處理單元，各自形成產酸發酵微生物和產甲烷發酵微生物的最佳生態條件，實現完整的厭氧發酵過程，從而大幅度提高廢水處理能力和反應器的運行穩定性。(1) 兩相厭氧消化工藝將產酸菌和產甲烷菌分別置于兩個反應器內，并為它們提供了

2、最佳的生長和代謝條件,使它們能夠發揮各自最大的活性,較單相厭氧消化工藝的處理能力和效率大大提高。Yeoh對兩相厭氧消化工藝和單相厭氧消化工藝進行了對比實驗研究。結果表明：兩相厭氧消化系統的產甲烷率為0.168m3CH4/(KgCODCrd),明顯高于單相厭氧消化系統的產甲烷率0.055m3CH4/(KgCODCrd)。(2) 反應器的分工明確,產酸反應器對污水進行預處理,不僅為產甲烷反應器提供了更適宜的基質,還能夠解除或降低水中的有毒物質如硫酸根、重金屬離子的毒性,改變難降解有機物的結構,減少對產甲烷菌的毒害作用和影響,增強了系統運行的穩定性。(3) 產酸相的有機負荷率高,緩沖能力較強,因而沖

3、擊負荷造成的酸積累不會對產酸相有明顯的影響,也不會對后續的產甲烷相造成危害,提高了系統的抗沖擊能力。(4) 產酸菌的世代時間遠遠短于產甲烷菌,產酸菌的產酸速度高于產甲烷菌降解酸的速率4,5,產酸反應器的體積總是小于產甲烷反應器的體積。(5) 兩相厭氧工藝適于處理高濃度有機污水、懸浮物濃度很高的污水、含有毒物質及難降解物質的工業廢水和污泥。2 兩相厭氧工藝的研究現狀21 反應器類型從國內外的兩相厭氧系統研究所采用的工藝形式看，主要有兩種：第一種是兩相均采用同一類型的反應器,如UASB反應器,UBF反應器,ASBR反應器,其中UASB反應器較常用。第二種是稱作Anodek的工藝，其特點是產酸相為接

4、觸式反應器（即完全式反應器后設沉淀池，同時進行污泥回流），產甲烷相則采用其它類型的反應器6。王子波、封克、張鍵采用兩相UASB 反應器處理含高濃度硫酸鹽黑液,酸化相為8.87L 的普通升流式反應器,甲烷相為28.75L 的UASB反應器,系統溫度(35±1)。當酸化相進水COD 為(6.77111.057)g/ L ,SO42-為(5.6488.669) g/ L,pH 值為5.5 時,整個系統COD去除率平均值為74.42 %，系統對負荷的沖擊有較強的耐受能力7。SHI-YILUN等采用兩相UASB處理葡萄糖配水，OLR可達到54gCOD/ （L·d），CH4占沼氣的90

5、%，COD去除率為85%8。張振家、王太平、谷成采用兩相UASB 反應器處理糖蜜酒精糟液，試驗結果表明：系統對廢水中有機物及硫酸鹽均有良好的去除效果，酸化反應器對SO42- 去除率達到70%以上 9。胡鋒平在常溫25采用兩相UBF 反應器對養雞場離心廢水進行處理,結果表明: 進水CODcr為18300mg/L , 系統容積負荷17.26 kgCOD/（m3·d）, 水力停留時間25.47 h, CODcr去除率為76.13% ,BOD5 去除率為87.76% , 產氣率為0.410m3/kgCODcr10。HBouallagui等采用兩相ASBR反應器處理果蔬廢水（FVW），COD去

6、除率達96%，出水COD小于1500mg/L，可溶性SCOD小于400 mg/L，產烷產率為每320L/ KgCOD11。孫劍輝、倪利曉采用的工藝為Anodek，他們將鐵屑為填料的UBF 反應器作酸化相、以UASB 反應器作甲烷相，處理Zn5 - ASA 醫藥廢水。實驗結果表明:此系統在UBF 與USAB 的HRT 分別控制在5.95 h 和11.43 h 時,UBF 與UASB 的OLR(以COD 計) 分別高達58.44 和17.01 kg/ (m3·d) ,對SCOD和BOD5 的總去除率分別達90 %和95 %左右,具有系統運行穩定、處理效率高等優點 12。22 相分離的方法

7、（1）物理化學法 在產酸相中投加甲烷菌的選擇性抑制劑（如氯仿，四氯化碳等）來抑制產甲烷細菌的生長，或向產酸反應器中供給一定量的氧氣，調整反應器內的氧化還原電位，利用產甲烷菌對溶解氧和氧化還原電位比較敏感的特點來抑制其在產酸相反應器中生長；或將產酸反應器pH調在較低水平（5.5-6.5之間），利用甲烷要求中性偏堿的的條件來保證產酸菌在產酸反應器占主導地位；或采用通透有機酸的半透膜，使產酸相的末端產物只有有機酸才能進入后續的產甲烷反應器，從而實現產酸相與產甲烷相分離。 (2) 動力學控制法產酸菌和產甲烷菌在生長速率上存在很大的差異13，產酸菌的生長速率快，其世代時間短，一般在1030min，而產甲

8、烷菌的世代時間在46d，因此控制反應的水力停留時間在一個較短的范圍內，可以使產甲烷菌來不及在產酸相反應器停留就被水流帶入產甲烷反應器。通過動力參數(如有機負荷率、停留時間等)14的調控實現產酸菌和產甲烷菌的有效分離。實驗中最廣范的應用就是將第一種方法的調pH與第二種方法結合起來，這樣使較低的pH對產甲烷菌產生一定的抑制性，同時該反應器的HRT很短，相應的SRT也較短，使得世代時間較長的甲烷菌難以在其中生長起來。 3 兩相厭氧工藝的發展方向（1）針對不同的水質并結合各種新型高效厭氧反應器的特點進行產酸相和產甲烷相的組合成為新的研究方向。進入90 年代,如文獻15中所用的產酸反應器就是一種專利產品

9、,處理效果很好;文獻16中用填充床酸化反應器+UASB甲烷化反應器有效地處理了啤酒廢水和抗生素廢水; 針對水解反應器HUSB和顆粒污泥膨脹床EGSB優缺點的互補,文獻17中將二者組成兩相工藝成功地處理了懸浮性固體含量高的城市污水。（2）溫度兩相厭氧工藝1，是最近IOWA大學正在研究的一種新的兩相厭氧工藝，它將高溫厭氧消化和中溫厭氧消化組合成一個處理工藝，可以充分發揮高溫發酵速率快和去除致病菌能力強以及中溫發酵所具有的能量需求低和出水水質好的優勢。KAISER等人研究的溫度兩相厭氧生物濾池（TPAB）工藝是一種新的高速厭氧處理系統，它由一個高溫厭氧生物濾池和一個中溫厭氧濾池串聯而成，能夠形成一個

10、具有兩個溫度段和兩相的厭氧生物處理系統。在相同的HRT和有機負荷下溫度兩相系統的運行效果要比單級的厭氧濾池好。LUGBA等人也研究了溫度兩相厭氧工藝處理乳制品廢水的可行性。（3）一體化兩相厭氧反應器的研究也是兩相厭氧反應器的一個研究方向，通過反應器內部結構的精密設計，在同一反應器內形成產酸相、產甲烷相的合理搭配，在實現兩相分離，消除二者之間制約作用的基礎上，增強二者之間的互補、協同作用。反應器一體化的設計使得設備投資減少，節省工程占地。4 結語兩相厭氧消化工藝為產酸菌和產甲烷菌提供了最佳的生理環境18,發揮了它們各自最大的活性,因而具有比單相厭氧消化工藝更高的處理能力和處理效率,有深入研究和推

11、廣應用的價值。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 o

12、f 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 ind

13、exes 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; ev

14、aluating indexes兩相厭氧消化系統(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。該技術與其他新型厭氧反應器不同的是，它并不著重于反應器結構的改造，而是著重于工藝的變革。兩相厭氧技術的研究將促進國內厭氧技術的發展，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、靠稀釋廢水的技術局面，是廢水厭氧生物處理的一個技術飛躍。1 兩相厭氧消化的原理傳統的應用中，產酸菌和產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

15、是由于兩種微生物在生理學、營養需求、生長速度及對周圍環境的敏感程度等方面存在較大的差異。在傳統設計應用中所遇到的穩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反應器中，使產酸菌和產甲烷菌各自在最佳環境條件下生長，這樣不僅有利于充分發揮其各自的活性，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，增加運行穩定性的目的。從生物化學角度看，產酸相主

16、要包括水解、產酸和產氫產乙酸階段，產甲烷相主要進行產甲烷階段。從微生物學角度，產酸相一般僅存在產酸發酵細菌，而產甲烷相不但存在產甲烷細菌，且不同程度存在產酸發酵細菌2。2 相分離的優勢及方法相分離的實現，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）可以提高產甲烷相反應器中產甲烷菌的活性；2）可以提高整個處理系統的穩定性和處理效果。厭氧消化過程中產生的氫不僅能調節中間代謝產物的形成，也能調節中間產物的進一步降解。兩相厭氧生物處理系統本質的特征是相的分離，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兩大類菌群的生理生化特征差異來實現的。目前主要的相分

17、離的技術可以分為物理化學法和動力學控制法。管運濤等3采用傳統兩相厭氧工藝與膜分離技術相結合的系統(MBS)處理有機廢水的研究結果表明：系統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CODCr60008000mg/L反應條件下二次啟動。經過33d的運行，兩段厭氧處理CODCr去除率累計達85以上，出水CODCr為400800mg/L。試驗結果表明，甲烷

18、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，便能很好達到兩相分離的目的。樊國鋒等6以蔗糖為基質，采用連續進水的方式，研究兩相UASB反應器的相分離。結果表明，控制酸化相pH值為5.506.00，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28mm，污泥濃度為73.61kg/m3，COD去除的產氣率740.0ml/g，COD容積負荷為20.82kg/(m3·d)；產甲烷相顆粒污泥直徑為13mm，污泥濃度為53.73kg/m3，COD去除的產氣率614.4ml/g，COD的容積負荷為19.91 kg/(m3·d)。兩相UASB反應器的COD總去除率

19、達93.3%，COD容積負荷為20.82kg/(m3·d)。Beccari M等7在產酸相和產甲烷相中，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，實現了部分相的分離。產酸相中主要為產酸菌以及少數的氫營養產甲烷菌。同時，產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（1）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（020）、中溫（2042）和高溫（4275）。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。溫度對產酸過程的影響不是很大，對產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

20、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9、中溫中溫系統10、高溫中溫系統11和中溫高溫系統。（2）pH值產甲烷菌的最適宜pH范圍是6.87.2，而產酸菌則需要偏低一點的pH。傳統厭氧系統通常維持一定的pH，使其不限制產甲烷菌生長，并阻止產酸菌（可引起VFA累積）占優勢，因此必須使反應器內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厭氧消化過程中局部酸化區域的形成。而在兩相厭氧系統中，兩相分別采用不同的pH，以便使產酸過程和產甲烷過程分別在最佳的條件下進行，pH的控制對產甲烷階段

21、尤為重要。（3）HRT最大去除效率經常是通過操作保證產酸段短的水力停留時間（HRT）從而防止產甲烷菌的生長來實現的。這個過程主要是通過調整水力停留時間來實現的，而不是微生物的量12。（4）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甲烷菌產生嚴重的抑制作用。主要是硫酸鹽還原菌（sulphate reducing bacteria, 簡記SRB）和產甲烷菌存在明顯的基質競爭，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對產甲烷有毒害作用。SRB對環境的適應能力強于產甲烷菌，產酸相中SRB含量比產甲烷菌高23個數量級，用兩相厭氧消

22、化工藝處理含硫酸鹽廢水時，在產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甲烷菌的抑制作用，使SRB和產甲烷菌都能發揮很好的活性。（5）難降解有機物Komatsu等13人研究了脂類物質對兩相厭氧系統的抑制作用。結果發現，脂類可以在一個兩相厭氧濾池系統得到滿意的降解，而在單相系統中其降解就相對較差。（6）毒性物質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。結果發現產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。同時發現，相的分離并沒有對產甲烷UASB反應器提供任何保護作用。所有的金

23、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（recycle）、污泥停留時間和營養需求等。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，郭養浩（1997）對兩相厭氧消化系統中影響反應器內微生物群系的生態平衡、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分類影響反應器內微生物生態平衡的參數 影響微生物本征活性的參數 影響

24、反應器宏觀行為的參數 進料組成（底物可利用性，抑制物質的存在） 進料組成（底物降解難易程度，可利用性，抑制物質的存在） 酸化反應器結構與體積 進料堿度（維持甲烷菌適宜的pH條件） 進料濃度 甲烷化反應器結構與體積 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生態平衡） 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，床層穩定性）     操作溫度（物料粘度，顆粒內分子擴散速

25、度） 注：參數屬性：處理對象特性；反應器結構參數；反應器操作參數3.2 評價指標（1）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是一些短鏈有機酸的濃度，即揮發性脂肪酸（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，在沒有甲烷產生下，進水的有機物質被降解為VFA和其他次要的發酵產物。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）

26、8。式中，出水揮發酸濃度（以醋酸計，mg/L）；進水揮發酸濃度（以醋酸計，mg/L）；進水COD（mg/L）；VFA的COD當量系數，見表3。（2）消化效率的評價參數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實際出水濃度基礎上，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/

27、kgCOD。通過測定氣體的產量和成分，甲烷的體積就可以得出15。5 兩相厭氧生物處理系統的應用應用兩相厭氧處理潛在的優勢在于：更好的控制酸化階段和產甲烷階段，減少了反應器體積，較高的懸浮物去除效率，增強產酸微生物生長而不影響產甲烷菌，第二相中更高的產甲烷活性。此外，第一相可能產生的產甲烷菌有毒物質（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點，使它具有廣泛的使用范圍2。（1）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，因單相反應器中產酸速率遠大于產甲烷速率而導致厭氧系統pH迅速下降，是反應器中生態系統

28、崩潰2,16。（2）眾多研究顯示，兩相厭氧系統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化為揮發性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，簡稱VFA），并在第二個反應器中轉化為甲烷。有關研究表明，最終產生的VFA的組分分布特征（即不同產酸發酵類型）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（UASB、接觸厭氧等）的取代技術。橄欖油廢水（OME）20屬季

29、節性排放、地區分散性高濃度有機廢水，且含有難生物降解或產甲烷抑制性底物：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（two-reactor system with partial phase separation）處理該種廢水。在產酸相中得到不飽和LCFAs到棕櫚酸近乎定量的生物轉化，因此大大降低了產甲烷相中脂類對產甲烷菌的抑制作用。并認為部分相分離的兩相系統可以應用于含脂類廢水的厭氧處理。（4）適合處理有毒性的工業廢水，許多工業有機廢水中含有濃度較高的硫酸鹽、苯甲酸、氰、酚等成分，由于產酸菌能改變毒物的結構或將其分解，使毒性減弱甚至消失，故能

30、有效地消除毒物對產甲烷菌的抑制作用21-23。（5）處理固體含量很高的農業有機廢棄物或城市有機垃圾等。兩相厭氧消化系統的應用，主要用于沼氣的制?。何鬯Ｓ辔勰嗟奶幹谩⒊鞘泄腆w廢物處理、工業廢物及泥漿、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。（6）兩相厭氧技術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在環境溫度下處理城市污水的可行性研究。試驗證實，不完全分相是產甲烷菌的顆粒化、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物質（N、P），后續處理可以

31、通過濕地處理達標排放。研究指出，該技術具有技術及經濟潛力，尤其適用于熱帶或溫帶地區、經濟欠發達國家，在不久的將來得到普及。7 兩相厭氧生物處理技術的研究現狀兩相厭氧生物處理技術的研究，早期主要集中在應用動力學控制法實現相分離方面，所以采用的試驗裝置多為完全混合反應器。20世紀80年代，從產甲烷階段為限速步驟出發，從微生物、動力學角度開展研究，尋求系統高效處理的條件30-32。從國內外的兩相厭氧系統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，一種是產酸相為接觸式反應器，產甲烷相采用UASB反應器。任南琪和王寶貞（1994）33開發的CSTR-IC兩相厭氧生物處理工藝，通過控

32、制水力停留時間或有機負荷能夠成功地實現相分離。20世紀90年代，產酸相的研究工作集中在對末端發酵產物的分析，其主要目的是探討產酸相的末端產物對產甲烷相反應器運行特性的影響，研究產甲烷相的運行穩定性。任南琪等33,34在研究中發現了一種新型發酵類型乙醇型發酵，研究結果顯示，在正常厭氧條件下的ORP（-400-150mV）范圍內，pH4.04.5往往發生乙醇型發酵；pH4.55.0常發生丁酸型發酵，但也可發生乙醇型發酵；pH5.0左右時，發生混合酸型發酵；pH5.5左右發生丙酸型發酵；pH6.0以上往往發生丁酸型發酵。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

33、的出現，如何針對不同的水質（如含硫酸鹽有機廢水35）并結合各種新型高效厭氧反應器的特點進行產酸相和產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)。采用預調堿工藝，兩相消化系統運行正常，可高效地處理釀酒廢水。在進料COD濃度10007000mg/L、COD負荷40kg/(m3·d)時，出料COD濃度小于200mg/L，對抗生素生產廢水也有較好的處理效果。周雪飛和任南琪

34、等37開發研制的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)；SO42-絕對值濃度為1325mg/L，COD/SO42-比值最低達到3時，反應器對各種抑制物質和沖擊負荷均表現出很好的適應性。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處理食品固廢中氨的去除，并得到較高的沼氣產量和甲烷含量。國外方面，Arsov R.等40采用兩相厭氧技術處理生活污水，研究發現兩相均遵循Monod動力學

35、，通過控制酸相適當的水力條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構的設計以及在沿海區域實踐應用的可行性。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的選擇性工藝。Von Sachs Jürgen等42開發了控制兩相厭氧中產甲烷相的控制系統，用于兩相厭氧處理抑制性廢水的檢測和控制。系統基于產甲烷相進水VFA（可以計算出理論甲烷氣產量）和實際甲烷產量，通過控制產甲烷相進水來調節兩相系統。Kraemer Jeremy T.等43用出水回流式兩相厭氧反應器發酵制氫，試驗發現：出水循環可以降低因控制pH值所需要的40

36、的堿度，要得到較高的H2產量，采用高濃度廢水更有挑戰性，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研究鉬酸鹽（MoO42-）是否可以作為厭氧反應器中硫酸鹽降解菌的抑制劑時，發現鉬酸鹽對硫酸鹽的降解及甲烷的產量均有影響，而且VFA的主要成分由乙酸變為丁酸。進一步研究顯示，一旦停止鉬酸鹽的投加，SRB可以完全恢復，產甲烷菌（MPB）卻不能。從而得到結論：鉬酸鹽對SRB是抑制性的，對MPB是殺滅性的，產酸菌最先適應鉬酸鹽。Guerrero L.等7采用連續攪拌反應器研究富含有機懸浮固體及蛋白質的廢水的厭氧水解和酸化。試驗廢水取自魚肉加工廠（30

37、120gCOD/L，540gVSS/L，蛋白質1030g/L），首先研究了攪拌對生物降解能力的影響，在此基礎上，對水解酸化階段在溫度和pH值方面進行了優化。在不添加任何營養物質、pH7.27.7、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，蛋白質去除率80。即便在很短的停留時間下，絕大多數蛋白質轉化為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（1517gTN/L），這表明很高的自由氨的濃度（高達0.66gN/L在37，1.64gN/L在5

38、5），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甲烷反應器的穩定運行。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（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，隨著現代環境微生物學的發展，現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域47-4

39、9。8 兩相厭氧技術展望眾多實踐經驗證實，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上的脫氮、脫硫改進工藝的研究、針對產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。任南琪等已經開始研究產酸相生物制氫，并有所進展，該技術的解決將大大緩解當前的能源短缺的現狀。參考文獻1 Pohland FG, Ghosh S. Development in anaerobic stabilization of organic wastes. The two- phase concept. Environ Lett, Vol: 1, Issue: 4, 1971, p 255-66.2 呂炳南，陳志強主編. 污水生物處理新技術.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2005.3 管運濤，蔣展鵬，祝萬鵬，陳中潁等. 兩相厭氧膜生物系統處理有機廢水的研究.環境科學,1998.19(6): 56-59.4 Li Dong-Wei, Li Wei-Min, Zhang Xian-Xian. Engineering design of