废水技术简报
厌氧塘
概述
厌氧塘是一个深蓄水、基本上没有溶解氧、在厌氧条件反应的池塘。这个工艺一般需要深的土制凹地,使用这样的池塘作为厌氧预处理系统。
厌氧塘不需要爆气、加热、或搅拌。厌氧塘的一般深度要大于8英尺，或者更深，这样的深度能减少地表氧气扩散的影响,使厌氧条件下才能更有利。在这方面,厌氧塘不同于好氧或兼性塘, 厌氧塘工艺类似于一个单级未加热的厌氧消化工艺，除了厌氧塘在一个开放的土制的凹地。此外,传统的消化器通常用于处理工艺中的污泥稳定,而厌氧塘通常用于原废水的预处理。预处理包括可沉降固体的分离,固体的消解和液体部分的处理。
厌氧塘通常用于两个主要的用途: 1)高强度工业废水的预处理。
2)市政污水的预处理过程是初步沉淀悬浮的固体颗粒物。
厌氧塘尤为有效作为高强度有机废水的预处理。应用包括工业废水和农村社区,大量的的有机负荷是来源于工业。生化需氧量(BOD)的去除率可达60%。由于残留高水平厌氧副产物，所以其出水不能直接排放。厌氧塘在很多情况下不适用,因为土地需求、环境条件的敏感性,和恶臭。此外,厌氧过程可能需要长的停留时间,特别是在寒冷的气候条件下,厌氧细菌在低于15°c的情况下不起作用,厌氧塘并不广泛用于美国北部的市政污水处理。
工艺
厌氧塘是一个很深的土制凹地，它有足够的容积，用来沉降可沉降的固体,消化污泥和厌氧降解一些可溶性有机基质。原废水进入池塘底部并且与污泥层中的活性微生物质进行混合。厌氧条件下, 除了浅表层剩余的未消化的油脂和浮渣外，其他的都比较集中,有时曝气是为了控制表面的气味。如果不提供表面曝气，将会开发不透水的地层，地层把气味和热量保留下来。排水管道位于进水管道对面附近。
出水不适合排放到受纳水体中。紧随其后的需氧厌氧塘或兼性厌氧塘以提供必要的治理。
厌氧塘通常置于粗格栅之后，并有一个巴歇尔水槽来记录流入氧化塘中的流量。有盖的可以用来捕获和收集工艺中产生的甲烷气体，可用于其他地方,但这不是一个常见的做法。
微生物学
厌氧微生物在没有溶解氧的情况下可以将有机物质转化成稳定的产物，如二氧化碳和甲烷。降解过程包括两个独立但相互关联的阶段:酸形成和甲烷生产。
在酸形成阶段,细菌将复杂的有机化合物(碳水化合物、脂肪、蛋白质)转化成简单的有机化合物主要有短链挥发性有机酸(乙酸、丙酸、乳酸)。厌氧细菌参与的这个阶段称为“产酸”,分为非产甲烷微生物。 在这个阶段,几乎没有的化学需氧量(COD)或生物需氧量的减少,因为许多微生物可以利用短链脂肪酸、醇等,从而产生氧气需求。
甲烷生产阶段涉及一个中间步骤。首先,细菌将短链有机酸转化成乙酸、氢气、和二氧化碳，这中间的过程称为产氢产酸阶段随后,一些称为“产甲烷”的严格厌氧产甲烷细菌微生物)将乙酸、氢气、甲烷和二氧化碳转化为天然气(甲烷)，通过两个主要的途径完成的，这个过程称为甲烷生成。在这阶段,会出现废物稳定时,就代表的甲烷气体的形成。这两个主要的途径甲烷形成:
1) 醋酸分解形成甲烷和二氧化碳: CH3COOH——＞CH4 + CO2 2) 二氧化碳,氢气形成甲烷: CO2 + 4H2——＞CH4 + 2 H2O 相平衡
当系统工作正常时,这两个降解阶段同时发生动态平衡。即挥发性有机酸是转化为甲烷的速率与复杂的有机分子形成这些有机酸的速率是相同的。基质浓度和温度小范围的变化都会给产甲烷菌的生长速率和代谢速率带来不利的影响, 但是产酸菌的活动可以忍受宽范围的条件。工艺受到冲击负荷或温度压力波动影响时, 产甲烷菌的活动就会比产酸菌慢，整个机制就会出现不平衡，中间产物有机酸的积累会导致pH下降。结果,产甲烷菌进一步抑制导致这个过程因没有采取正确的措施最终失败。为此,产甲烷阶段是限速步骤的和不可被抑制的条件。厌氧塘的设计工作,它必须基于这些微生物的限制特点。
建立和维持相平衡
系统必须在产甲烷菌性能的条件下运行。理想情况下,温度应该维持在2510年),这取决于惰性材料的数量和温度。每年的污泥深度应该是确定的。表1描述了甲烷形成的最优和最差的反应范围。除了反应速率外这些特定的范围将减小甲烷的形成速率。
成本
一个厌氧塘于成本有关的主要构造是土地的成本,土方工程的附属物,需要的服务设施,开挖成本。在成本中路堤,压实、衬里、便道和管道和泵也需要被考虑，运行成本和电力需求的费用是最小的。
表格3 设计标准
准则 范围
最佳水温（c） 30-35市政工程 PH 6.6-7.8 有机负荷 0.0418.7磅/发生/ d((温度)
反应时间 1到50天(温度) 表面积 0.2-0.8公顷
深度 2.4-6.0米（8-20英尺） 来源:梅特卡夫&艾迪,Inc .,1991。
表4 五日生化反应的时间和温度
温度(deg.C) 反应时间（d） BOD 还原（%） 10 5 50 10-15 4-5 30-40 15-20 2-3 40-50 20-25 1-2 40-60 25-30 1-2 60-80 资料来源:世界卫生组织,1987年。
