一、厭氧的四階段理論

1、水解階段

水解過程是指複雜的固體有機物在水解酶的作用下被轉化為簡單的溶解性單體或二聚體。微生物無法直接代謝碳水化合物（如澱粉、木質纖維素等）、蛋白和脂肪等生物大分子，必須先降解為可溶性聚合物或者單體化合物才能被酸化菌群利用。

澱粉在澱粉酶作用下被水解成麥芽糖、葡萄糖和糊精。纖維素是由糖苦鍵結合成纖維二糖再聚合而成的，在多種纖維素酶的協同作用下水解成糖。由于自然狀态下的纖維素一般都與木質素結合成高度聚合狀态，以抵抗微生物的分解，所以纖維素降解是沼氣發酵限速步驟之一。

蛋白質是植物合成的一種重要産物，它在蛋白酶作用下肽鍵斷裂生成二肽和多肽，再生成各種氨基酸。脂肪首先在脂肪水解酶的作用下水解為長鍊脂肪酸及甘油，甘油在甘油激酶催化下生成憐酸甘油，繼而被氧化為憐酸二輕丙酮，再經異構化生成磷酸甘油酸，經糖酵解途徑轉化為丙酮酸，最終進入糖酵解途徑實現徹底氧化及利用。

2、酸化階段

産酸發酵過程是指将溶解性單體或二聚體形式的有機物轉化為以短鍊脂肪酸或醇為主的末端産物。這些水解成的單體會進一步被微生物降解成揮發性脂肪酸、乳酸、醇、氨等酸化産物和氫、二氧化碳，并分泌到細胞外。

産酸菌是一類快速生長的細菌，它們傾向于生産乙酸，這樣能獲取最高的能量以維持自身生長。末端産物組成取決于灰氧降解條件、底物種類和參與生化反應的微生物種類同時氨基酸的降解首先通過氧化還原氮反應實現脫氨基作用，生成有機酸、氫氣及二氧化碳。

3、産氫産乙酸階段

該階段主要是将水解産酸階段産生的兩個碳以上的有機酸或醇類等物質，轉化為乙酸、和等可為甲烷菌直接利用的小分子物質的過程。标準情況下，有機酸的産氫産乙酸過程不能自發進行，氫氣會抑制此步反應的進行，降低系統的氫分壓有利于産物産生。如果氫分壓超過大氣壓，有機酸濃度增大，甲烷産量受到抑制。避免氫氣在此階段的積累尤其重要。在厭氧過程中，氫分壓的降低必須依靠氫營養菌來完成。

4、甲烷化階段

産甲烷階段是由嚴格專性厭氧的産甲烷細菌将乙酸、一碳化合物和H2、CO2等轉化為CH4和CO2的過程。大約的甲烷來自于乙酸的分解，是由乙酸歧化菌通過代謝乙酸鹽的甲基基團生成，剩下的28%由CO2和H2合成。産甲烷細菌的代謝速率一般較慢，對于溶解性有機物厭氧消化過程，産甲烷階段是整個厭氧消化工藝的限速。

二、水解(酸化)池與厭氧反應器的區别

從原理上講，水解(酸化)是厭氧消化過程的第一、二兩個階段但水解(酸化)工藝和厭氧消化追求的目标不同，因此是截然不同的處理方法。

水解(酸化)系統中的的目的主要是将原水中的非溶解态有機物轉變為溶解态有機物，特别是工業廢水處理，主要是将其中難生物降解物質轉變為易生物降解物質，提高廢水的可生化性，以利于後續的好氧生物處理。考慮到後續好氧處理的能耗問題，水解(酸化)主要用于低濃度難降解廢水的預處理。

在混合厭氧消化系統中，水解酸化是和整個消化過程有機地結台在一起，共處于一個反應器中，水解、酸化的目的是為混合厭氧消化過程中的甲烷化階段提供基質。而兩相厭氧消化中的産酸段(産酸相)是将混合厭氧消化中的産酸段和産甲烷段分開，以便形成各自的最佳環境，同時，産酸相對所産生的酸的形态也有要求(主要為乙酸)。

此外，廢水中如含有高濃度的硝咳鹽、亞硝酸鹽、硫酸盆、亞硫酸鹽時，這些物質及其轉化産物不僅對甲烷苗有毒，而且影響沼氣的質量，也在産酸相中予以去除。

因此，盡管水解(酸化)一好氧處理工藝中的水解(酸化)段、兩相法厭氧發酵工藝中的産酸相和混合厭氧消化工藝中的産酸過程均産生有機酸，但由于三者的處理目的不同，各自的運行環境和條件存在着明顯的差異，主要表現在以下幾個方面：

(1)Eh不同

在混合厭氧消化系統中，由于完成水解、酸化的微生物和産甲烷微生物共處于同一反應器中，整個反應器的氧化還原電位Eh的控制必須首先滿足對Eh要求嚴格的甲烷菌，一般為一300mV以下，因此。系統中的水解(酸化)微生物也是在這一電位值下工作的。而兩相厭氧消化系統中，産酸相的氧化還原電位一般控制在一100mV一一300mV之間。據研究，水解(酸化)一好氧處理工藝中的水解(酸化)段為——典型的兼性過程，隻要置Eh控制在＋50mv以下，該過程即可順利進行。

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