污水处理设备中影响厌氧消化的因素

①pH值

pH值是污水处理设备中污泥厌氧消化最重要的影响因素之一。pH值的变化会引起细胞膜电荷的改变，进而影响微生物对营养物质的吸收，影响代谢中酶的活性。在污泥厌氧消化系统中，如水解菌和产酸菌等非产甲烷菌对pH值的变化不如产甲烷菌敏感[26]，大多数非产甲烷菌可以在pH值为5. 0~8. 5范围生长良好，而产甲烷菌对pH值的适应范围较窄，应维持在6. 5~7. 8范围内，最宜在pH值范围是7. 0~7. 3。pH值的变化对水解菌和产酸菌影响较小，它们会继续将进泥中的有机物转化为脂肪酸等，而产甲烷菌受pH值影响较大，影响了消耗脂肪酸和氢的速度导致反应器内有机酸的积累，酸碱平衡失调，从而使产甲烷菌的活性受到更大抑制。因此在厌氧消化体系中的微生物需要适宜的pH值才能保证正常的生化反应^[27]。

② 碱度

碱度可以中和酸，具有一定的缓冲能力，能够避免反应器内部pH值的突然降低，使反应器内部维持适宜的pH值。一般在消化系统中，为了使反应器具有足够的缓冲能力，碱度应该维持在2000mg/L以上。

③ 搅拌

在厌氧消化系统中细菌体内的内酶和外酶需要与底物充分接触才能保证有效的反应，因此一般情况下厌氧消化系统需要设置搅拌装置。搅拌可以使原料分布均匀，增加微生物与基质的接触，也可以使发酵产物及时分离，加快反应速度，提高产气量。根据刘鸿霞^[28]的实验结果表明，搅拌能够明显提高反应器VS的去除率增加产气量。

④ 温度

温度是影响污水处理设备中污泥厌氧消化的重要因素之一。由于温度可以影响细菌酶的活性，进而影响细菌的生长速率，特别是产甲烷菌，对温度的变化尤为敏感^[29]。

根据厌氧消化温度的不同，可以把厌氧消化分为常温消化、中温消化和高温消化。一般常温消化温度不稳定，随四季变化而变化，但是系统运行不稳定，甲烷产量不稳定，转化效率低^[30]。中温消化所需的温度是28℃~38℃，中温消化甲烷产量稳定，转化效率高，但是由于温度接近人体温度，不能有效杀死寄生虫卵、致病病毒细菌等。高温消化所需的温度是48℃~60℃，高温消化反应速率快，反应时间短，产气量大，并且可以杀死大部分寄生虫卵和致病病毒细菌等，但是高温消化需要升温和保温措施，对设备和操作的要求较高。

⑤ 挥发性脂肪酸（VFA）

挥发性脂肪酸是厌氧消化过程十分重要的中间产物。VFA可以被产甲烷菌直接利用，生成甲烷，但是发生温度发生剧烈变化、营养物质缺乏等不利情况时会造成VFA的积累，使pH值下降，进一步抑制产甲烷菌的生长。在正常运行的中温消化系统中，VFA的浓度适宜维持在200~300mg/L。

⑥ 生物固体停留时间和有机负荷

污泥厌氧消化的效果与生物固体停留时间有直接关系。随着生物固体停留时间的延长，有机物降解率和甲烷产率可以得到提高，但提高的幅度与污泥的性质、温度条件、有无毒性物质等因素相关。

有机负荷也是决定污泥厌氧消化效果的关键因素之一。有机负荷过高，可能影响产甲烷菌的正常生理代谢，反应器内脂肪酸可能因此而积累，pH值下降，污泥消化不完全；有机负荷过低，污泥消化较完全，产气率较高，但相应地，消化周期长，基建费用增高。

⑦ 重金属

市政污水在处理过程中，污水中的重金属离子会通过微生物和矿物颗粒的吸附作用沉淀于污泥中^[31,32]。重金属对污泥厌氧消化系统具有两面性：一方面少量的钾、钠、钙、镁、锌、磷等元素能够促进厌氧反应的进行，这是由于钙、镁、锰等金属离子是微生物酶活性中心的组成成分，其中锰锌还能够提高微生物水解酶的活性，促进纤维素等大分子物质的水解；另一方面过量的重金属离子对厌氧消化系统有抑制作用，这是由于过量的重金属会与酶结合，使酶变性失活，并且重金属离子会与氢氧化物结合产生絮凝作用，使酶沉淀。