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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、在厌氧条件反映的池塘。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解决系统。
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,使厌氧条件下才干更有利。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解决工艺中的污泥稳定,而厌氧塘通常用于原废水的预解决。预解决涉及可沉降固体的分离,固体的消解和液体部分的解决。
厌氧塘通常用于两个重要的用途:
1)高强度工业废水的预解决。
2)市政污水的预解决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解决。应用涉及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合用,由于土地需求、环境条件的敏感性,和恶臭。此外,厌氧过程也许需要长的停留时间,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解决。
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。假如不提供表面曝气，将会开发不透水的地层，地层把气味和热量保存下来。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。降解过程涉及两个独立但互相关联的阶段: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)转化成简朴的有机化合物重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,由于许多微生物可以运用短链脂肪酸、醇等,从而产生氧气需求。
甲烷生产阶段涉及一个中间环节。一方面,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)，通过两个重要的途径完毕的这个过程称为甲烷生成。在这阶段,会出现废物稳定期,就代表的甲烷气体的形成。这两个重要的途径甲烷形成:
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,产甲烷菌进一步克制导致这个过程因没有采用对的的措施最终失败。为此,产甲烷阶段是限速环节的和不可被克制的条件。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营。抱负情况下,温度应当维持在25 - 40 度范围之内 .厌氧活动会在温度低于15度的情况下迅速减少，当水的温度低于零度时，生物活性几乎停止。合适的pH值范围是6.6到7.6,但不应低于6.2,由于甲烷细菌低于这一水平不能正常活动，pH值的忽然波动会克制厌氧塘性能，碱度应当从1000到5000 mg / L。
挥发酸浓度是是工艺性能的一个指标，由于假如维持相平衡，酸转化为甲烷的速率会与酸形成的速率相等。假如挥发酸浓度减少则表达厌氧塘系统工作正常。作为一般规则,挥发酸浓度应当是低于250 mg / L。挥发性酸浓度超过2023 mg / L时不会反映。表1提出了甲烷形成的最优和极端的操作范围。甲烷形成的速度会在这些极端的范围以外的急剧下降。在除了坚持上述指导方针以外,必须提供一定量的营养，如氮、磷。克制剂的浓度涉及氨、氢，当一个高浓度的硫酸盐离子存在时, 比如钙，这时克制剂的浓度就应当保持最低。这些克制剂浓度过高时会产生毒性作用。根据其形式、氨也可以对细菌产生毒性并非影响细菌的浓度。游离氨的浓度超过1540 mg / L将导致严重的毒性,但是铵离子的浓度必须大于3000 mg / L，也会产生同样的效果。保持pH为7.2或以下将保证大多数氨会以铵离子的形式存在,所以高浓度可以解决这个问题。表2提供了其他克制物质的可接受范围。

表1甲烷发酵抱负的运营范围
参数 最佳范围 可运营范围
温度 30-35 25-40
PH 6.6-7.6 6.2-8.0
碱度(mg / L 2023-3000 1000-5000
碳酸钙)
挥发性酸(mg / L 50-5000 2023
醋酸)
来源:安德鲁斯和虚拟,1970
表2克制性物质的浓度
物质适度 克制(mg/L) 强克制(mg/L)
钠 3,500-5,500 8,000
钾 2,500-4,500 12,000
钙 2,500-4,500 8,000
镁 1,000-1,500 3,000
硫化物 100-200 >200
资料来源:世界经济论坛、土木(1992),转载自GF帕金和欧文WF(1986) 合用性
废水的类型
厌氧塘是用于第一阶段解决工业污水、以及高有机负荷的工业和生活污水的混合污水，并且在市政氧化塘中作为一级解决。典型的行业涉及屠宰场、乳制品厂、肉类/家禽加工厂以及植物和蔬菜加工厂。
通常,厌氧塘被用于需氧或兼性厌氧塘,这两种类型的厌氧塘是为了更好 的解决出水。在厌氧塘的初始解决阶段，一般会出现废物，需要进一步的解决，并减少氧的需要。
厌氧塘经常用在农村，地理空间充足但成本是一个问题。低成本的建设和运营使得厌氧塘在经济吸引力的条件下可以替代其他解决系统,尽管污泥偶尔也会清除。
优点和缺陷
下面列出厌氧塘的优缺陷:
优点
更加迅速有效的稳定有机废物，进水有机负荷很高。
产生的甲烷可以用来燃烧供暖,运营发动机,或发电,但甲烷的收集却增长了操作难度。
产生了更少的生物质有机物。产生少的生物质相称于节省污泥解决和处置成本。
不需要额外的能量,由于它们不需要曝气 、加热、或搅拌。

基建和运营成本低。
池塘中的运营系统化。
缺陷
占地面积大。
产生恶臭，除非规定这些气体进行氧化。气体产生的量必须最小化(硫酸盐浓度必须减少到100 mg / L)，或者必要的情况下通过对氧化塘的表面进行机械曝气来氧化这些溢出的气体。曝气器的位置必须设立在厌氧塘表面下0.6到0.9米(2至3英尺)，以保证厌氧活动不受到溶解氧的限制。另一种选择是可以定位在将氧化塘设立在偏远的地区。
需要一个相对较长的反映时间进行有机物稳定，由于产甲烷菌的生长速率缓慢以及污泥消化。
废水也许渗漏到地下水中是一个问题。提供一个底衬（防渗漏的层）可以避免这个问题。
环境条件会直接影响运营,因此任何外部条件都会影响运营过程,(如厌氧塘温度波动的影响)。
设计标准
有良好定义的设计过程的有氧塘和一个广泛接受的总体设计方程是不存在的。有许多方法提出过,但是结果相差很大。设计往往是基于有机负荷率和水力停留时间产生，以及研究和观测实验工厂现有的运营系统。州常用的厌氧塘是经常有他们的设计、安装和管理的规定。例如,国家规定也许需要特定的有机负荷率、反映时间,路堤边坡(1:3到1:4),和最大允许渗漏(1到6毫米/ d)。
最佳性能是基于很多因素,涉及温度和ph，其他需要考虑的重要因素涉及:
有机负荷率
可接受的典型的负荷率范围在0.04和0.30公斤/ m3 / d(2.5到18.7磅BOD5/103 ft3 / d),不同于水的温度。
反映时间
根据废水的温度一般的反映时间为1到50天。
厌氧塘坡度
由于厌氧塘需要较少的表面面积因此会影响兼性厌氧塘传输速率,他们的设计应尽量减少表面区域的体积比。典型的表面区域的面积范围从0.2到0.8公顷(0.5到2英亩)。 厌氧塘应当是达成一定的深度,由于更大的深度改善了热量保存的时间。深度2.4到6.0米(8到20英尺)是可以使用;然而,深度接近6.0米(20英尺)的建议减少了表面积和保存热量反映堆(厌氧塘)。设计成的厌氧塘应减少短路,应包含一个最小干舷0.9米(3英尺)。
厌氧塘底部的构造
地下水渗流有也许会出现。厌氧塘应当内衬一个不透水的材料如塑料、橡胶、粘土或水泥。
控制地表径流
厌氧塘不应接受大量的地表径流。假如有必要,可以向厌氧塘提供一定量的地表水。表3总结了厌氧塘通用设计标准。
性能
系统的性能取决于环境条件,温度条件,pH值是否保持在适宜的范围内。表4显示了市政废水的预期去除效率。在寒冷的气候区,反映时间最佳在50天,容积负荷率低至0.04公斤BOD5 / m3 / d(2.5磅/发生/ d)也许需要至少减少50%的BOD5。表4显示了温度、停留时间、和生化需氧量减少的关系。废水的TSS将介于80和160 mg / L。
不适合的废水会直接排放到受纳水体。厌氧塘中的水黑了表白厌氧塘是在正常运作。
运营和维护
运营和维护是厌氧塘的一个最小的规定。天天应对入渗的废水进行抽样和分析以保证正常 操作。除了采样、分析、和一般保养,系统事实上是免维护的。固体颗粒积聚在厌氧塘底部和不需要频繁的解决(5 - 2023),这取决于惰性材料的数量和温度。每年的污泥深度应当是拟定的。表1描述了甲烷形成的最优和最差的反映范围。除了反映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重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，运营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 0.04 - -0.30公斤/ m3 / d(2.5
- 18.7磅/发生/ d((温度)

反映时间 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 五日生化反映的时间和温度
温度(deg. C) 反映时间（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。