【中華百科全書●工學●厭氧消化】

楊籍富

【中華百科全書●工學●厭氧消化】

 

厭氧消化，係利用厭氧性微生物或兼性微生物，在缺氧之狀態下，將有機物經由一連串之基質異化作用，先將大部分複雜之大分子有機物，水解為簡單之物質，微生物再從此消化中獲取細胞生存或合成所需要之能量，最後轉化為二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫等物質。

 

厭氧菌在新陳代謝過程中，因所產生之能量較低，故細菌之生長緩慢，世代時間（GenerationTime）較長，以葡萄糖之分解為例，好氧性分解每摩爾之葡萄糖可獲得六百八十六卡能量，而厭氧分解僅可得五十二卡，故要獲得相等之能量，厭氧性細菌細胞消化之物質，當為好氧性細菌者之十倍以上，此即為高濃度之有機廢水或污泥常利用厭氧消化法處理之原因所在，且因此厭氧消化所需之營養劑如氮、磷等均較少，而消化後之污泥也相對減少。

 

控制厭氧消化之因素可分成基本因素與環境因素兩類，基本因素有菌種、食物、接觸，及時間等；

 

環境因素則包括溫度、pH值和毒性。

 

一、菌種：厭氧消化細菌有酸生成菌與甲烷生成菌兩類，兩菌種之作用應協調一致，缺一不可。

 

酸生成菌包括酵母菌、乳酸菌、丙酸菌、大腸菌、丁酸菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌等，在污水與污泥中存在極多；

 

甲烷生成菌之生長速率則較前者慢很多，且對環境非常敏感，故甲烷生成菌是厭氧消化速率限制之關鍵。

 

甲烷生成菌之特性為：（一）絕對厭氧，故操作過程應防止氧氣滲入。

 

（二）生長緩慢，在攝氏三十五度，世代時間需要四至十二天。

 

（三）對pH值很敏感，適合生長之pH值在六‧五至七‧六之間。

 

（四）數目很少，原因是其最終產物為高能量之甲烷，故能量損失大，而可供生長之能量就相對減少。

 

二、食物：因厭氧菌細胞消化之物質為好氧菌者之十倍以上，故需大量之有機物。

 

三、接觸：細菌必須與食物接觸才能發生作用，攪拌是使其接觸之最好辦法，攪拌之方法有機械攪拌翼法及回流氣體攪拌法。

 

攪拌除可使被消化有機物和細菌接觸良好外，並可使消化槽內溫度均勻分布，消除浮渣之堆積，使反應生成物如硫化氫或氨，自液相轉換到氣相而逸出。

 

四、時間和溫度：溫度為決定消化日數之重要因素，消化速率從攝氏零度或更低溫度開始，溫度愈高速率愈大，直至攝氏五十五度或略高止，最大速率發生在攝氏三十七度和五十至五十五度。

 

一般仍以在攝氏三十至三十五度範圍內，消化操作較為經濟。

 

五、pH值：甲烷生成菌適於pH值介於六‧五至七‧六之間，而以七‧○時之作用力最強。

 

當有機酸之生成率高於甲烷生成率時，則pH值降低，大量產生CO2，因此必須控制pH值。

 

六、毒性物質：無機鹽類和氨在低濃度時有助厭氧微生物之分解速率，到達某一濃度後，分解速率開始減退，以至終止。

 

例如：鈉離子之有益濃度為一百至二百公絲╱公升，抑制濃度為三千五百至五千五百公絲╱公升，毒性濃度為八千公絲╱公升；

 

鉀離子之有益濃度為二百至四百公絲╱公升，抑制濃度為二千五百至四千五百公絲╱公升，毒性濃度為一萬二千公絲╱公升；

 

鈣離子有益濃度為一百至二百公絲╱公升，抑制濃度為二千五百至四千公絲╱公升，毒性濃度為八千公絲╱公升，鎂離子有益濃度為七十五至一百五十公絲╱公升，抑制濃度為一千至一千五百公絲╱公升，毒性濃度為三千公絲╱公升；

 

銨離子之有益濃度為五十至二百公絲╱公升，抑制濃度為一千五百至三十公絲╱公升，毒性濃度為三千公絲╱公升。

 

硫化物濃度在pH近於中性時不得大於二百公絲╱公升，而其他重金屬如銅、鋅、鎳等，在低濃度時亦對厭氧菌具毒性，其容許濃度視存在之硫化物濃度而定，雖然硫化物本身對厭氧消化系統具有毒性，但可與重金屬離子作用生成不溶解性硫化物。

 

（楊萬發）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=7557