好的，我们接着来详细介绍水处理中的厌氧菌种。

如果说好氧菌是水处理中在“有氧环境”下**降解有机物的“主力军”，那么厌氧菌就是在“无氧环境”下进行深度降解和能源回收的“特种部队”。它们的工作原理、菌种构成和应用场景与好氧菌有显著区别。

### 一、 厌氧菌的核心特点与作用

厌氧菌是指在**无分子氧**条件下生长，且氧气对其有毒性抑制作用的微生物。它们通过**无氧呼吸**或**发酵**来分解有机物获取能量。

在水处理中，厌氧菌的核心作用可概括为：

1.  ****降解大分子有机物**：将污水中复杂的、难降解的有机物（如纤维素、木质素、脂肪、蛋白质）分解为小分子物质。

2.  **产生沼气（能源回收）**：*终将有机物转化为以**甲烷**为主的沼气，这是一种有价值的可再生能源，实现了“变废为宝”。

3.  **大幅减少污泥产量**：厌氧菌的生长速率远低于好氧菌，用于合成自身细胞的有机物比例低，因此产生的剩余污泥量比好氧工艺少得多（通常可减少50%-90%）。

4.  **无需曝气，节能降耗**：由于不需要消耗能量进行曝气，厌氧工艺的运行能耗极低。

### 二、 厌氧消化的三阶段理论与核心菌群

厌氧消化是一个由多种不同功能的厌氧菌群协同完成的复杂过程，经典理论将其分为三个阶段：

****阶段：水解发酵阶段**

*   **执行者**：**水解发酵菌**

*   **功能**：将大分子的碳水化合物、蛋白质和脂肪分别水解为单糖、氨基酸和长链脂肪酸，并进一步发酵成有机酸、醇、氨、二氧化碳和氢气等。

*   **代表菌属**：*梭菌属*、*拟杆菌属*、*链球菌属*等。

**第二阶段：产氢产乙酸阶段**

*   **执行者**：**产氢产乙酸菌**

*   **功能**：将**阶段产生的有机酸和醇类进一步转化为乙酸、氢气和二氧化碳。

*   **代表菌属**：*互营单胞菌属*、*互营杆菌属*、*梭菌属*等。

*   **特点**：这个阶段在热力学上非常敏感，需要与下一阶段的产甲烷菌紧密配合（互营关系）。

**第三阶段：产甲烷阶段**

*   **执行者**：**产甲烷菌**（属于古菌域，而非细菌域）

*   **功能**：这是厌氧消化的限速步骤和核心环节。产甲烷菌利用前几个阶段的产物生成甲烷。

    *   **途径一（主要）**：约70%的甲烷由**乙酸**裂解产生。

    *   **途径二**：约30%的甲烷由**氢气**和**二氧化碳**合成。

*   **代表菌属**：*甲烷八叠球菌属*、*甲烷丝菌属*、*甲烷杆菌属*等。

这三个阶段环环相扣，任何一环被打乱都会影响整个系统的稳定和效率。

### 三、 水处理中常见的厌氧菌种类与功能

| 菌种类型 | 代表属 | 主要功能与特点 |

| :--- | :--- | :--- |

| **水解发酵菌** | *梭菌属、拟杆菌属* | “开路先锋”，负责将大分子有机物破解为小分子，为后续菌群提供“食物”。 |

| **产氢产乙酸菌** | *互营单胞菌属、互营杆菌属* | “中间转化者”，将有机酸和醇类转化为产甲烷菌可直接利用的乙酸和氢气。 |

| **产甲烷菌** | | **“核心发动机”**，负责产生甲烷。对环境变化（pH、温度、毒性物质）极其敏感。 |

| · 嗜中温产甲烷菌 | *甲烷丝菌属、甲烷八叠球菌属* | *常用，适宜温度在35-38°C。 |

| · 嗜高温产甲烷菌 | *甲烷嗜热菌属* | 用于高温厌氧消化，温度在55-60°C。 |

| **硫酸盐还原菌** | *脱硫弧菌属* | “竞争者”。在含硫酸盐废水中，会与产甲烷菌竞争乙酸和氢气，产生硫化氢，抑制产甲烷菌并造成沼气腐蚀。 |

### 四、 厌氧菌在水处理工艺中的应用

厌氧技术主要用于处理**高浓度有机废水**和**污泥稳定化**。

1.  **升流式厌氧污泥床反应器**：

    *   **核心**：反应器底部形成的高浓度、高活性的**颗粒污泥**，其中包含了所有必需的厌氧菌群，形成一个微型的生态系统。

    *   **应用**：广泛应用于酿酒、造纸、食品、化工等行业的高浓度废水处理。

2.  **厌氧消化罐**：

    *   **核心**：用于处理市政污水处理厂产生的**剩余污泥**，使其稳定化（即不再腐败发臭），同时产生沼气用于发电或供热。

    *   **应用**：几乎所有大型市政污水处理厂的标准配置。

3.  **厌氧膜生物反应器**：

    *   **核心**：将AnMBR技术与膜分离相结合，能将所有厌氧菌完全截留在反应器内，实现极高的污泥浓度和出水水质。

4.  **水解酸化池**：

    *   **核心**：不完全的厌氧过程，只利用厌氧菌群完成****和第二阶段**，将难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物，提高后续好氧处理的效率和效果。

    *   **应用**：作为预处理单元，常用于城市污水处理或某些工业废水处理。

### 五、 影响水处理厌氧菌活性的关键环境因素

厌氧菌，尤其是产甲烷菌，对环境要求极为苛刻。

1.  **氧化还原电位**：必须严格厌氧，ORF通常要求 **< -300 mV**。

2.  **温度**：极其重要。分为**中温厌氧**和**高温厌氧**。温度波动对产甲烷菌是致命打击。

3.  **pH值**：**范围非常窄，通常在 **6.8-7.5** 之间。pH降低会导致有机酸积累，进一步抑制产甲烷菌，造成“酸化”现象，使系统崩溃。

4.  **碱度**：足够的碱度（通常以碳酸钙计）至关重要，它能中和消化过程中产生的有机酸，维持系统的pH稳定。

5.  **有毒物质**：氨氮、硫化物、重金属、部分抗生素等都对厌氧菌，特别是产甲烷菌，有强烈的抑制作用。

6.  **营养与碳氮比**：需要维持适当的C:N:P比例，通常为 **（350-500）:5:1**。

### 总结：厌氧菌与好氧菌的对比

| 特征 | 好氧菌 | 厌氧菌 |

| :--- | :--- | :--- |

| **氧气需求** | 必需 | 有毒，必须隔绝 |

| **能量效率** | 高（产泥多） | 低（产泥少） |

| **产物** | CO₂, H₂O, 大量污泥 | CH₄, CO₂, 少量污泥 |

| **能源消耗** | 高（需曝气） | 极低（无需曝气） |

| **能源回收** | 无 | 产生沼气 |

| **处理速率** | 快 | 慢（水力停留时间长） |

| **应用废水** | 中、低浓度废水 | 高浓度有机废水、污泥 |

| **系统敏感性** | 相对较强 | 非常敏感，启动慢 |

总而言之，厌氧菌种是水处理中实现**能源回收、污泥减量和处理高浓度废水**的关键。它们虽然“娇贵”且启动管理复杂，但其独特的优势使其在现代可持续污水处理技术中占据了不可或替代的重要地位。