污水处理设备中污泥厌氧消化产甲烷工艺
污水处理设备中污泥厌氧消化产甲烷工艺主要有一段式厌氧消化工艺、两相厌氧消化工艺和三阶段厌氧消化工艺[18]。
① 一段式厌氧消化工艺
污水处理设备中一段式厌氧消化工艺只有一个沼气池或发酵系统，其沼气发醉的过程只在一个发酵池内进行。一段式污泥厌氧消化工艺的最大优点是操作简单，造价较低， 但是由于整个降解过程在一个反应器中进行，各大类群微生物需协调生长和代谢， 所以无法通过高负荷的方法提高酸化速度和效率。研究结果表明，两相厌氧消化工艺不总是比单相厌氧消化工艺优越，只有在一定的水力停留时间和有机负荷下， 才能显示出优越性。当进泥浓度较低、水力停留时间较长，两相系统和单相系统的水解和酸化率均能接近极大值时，只要后续的代谢过程进行得比较完全，则两个系统的处理效率必然相接近。当提高进泥浓度并适当降低水力停留时间时，水解和酸化成为系统处理过程的速率限制步骤，则两相厌氧消化工艺开始显示其优越性。
② 两相厌氧消化
污水处理设备中厌氧生物处理是一个复杂的生物学过程，有机物在多种厌氧微生物的作用下最终转化为甲烷、CO2 和 H2O。在一段式厌氧反应器中，厌氧消化的各个阶段是同时进行的，并保持一定程度的动态平衡，这种动态平衡很容易受到 pH 值、温度、有机负荷等外界因索的影响而遭受破坏。平衡一旦破坏，首先使产甲烷阶段受到抑制，导致脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至引起整个厌氧消化过程的停滞。同时，在厌氧消化过程中，各菌种群的形态特性和最适生存条件并不一致， 特别是产酸菌和产甲烷菌。产酸菌种类多，生长快，对环境条件变化不太敏感， 而产甲烷菌专一性很强，对环境条件要求苛刻，繁殖缓慢。因此，在一段式厌氧反应器中，不可能满足以及协调各菌种群之间的生存条件，这样不可避免地使一些菌种的生存与繁殖受到抑制或破坏，使污泥得不到很好的处理。
污水处理设备中两相厌氧消化工艺，就是按照厌氧消化过程的不同阶段，分别在不同的反应器中反应完成。根据不同微生物种群的生存环境差异大的特点，将厌氧消化过程进一步分解。水解与酸化过程是相互作用，由相同的微生物种群完成。为了保持较低的氢分压，产乙酸过程需要嗜氢的甲烷菌的活动，因此产乙酸和产甲烷过程是不能分开进行的。这意味着厌氧降解过程的相分离只有一种情况，即发酵产酸和产乙酸阶段的分离。把进行水解和发酵产酸的酸化相与产乙酸和产甲烷的产气相分别在不同反应器或同一反应器的不同空间完成，如果不分开，则会相互抑制， 效果差。通过相的分离，可大大削弱传统工艺中因酸的累积而导致的反应器酸化问题，使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长，以避免不同种群生物间的相互干扰和代谢产物转化不均衡而造成的抑制作用，产酸相对进水水质和负荷的变化有较强的适应能力和缓冲作用，可大大削减运行条件的变化对产甲烷菌的影响，处理系统中污泥的酸化活性和产甲烷活性均高于一段式工艺，从而系统的处理效率和运行稳定性可得到有效的提高。