一體化生活污水處理設(shè)備
01水解(酸化)的概念
水解在化學(xué)上指的是化合物與水進(jìn)行的一類(lèi)反應(yīng)的總稱。比如,酯類(lèi)物質(zhì)水解生成醇和有機(jī)酸的反應(yīng)。在廢水生物處理中,水解指的是有機(jī)物(基質(zhì))進(jìn)入細(xì)胞前,在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。這一階段為典型的特征是生物反應(yīng)的場(chǎng)所發(fā)生在細(xì)胞外,微生物通過(guò)釋放胞外自由酶或連接在細(xì)胞外壁上的固定酶來(lái)完成生物催化氧化反應(yīng)(主要包括大分子物質(zhì)的斷鏈和水溶)。研究表明,自然界的許多物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂肪等)能在好氧、缺氧或厭氧條件下順利進(jìn)行水解。
酸化則是一類(lèi)典型的發(fā)酵過(guò)程。這一階段的基本持征是微生物的代謝產(chǎn)物主要為各種有機(jī)酸(如乙酸、丙酸、下酸等)。水解菌實(shí)際上是一種具有水解能力的發(fā)酵細(xì)菌,水解是耗能過(guò)程,發(fā)酵細(xì)菌付出能量進(jìn)行水解的目的,是為了取得能進(jìn)行發(fā)酵的水镕性基質(zhì),并通過(guò)胞內(nèi)的生化反應(yīng)取得能源,同時(shí)排除代謝產(chǎn)物(厭氧條件下主要為各種有機(jī)酸)。實(shí)際工程中希望將產(chǎn)酸過(guò)程控制在最小范圍。因?yàn)樗峄筽H值下降太多時(shí),不利于水解的進(jìn)行。
02水解(酸化)與厭氧消化的區(qū)別
從原理上講,水解(酸化)是厭氧消化過(guò)程的一、二兩個(gè)階段但水解(酸化)工藝和厭氧消化追求的目標(biāo)不同,因此是截然不同的處理方法。水解(酸化)系統(tǒng)中的的目的主要是將原水中的非溶解態(tài)有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機(jī)物,特別是工業(yè)廢水處理,主要是將其中難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到馕镔|(zhì),提高廢水的可生化性,以利于后續(xù)的好氧生物處理。考慮到后續(xù)好氧處理的能耗問(wèn)題,水解(酸化)主要用于低濃度難降解廢水的預(yù)處理。在混合厭氧消化系統(tǒng)中,水解酸化是和整個(gè)消化過(guò)程有機(jī)地結(jié)臺(tái)在一起,共處于一個(gè)反應(yīng)器中,水解、酸化的目的是為混合厭氧消化過(guò)程中的甲烷化階段提供基質(zhì)。而兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸段(產(chǎn)酸相)是將混合厭氧消化中的產(chǎn)酸段和產(chǎn)甲烷段分開(kāi),以便形成各自的好環(huán)境,同時(shí),產(chǎn)酸相對(duì)所產(chǎn)生的酸的形態(tài)也有要求(主要為乙酸)。此外,廢水中如含有高濃度的硝咳鹽、亞硝酸鹽、硫酸盆、亞硫酸鹽時(shí),這些物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物不僅對(duì)甲烷苗有毒,而且影響沼氣的質(zhì)量,也在產(chǎn)酸相中予以去除。
因此,盡管水解(酸化)一好氧處理工藝中的水解(酸化)段、兩相法厭氧發(fā)酵工藝中的產(chǎn)酸相和混合厭氧消化工藝中的產(chǎn)酸過(guò)程均產(chǎn)生有機(jī)酸,但由于三者的處理目的不同,各自的運(yùn)行環(huán)境和條件存在著明顯的差異,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)Eh不同
在混合厭氧消化系統(tǒng)中,由于完成水解、酸化的微生物和產(chǎn)甲烷微生物共處于同一反應(yīng)器中,整個(gè)反應(yīng)器的氧化還原電位Eh的控制必須首先滿足對(duì)Eh要求嚴(yán)格的甲烷菌,一般為一300mV以下,因此。系統(tǒng)中的水解(酸化)微生物也是在這一電位值下工作的。而兩相厭氧消化系統(tǒng)中,產(chǎn)酸相的氧化還原電位一般控制在一100mV一一300mV之間。據(jù)研究,水解(酸化)一好氧處理工藝中的水解(酸化)段為——典型的兼性過(guò)程,只要置Eh控制在+50mv以下,該過(guò)程即可順利進(jìn)行。
(2)pH值不同
在混合厭氧消化系統(tǒng)中,消化液的pH值控制在甲烷菌生氏的好pH范圍,一般為6.8—7.2。而在兩相厭氧消化系統(tǒng)中,產(chǎn)酸相的pH值一般控制在6.o一6.5之間,pH降低時(shí),盡管產(chǎn)酸的速率增大,但形成的有機(jī)酸形態(tài)將發(fā)生變化,丙酸的相對(duì)含量增大,而丙酸對(duì)后續(xù)的甲烷相中的產(chǎn)甲烷菌會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制作用。對(duì)于水解(酸化)一好氧處理系統(tǒng)來(lái)說(shuō),由于后續(xù)處理為好氧氧化,不存在丙酸的抑制問(wèn)題,因此,控制的pH范圍也較寬,從而可獲得較高的水解(酸化)速率,一般pH維持在5.5—6.5之間。
(3)溫度不同
三種工藝對(duì)溫度的控制也不同,通?;旌蠀捬跸到y(tǒng)以及兩相厭氧消化系統(tǒng)的溫度均嚴(yán)格控制,要么中溫消化(30一35oC),要么高溫消化(50一55oC)。而水解(酸化)一好氧處理工藝中的水解(酸化)段對(duì)工作溫度無(wú)特殊要求,通常在常溫下運(yùn)行,也可獲得較為滿意的水解(酸化)效果。
03影響水解(酸化)過(guò)程的主要因素
(1)基質(zhì)的種類(lèi)和形態(tài)
基質(zhì)的種類(lèi)和形態(tài)對(duì)水解(酸化)過(guò)程的速率有著重要影響。就多糖、蛋白質(zhì)和脂肪三類(lèi)物質(zhì)來(lái)說(shuō),在相同的操作條件下,水解速率依次減小。同類(lèi)有機(jī)物,分子量越大,水解越困難,相應(yīng)池水解速率就越小。比如,就糖類(lèi)物質(zhì)來(lái)說(shuō),二聚糖比三聚糖容易水解;低聚糖比高聚糖容易水解。就分子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),直鏈比支鏈易于水解;支鏈比環(huán)狀易于水解;單環(huán)化合物比雜環(huán)或多環(huán)化合物易于水解。
(2)水解液的pH值
水解液的pH值主要影響水解的速率、水解(酸化)的產(chǎn)物以及污泥的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。大量研究結(jié)果表明,水解(酸化)微生物對(duì)pH值變化的適應(yīng)性較強(qiáng),水解過(guò)程可在pH值寬達(dá)3.5—10.0的范圍內(nèi)順利進(jìn)行,但好的pH值為5.5—6.5。pH朝酸性方向或堿性方向移動(dòng)時(shí),水解速率都將減小。水解液pH值同時(shí)還影響水解產(chǎn)物的種類(lèi)和含量。
(3)水力停留時(shí)間
水力停留時(shí)間是水解反應(yīng)器運(yùn)行控制的重要參數(shù)之一。它對(duì)反應(yīng)器的影響,隨著反應(yīng)器的功能不同而不同。對(duì)于單純以水解為目的的反應(yīng)器,水力停留時(shí)間越長(zhǎng),被水解物質(zhì)與水解微生物接觸時(shí)間也就越長(zhǎng),相應(yīng)地水解效率也就越高。一般為3-4小時(shí)。
(4)溫度
水解反應(yīng)是一典型的生物反向,因此.溫度變化對(duì)水解反應(yīng)的影響符合一般的生物反應(yīng)規(guī)律,即在一定的范圍內(nèi),溫度越高,水解反應(yīng)的速率越大。但研究表明,當(dāng)溫度在10一20 oC之間變化時(shí),水解反應(yīng)速率變化不大,由此說(shuō)明,水解微生物對(duì)低溫變化的適應(yīng)較強(qiáng)。
(5)粒徑
粒徑是影響顆粒狀有機(jī)物水解(酸化)速率的重要因素之—粒徑越大,單位重量有機(jī)物的比表面積越小.水解速率也就越小。由于顆粒態(tài)有機(jī)物的粒徑對(duì)水解速宰相效率影響較大,因此,一些研究者建議,對(duì)含顆粒態(tài)有機(jī)物濃度較高的廢水或污泥,在進(jìn)入水解反應(yīng)器前可利用泵或研磨機(jī)破碎,以減小污染物的粒徑,從而加快水解反應(yīng)的進(jìn)行。
04水解酸化池的作用
(1)可以用作反硝化脫氮。
(2)可以提高生化性能,提高后續(xù)好氧生化效果。
(3)目前的生活污水中化學(xué)合成材料(表面活性劑等)越來(lái)越多,水解酸化有利于此種物質(zhì)的降解。
標(biāo)簽:污水處理設(shè)備 水解 酸化
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