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影響水解酸化過程的主要因素是什么

欄目:行業(yè)知識 發(fā)布時間:2021-10-15 瀏覽量: 608
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    總結:雖然水解(酸化)一個好氧處理過程中的水解(酸化)段和兩相厭氧發(fā)酵過程中的產酸相和混合厭氧消化過程中的產酸過程中產生有機酸,但由于三者處理目的不同,各自的運行環(huán)境和條件存在明顯差異。以下是相關內容:
    一、水解(酸化)的概念。
    化學上,水解是指化合物與水的反應的總稱。例如,酯水解產生醇和有機酸的反應。在廢水生物處理中,水解是指有機物(基質)進入細胞前在細胞外進行的生化反應。這一階段最典型的特征是生物反應發(fā)生在細胞外,微生物通過釋放自由酶或連接在細胞外壁上的固定酶來完成生物催化氧化反應(主要包括大分子物質的斷鏈和水溶性)。研究表明,自然界中的許多物質(如蛋白質、糖、脂肪等)可以在好氧、缺氧或厭氧條件下順利水解。
    酸化是典型的發(fā)酵過程。微生物代謝產物主要是各種有機酸(如乙酸、丙酸、下酸等)。水解菌實際上是一種具有水解能力的發(fā)酵細菌。水解是一個能耗過程。發(fā)酵細菌為水解付出能量的目的,是通過細胞內的生化反應獲得能量,消除代謝產物(厭氧條件下主要是各種有機酸)。希望在實際工程中盡量減少產酸過程。當酸化過度降低pH值時,不利于水解。
    二、水解(酸化)和厭氧消化的區(qū)別。
    原則上,水解(酸化)是厭氧消化過程的第一個階段,但水解(酸化)過程和厭氧消化的目標不同,因此處理方法非常不同。水解(酸化)系統(tǒng)的目的主要是將原水中的非溶解有機物轉化為溶解有機物,特別是工業(yè)廢水處理,水解酸化池主要是將難生物降解物轉化為易生物降解物,提高廢水的生化能力,有利于后續(xù)的好氧生物處理。
    考慮到后續(xù)好氧處理的能耗,水解(酸化)主要用于低濃度難降解廢水的預處理。在混合厭氧消化系統(tǒng)中,水解酸化與整個消化過程有機結合,共處于反應器中。水解酸化的目的是為混合厭氧消化過程中的甲烷化階段提供基質。

水解酸化池
    兩相厭氧消化中的產酸段(產酸相)是將混合厭氧消化中的產酸段與產甲烷段分開,形成各自的最佳環(huán)境。同時,產酸相對產生的酸的形態(tài)也有要求(主要是乙酸)。此外,當廢水中含有高濃度的硝咳鹽、亞硝酸鹽、硫酸盆和亞硫酸鹽時,這些物質及其轉化產物不僅對甲烷幼苗有毒,而且影響沼氣質量,而且在產酸階段被去除。
    因此,雖然水解(酸化)一好氧處理過程中的水解(酸化)段和兩相厭氧發(fā)酵過程中的酸相和混合厭氧消化過程中的酸相產生有機酸,但由于三種處理目的不同,各自的運行環(huán)境和條件存在明顯差異,主要表現在以下幾個方面:
    不同的Eh。
    在混合厭氧消化系統(tǒng)中,酸化微生物和,酸化微生物和產甲烷微生物共處于同一反應器中,整個反應器的氧化還原電位Eh控制必須首先滿足對Eh嚴格要求的甲烷菌,一般在1300mV以下。系統(tǒng)中的水解(酸化)微生物也在這個電位值下工作。在兩相厭氧消化系統(tǒng)中,產酸相的氧化還原電位一般控制在100mV和1300mV之間。據研究,水解(酸化)好氧處理過程中的水解(酸化)段是典型的兼性過程,只要Eh控制在+50mv以下,就可以順利進行。
    pH值不同。
    消化液的pH值控制在甲烷菌生氏的最佳pH范圍內,一般為6.8-7.2。在兩相厭氧消化系統(tǒng)中,產酸相的pH值一般控制在6.o16.5之間。當pH值降低時,雖然產酸速率增加,但形成的有機酸形態(tài)會發(fā)生變化,丙酸的相對含量會增加,丙酸會對后續(xù)甲烷相中的甲烷菌產生強烈的抑制作用。對于水解(酸化)好氧處理系統(tǒng),由于后續(xù)處理為好氧氧化,沒有丙酸抑制問題,控制pH范圍也較寬,可獲得較高的水解(酸化)速率,一般pH保持在5.5-6.5之間。
    不同的溫度。
    這三個過程對溫度的控制也不同,通?;旌蠀捬跸到y(tǒng)和兩相厭氧消化系統(tǒng)的溫度都是嚴格控制的,要么是中溫消化(30135oC),要么是高溫消化(5015oC)。水解(酸化)好氧處理過程中的水解(酸化)段對工作溫度沒有特殊要求,通常在室溫下運行,也能獲得滿意的水解(酸化)效果。
    影響水解(酸化)過程的主要因素。
    基質的類型和形式。
    基質的類型和形式對水解(酸化)過程的速度有重要影響。就多糖、蛋白質和脂肪而言,在相同的操作條件下,水解率依次降低。分子量越大,水解量越大,水解越困難,相應池的水解速率越小。例如,就糖而言,二聚糖比三聚糖更容易水解;低聚糖比高聚糖更容易水解。就分子結構而言,直鏈比支鏈更容易水解;支鏈比環(huán)更容易水解;單環(huán)化合物比雜環(huán)或多環(huán)化合物更容易水解。
    水解液的pH值。
    水解液的pH值主要影響水解速率、水解(酸化)產物和污泥的形狀和結構。大量研究結果表明,水解(酸化)微生物對pH值變化適應性強,水解過程可在pH值寬達3.5-10.0的范圍內順利進行,但最佳pH值為5.5-6.5。當pH向酸性或堿性方向移動時,水解率會降低。水解液水解液的pH值也會影響水解產和含量。
    水力停留時間。
    水力停留時間是水解反應器運行控制的重要參數之一。它對反應器的影響因反應器的功能而異。水力停留時間越長,水解物質與水解微生物接觸時間越長,相應水解效率越高。一般3-4小時。
    溫度
    水解反應是一種典型的生物反應,因此。溫度變化對水解反應的影響符合一般的生物反應規(guī)律,即在一定范圍內,溫度越高,水解反應的速度就越大。但研究表明,當溫度在10-20oc之間變化時,水解反應速率變化不大,表明水解微生物對低溫變化的適應性很強。
    粒徑
    粒徑是影響粒狀有機物水解(酸化)速率的重要因素之一——粒徑越大,單位重量有機物的比表面積越小,水解速率越小。由于顆粒狀有機物的粒徑對水解速宰相的效率有很大的影響,一些研究人員建議,泵或研磨機可以在進入水解反應器前破碎含顆粒狀有機物濃度高的廢水或污泥,以減小污染物的粒徑,從而加速水解反應的進行。
    四、水解酸化池的作用。
    (1)可作為反硝化脫氮。
    (2)能提高生化性能,提高后續(xù)好氧生化效果。
    (3)目前生活污水中化學合成材料(表面活性劑等)越來越多。),水解酸化有利于這種物質的降解。