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影響水解酸化過(guò)程的主要因素是什么

欄目:行業(yè)知識(shí) 發(fā)布時(shí)間:2021-10-15 瀏覽量: 439
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    總結(jié):雖然水解(酸化)一個(gè)好氧處理過(guò)程中的水解(酸化)段和兩相厭氧發(fā)酵過(guò)程中的產(chǎn)酸相和混合厭氧消化過(guò)程中的產(chǎn)酸過(guò)程中產(chǎn)生有機(jī)酸,但由于三者處理目的不同,各自的運(yùn)行環(huán)境和條件存在明顯差異。以下是相關(guān)內(nèi)容:
    一、水解(酸化)的概念。
    化學(xué)上,水解是指化合物與水的反應(yīng)的總稱(chēng)。例如,酯水解產(chǎn)生醇和有機(jī)酸的反應(yīng)。在廢水生物處理中,水解是指有機(jī)物(基質(zhì))進(jìn)入細(xì)胞前在細(xì)胞外進(jìn)行的生化反應(yīng)。這一階段最典型的特征是生物反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞外,微生物通過(guò)釋放自由酶或連接在細(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)的斷鏈和水溶性)。研究表明,自然界中的許多物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、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(guò)程。微生物代謝產(chǎn)物主要是各種有機(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。水解是一個(gè)能耗過(guò)程。發(fā)酵細(xì)菌為水解付出能量的目的,是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)獲得能量,消除代謝產(chǎn)物(厭氧條件下主要是各種有機(jī)酸)。希望在實(shí)際工程中盡量減少產(chǎn)酸過(guò)程。當(dāng)酸化過(guò)度降低pH值時(shí),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(guò)程的第一個(gè)階段,但水解(酸化)過(guò)程和厭氧消化的目標(biāo)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(jī)物轉(zhuǎn)化為溶解有機(jī)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(zhuǎn)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(yù)處理。在混合厭氧消化系統(tǒng)中,水解酸化與整個(gè)消化過(guò)程有機(jī)結(jié)合,共處于反應(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)。

水解酸化池
    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)酸段與產(chǎn)甲烷段分開(kāi),形成各自的最佳環(huán)境。同時(shí),產(chǎn)酸相對(duì)產(chǎn)生的酸的形態(tài)也有要求(主要是乙酸)。此外,當(dāng)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(shí),這些物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物不僅對(duì)甲烷幼苗有毒,而且影響沼氣質(zhì)量,而且在產(chǎn)酸階段被去除。
    因此,雖然水解(酸化)一好氧處理過(guò)程中的水解(酸化)段和兩相厭氧發(fā)酵過(guò)程中的酸相和混合厭氧消化過(guò)程中的酸相產(chǎn)生有機(jī)酸,但由于三種處理目的不同,各自的運(yùn)行環(huán)境和條件存在明顯差異,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(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控制必須首先滿(mǎn)足對(duì)Eh嚴(yán)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(gè)電位值下工作。在兩相厭氧消化系統(tǒng)中,產(chǎn)酸相的氧化還原電位一般控制在100mV和1300mV之間。據(jù)研究,水解(酸化)好氧處理過(guò)程中的水解(酸化)段是典型的兼性過(guò)程,只要Eh控制在+50mv以下,就可以順利進(jìn)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(nèi),一般為6.8-7.2。在兩相厭氧消化系統(tǒng)中,產(chǎn)酸相的pH值一般控制在6.o16.5之間。當(dāng)pH值降低時(shí),雖然產(chǎn)酸速率增加,但形成的有機(jī)酸形態(tài)會(huì)發(fā)生變化,丙酸的相對(duì)含量會(huì)增加,丙酸會(huì)對(duì)后續(xù)甲烷相中的甲烷菌產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制作用。對(duì)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(méi)有丙酸抑制問(wèn)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(gè)過(guò)程對(duì)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(yán)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(guò)程中的水解(酸化)段對(duì)工作溫度沒(méi)有特殊要求,通常在室溫下運(yùn)行,也能獲得滿(mǎn)意的水解(酸化)效果。
    影響水解(酸化)過(guò)程的主要因素。
    基質(zhì)的類(lèi)型和形式。
    基質(zhì)的類(lèi)型和形式對(duì)水解(酸化)過(guò)程的速度有重要影響。就多糖、蛋白質(zhì)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(chǎn)物和污泥的形狀和結(jié)構(gòu)。大量研究結(jié)果表明,水解(酸化)微生物對(duì)pH值變化適應(yīng)性強(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,但最佳pH值為5.5-6.5。當(dāng)pH向酸性或堿性方向移動(dòng)時(shí),水解率會(huì)降低。水解液水解液的pH值也會(huì)影響水解產(chǎn)和含量。
    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)器的影響因反應(yīng)器的功能而異。水力停留時(shí)間越長(zhǎng),水解物質(zhì)與水解微生物接觸時(shí)間越長(zhǎng),相應(yīng)水解效率越高。一般3-4小時(shí)。
    溫度
    水解反應(yīng)是一種典型的生物反應(yīng),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,即在一定范圍內(nèi),溫度越高,水解反應(yīng)的速度就越大。但研究表明,當(dāng)溫度在10-20oc之間變化時(shí),水解反應(yīng)速率變化不大,表明水解微生物對(duì)低溫變化的適應(yīng)性很強(qiáng)。
    粒徑
    粒徑是影響粒狀有機(jī)物水解(酸化)速率的重要因素之一——粒徑越大,單位重量有機(jī)物的比表面積越小,水解速率越小。由于顆粒狀有機(jī)物的粒徑對(duì)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(jī)可以在進(jìn)入水解反應(yīng)器前破碎含顆粒狀有機(jī)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(yīng)的進(jìn)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(xué)合成材料(表面活性劑等)越來(lái)越多。),水解酸化有利于這種物質(zhì)的降解。