水解工藝與厭氧發(fā)酵的區(qū)別

水解（酸化）工藝與厭氧發(fā)酵的區(qū)別從原理上講，水解（酸化）是厭氧消化過程的第一、二兩個(gè)階段。但水解（酸化）-好氧處理工藝中的水解（酸化）段和厭氧消化的目標(biāo)不同，因此是兩種不同的處理方法。水解（酸化）-好氧處理系統(tǒng)中的水解（酸化）段的目的，對于城市污水是將原水中的非溶解態(tài)有機(jī)物截留并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機(jī)物；對于工業(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。水解工藝的開發(fā)過程是從低濃度城市污水開始的，與高濃度廢水的厭氧消化中的水解、酸化過程是不同的。在連續(xù)厭氧過程中水解、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(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，以便形成各自的最佳環(huán)境。因此，盡管水解（酸化）-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)酸過程均產(chǎn)生有機(jī)酸，但是由于三者的處理目的的不同，各自的運(yùn)行環(huán)境和條件有著明顯的差異，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1） 氧化還原電位（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個(gè)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Eh要求嚴(yán)格的甲烷菌，一般為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-300—-100mV之間。水解（酸化）-好氧處理工藝中的水解（酸化）段為一典型的兼性過程，只要Eh控制在0mV左右，該過程即可孫里進(jìn)行。（2） pH值不同在厭氧消化系統(tǒng)中，消化液的pH值控制在甲烷菌生長的最佳pH值范圍，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6.0-6.5之間，在酸化反應(yīng)器pH值降低時(shí)，丙酸的相對含量增大，而丙酸對后續(xù)的甲烷相中的產(chǎn)甲烷菌將產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制作用。對于水解（酸化）-好氧處理系統(tǒng)來說，由于濃度低不存在酸的抑制問題，因此，可以不控制pH值的范圍，一般pH在6.5-7.5之間。（3） 溫度不同三種工藝對溫度的控制也不同，通常厭氧消化系統(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（30-35°C），要么高溫消化（50-55°C）。而水解處理工藝對溫度無特殊要求，通常在常溫下運(yùn)行，也可獲得較為滿意的水解（酸化效果）。由于反應(yīng)條件不同，三種工藝系統(tǒng)種優(yōu)勢菌群也不相同。在厭氧消化系統(tǒng)種，由于嚴(yán)格地控制在厭氧條件下，系統(tǒng)中的優(yōu)勢菌群為專性厭氧菌，因此完成水解（酸化）的微生物主要為厭氧微生物。水解（酸化）工藝控制在兼性條件下，系統(tǒng)中的優(yōu)勢菌群也是厭氧微生物，但以兼性微生物為主，完成水解（酸化）過程的微生物相應(yīng)也主要為厭氧（兼性）菌。對于兩相厭氧消化系統(tǒng)中的產(chǎn)酸相，微生物的優(yōu)勢菌群隨控制的氧化還原電位不同而變化。當(dāng)控制的電位較低時(shí)，完成水解、產(chǎn)酸的微生物主要為厭氧菌；當(dāng)控制的電位較高時(shí)，則完成水解、產(chǎn)酸的微生物主要為兼性菌。需要說明的是，水解-好氧工藝中的水解（酸化）過程與好氧AO（HO）、AO和AB等工藝A段中發(fā)生的水解過程也是有較大區(qū)別的。這表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先是菌中不同，如上所述在水解工藝中的優(yōu)勢菌群是厭氧微生物，以兼性微生物為主，而在好氧AO（HO）、A2O和AB等工藝A段中的優(yōu)勢菌是以好氧菌為主，僅僅部分兼性菌參加反應(yīng)；其次，在反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度不同，水解工藝采用的是升流式反應(yīng)器，其中污泥濃度可以達(dá)到15-25g/L，而好氧AO（HO）、A，O和AB等工藝中從二沉池回流的污泥濃度一般最高為5g/L，并且以好氧菌為主。以上的差別造成了水解工藝是完全水解，而好氧AO（HO）、A2O和AB等工藝中A段僅僅發(fā)生部分水解。微生物種群的差異使得三種工藝系統(tǒng)的最終產(chǎn)物也完全不同。在厭氧消化系統(tǒng)中，水解（酸化）產(chǎn)生的有機(jī)酸被立即轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳（沼氣）。水解（酸化）工藝中的最終產(chǎn)物為低濃度有機(jī)酸，個(gè)別情況下還有極少量的甲烷。而兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸相的產(chǎn)物主要為高濃度有機(jī)酸（主要為乙酸）、少量甲烷和二氧化碳（見表1）。表2-1水解（酸化）-好氧處理工藝中是水解（酸化）與厭氧消化的比較工藝項(xiàng)目水解（酸化）-好氧中的水解（酸化）段兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸相厭氧消化Eh/Mv0-100?-300<-300pH值6.5?7.56.0?6.56.8?7.2溫度不控制控制控制優(yōu)勢微生物兼性菌兼性菌+厭氧菌厭氧菌產(chǎn)氣中甲烷含量極少少量大量最終產(chǎn)物低濃度的有機(jī)酸高濃度的有機(jī)酸如乙酸、少量CH4/CO2CH4/CO2水解工藝的研究工作是從污水的厭氧-好氧生物處理小試驗(yàn)開始，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和理論分析，逐步發(fā)展為水解（酸化）-好氧生物處理工藝。在水解反應(yīng)器中實(shí)際上完成水解和酸化兩個(gè)過程（酸化也可能不十分徹底），但為了簡化稱呼，簡稱為水解。如上一章所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個(gè)階段。水解池是把反應(yīng)控制在第二階段完成之前，不進(jìn)入第三階段。采用水解池較之全過程的厭氧池（消化池）具有以下的優(yōu)點(diǎn)。（1）水解、產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物主要為小分子有機(jī)物，可生物降解性一般較好。故水解池可以改變原污水的可生化性，從而減少反應(yīng)的時(shí)間和處理的能耗。（2）對固體有機(jī)物的降解可減少污泥量，其功能與消化池一樣。工藝僅產(chǎn)生很少的難厭氧降解的生物活性污泥，故實(shí)現(xiàn)污水、污泥一次性處理，不需要經(jīng)常加熱的中溫消化池。（3）不需要密閉的池，不需要攪拌器，不需要水、氣、固三相分離器，降低了造價(jià)和便于維護(hù)。由于這些特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出適應(yīng)大、中、小型污