污水處理學(xué)習(xí)之水解酸化池

污水處理學(xué)習(xí)之水解酸化池 1 2 3 3 3 4 6 7 1.水解酸化池技術(shù)簡(jiǎn)介水解(酸化)處理方法是一種介于好氧和厭氧處理法之間的方法，和其它工藝組合可以降低處理成本提高處理效率。水解酸化工藝根據(jù)產(chǎn)甲烷菌與水解產(chǎn)酸菌生長(zhǎng)速度不同，將厭氧處理控制在反應(yīng)時(shí)間較短的厭氧處理第一和第二階段，即在大量水解細(xì)菌、酸化菌作用下將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)的過(guò)程，從而改善廢水的可生化性，為后續(xù)處理奠定良好基礎(chǔ)。水解是指有機(jī)物進(jìn)入微生物細(xì)胞前、在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。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)完成生物催化反應(yīng)。第2頁(yè)共17頁(yè)廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高于后續(xù)的好氧處理?？紤]到后續(xù)好氧處理的過(guò)程的甲烷發(fā)酵提供底物。而兩相厭氧消化工藝中2.水解酸化池結(jié)構(gòu)速而均勻地混合。污泥床較厚，類似于過(guò)濾層，從而將條件下，被截留下來(lái)的有機(jī)物質(zhì)在大量水解—產(chǎn)水解為溶解性物質(zhì)，將大分子、難于生物降解發(fā)生水解，使細(xì)胞壁打開(kāi)，污泥液態(tài)化，重新第3頁(yè)共17頁(yè)謝，達(dá)到剩余污泥減容化的目的。由于水解酸化的污泥齡較長(zhǎng)(一般15~20天)。若采用水解酸化池代替常規(guī)的初沉池，除達(dá)到截留3.處理過(guò)程水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)程。高分子有機(jī)物分子量巨大，無(wú)法透過(guò)細(xì)胞膜，它們作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿又?，才能被?xì)菌直接利用。淀粉在淀粉酶的作用下生成麥芽糖和葡萄糖等能夠溶解于水，并能夠在透過(guò)細(xì)胞膜之后被細(xì)菌直接利用。當(dāng)有機(jī)污染物進(jìn)入水體環(huán)境時(shí)，首先發(fā)生的重要反應(yīng)就是水解，其有機(jī)質(zhì)成分(如木素、蛋白質(zhì)與脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳水化合物等)、有機(jī)質(zhì)顆粒用胞外酶進(jìn)行催化水解反應(yīng)，而決定水解反應(yīng)能素包裹的程度決定著生物降解性的大小。原因在第4頁(yè)共17頁(yè)物降解性能的，而木素卻沒(méi)有此性能，當(dāng)纖維素和半與纖維素和半纖維素?zé)o法接觸，也就不能充上式中R為有機(jī)物分子的主體碳鏈，而X則表示分子中的極性基團(tuán)。水解此式也是水解速度的表示方程。而水解常數(shù)與人們通過(guò)連續(xù)攪拌槽反應(yīng)器對(duì)活性污泥的厭程，在此過(guò)程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸種是子作為電子受體同時(shí)也是電子供體的生物降解過(guò)第5頁(yè)共17頁(yè)酸化微生物的種類則以梭狀芽孢桿菌和擬桿菌最為酸化在進(jìn)行過(guò)程中，厭氧降解的條件、底物種如說(shuō)，蛋白質(zhì)水解反應(yīng)生成氨基酸，其酸化底物為氨基酸；而纖維素和淀粉類還有氨氣和硫化氫。若在反應(yīng)過(guò)程中同時(shí)也存在產(chǎn)甲烷菌，那么其中氫氣又能值下降到4時(shí)，酸化過(guò)程仍可以進(jìn)行。例如青貯飼料的熟化過(guò)程人們就利用了酸化細(xì)菌的這一特性。但是pH值為4并不是產(chǎn)甲烷過(guò)程的最佳pH值，pH值為6.5~7.5才是產(chǎn)甲烷過(guò)程的最佳pH值，因此pH值的下降自然會(huì)引起甲烷乙酸菌沒(méi)有足夠的能力克服這種改變(可以參見(jiàn)產(chǎn)乙酸中的部論述),甲烷菌活第6頁(yè)共17頁(yè)產(chǎn)乙酸，顧名思義就是末端產(chǎn)物為乙酸。在發(fā)酵還會(huì)產(chǎn)生氫氣，如果不能及時(shí)將反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣有效利有研究測(cè)算，產(chǎn)酸過(guò)程中所產(chǎn)生的氫從產(chǎn)生特別是厭氧的顆粒污泥中形成了一個(gè)良好的微生態(tài)系氫菌),且兩類細(xì)菌能夠在氫的產(chǎn)生與利用上達(dá)到平衡，那么氫的傳遞效率就可第7頁(yè)共17頁(yè)一個(gè)具有多種功能的細(xì)菌的聚集體形成一個(gè)反應(yīng)器的凈化效率是非常重要的，即在一個(gè)反應(yīng)器3.1.4.產(chǎn)甲烷階段這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被分解并產(chǎn)生CH?和CO??！皟呻A段理論”流行于20世紀(jì)30~60年代，認(rèn)為厭氧消化過(guò)程可分為產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段。在產(chǎn)酸階段第8頁(yè)共17頁(yè)非產(chǎn)甲烷階段堿性發(fā)酵作用第二階段在經(jīng)過(guò)產(chǎn)甲烷菌的作用下轉(zhuǎn)化為CH?,厭氧消化體系的pH值上升至7.0~7.5,因此，又稱為堿性發(fā)酵階段。該階段主要參與反應(yīng)的微生物是產(chǎn)甲烷菌(Methaneproducingbacteria),其具有生長(zhǎng)速率慢，世代時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)溫度、pH值、絕對(duì)厭氧、抑制物等環(huán)境條件極為敏感等主要特點(diǎn)。這一階段具有以下特①由于第一階段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和代謝產(chǎn)物均被產(chǎn)甲烷菌利用而分解成二氧化碳、甲烷和氨，導(dǎo)致pH值上升；②由于構(gòu)成BOD或COD的有機(jī)物多以CO?和H?的形式逸出，所以BOD和COD明顯降低；③產(chǎn)甲烷細(xì)菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷，其中最主要的基質(zhì)為乙酸。產(chǎn)甲烷菌對(duì)環(huán)境條件要求較高且繁殖速度慢，因此產(chǎn)氣階段是厭氧消化的限速關(guān)鍵。(2)三階段理論隨著對(duì)厭氧消化微生物不斷深入的研究，厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)甲烷細(xì)菌和不產(chǎn)甲烷細(xì)菌之間的相互關(guān)系更加明確。1979年，根據(jù)微生物種群的生理分類特點(diǎn)，伯力特等提出了厭氧消化三階段理論。第一階段，在水解與發(fā)酵細(xì)菌作用下，蛋白質(zhì)、碳水化合物與脂肪等有機(jī)物經(jīng)水解和發(fā)酵轉(zhuǎn)化為單糖、脂肪酸、氨基酸、甘油、二氧化碳和氫等。第二階段，在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，第一階段的水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成氫、二氧化碳和乙酸。CH?CH?CH?CH?COOH+2H?O→CH?CH螢第三階段，在產(chǎn)甲烷菌的作用下，氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷或?qū)σ宜崦擊犬a(chǎn)生甲烷。產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)生的能量絕大部分用于維持細(xì)菌生存，只有少量用于合成新細(xì)菌，因此細(xì)胞的增殖很少。在厭氧消化的過(guò)程中，由乙酸轉(zhuǎn)化形成的CH?約占總量的2/3,由CO?還原形成的CH?約占總量的1/3。由上可知，在厭氧消化中產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌具有極為重要的作用，它在水解與發(fā)酵細(xì)菌及產(chǎn)甲烷細(xì)菌之間的共生關(guān)系中，起到了聯(lián)系作用，通過(guò)不斷地提供大量的H?,作為產(chǎn)甲烷細(xì)菌的能源和還原CO?生成CH?的電子供體。水解、發(fā)酵作用水解、發(fā)酵階段A類有機(jī)物B類有機(jī)物CO?、H?NH?、H?S產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段乙酸第三階段產(chǎn)甲烷階段盈感環(huán)蝶圖3有機(jī)物厭氧消化三階段理論模式總之，厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生CH?、CO?與NH?等的計(jì)量化學(xué)反應(yīng)方程式為：圖4計(jì)量化學(xué)反應(yīng)方程式產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸作用產(chǎn)甲烷作用氫第11頁(yè)共17頁(yè)通式過(guò)程的微生物可以分為五大類：水解酸化細(xì)菌(第一階段)、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌(第二4翻251圖5厭氧消化反應(yīng)的四階段學(xué)說(shuō)1—水解酸化細(xì)菌；2—產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌；3—同型產(chǎn)乙酸菌；4—耗氫產(chǎn)甲烷菌；5—耗乙酸產(chǎn)甲烷菌乙酸細(xì)菌產(chǎn)生的H?和CO?合成乙酸。第12頁(yè)共17頁(yè)根據(jù)厭氧消化的特征，通?？梢詫捬跸譃榘返刃》肿佑袡C(jī)物，則稱為不完全厭氧消化或部分厭氧菌繼續(xù)將不能被產(chǎn)甲烷菌直接利用的乳酸、所謂碳水化合物，是指淀粉、纖維素、葡萄糖物質(zhì)在第二階段被分解成甲烷和二氧化碳。1g可分790mL,其組成為50%CO?和50%CH?。平均產(chǎn)氣量約為704mL,其成分為29%CO?和71%CH?。在1963年，MeCarty和Jeris曾用原子示蹤法研究了污泥消化過(guò)程中CH?第13頁(yè)共17頁(yè)和甘油。隨后在酸化細(xì)菌的作用下，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為者進(jìn)而分解成CO?和CH?。1g脂肪的平均產(chǎn)氣量為1250mL,其主要成分為3.1.5.水解酸化分析酸化階段，上述小分子的化合物在酸化菌的細(xì)物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到第14頁(yè)共17頁(yè)氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化利用，必須先水解為小分子有機(jī)物，這樣才能進(jìn)入化階段是有機(jī)物降解的提速過(guò)程，因?yàn)樗鼘⑺夂笃鞯膹U水盡量快地與活性污泥混合，增加活性污泥與升流速需要保證污泥不沉積，同時(shí)又不能使活性污污泥與廢水之間的充分接觸，為了布水均勻與克服槽布水區(qū)設(shè)計(jì)，并且反應(yīng)器底部進(jìn)水布水系統(tǒng)應(yīng)該盡可能地布水均勻。第15頁(yè)共17頁(yè)水解酸化池設(shè)計(jì)停留時(shí)間為3.6h,有效容積為750m3,共分2格，每格工藝尺寸為：13m×5.5m×5.6m(超高0.35m)。中間管廊工藝尺寸為：設(shè)有排砂設(shè)施，泥齡一般18天左右，設(shè)計(jì)污泥混合區(qū)濃度20g/L,泥區(qū)總體積約為320m3,每天產(chǎn)干泥量約0.25噸。5.設(shè)計(jì)參數(shù)望》—中山市環(huán)境科學(xué)研究所論文的內(nèi)容，另外用了水解斷鍵的有機(jī)物中共價(jià)鍵能量完成了生命的活動(dòng)形式。但是COD在表象共同確定的，長(zhǎng)期的運(yùn)行控制可以讓菌種產(chǎn)生誘導(dǎo)酶定第16頁(yè)共17頁(yè)檢測(cè)中不能顯示出來(lái)，但是水解后就可能顯示COD;另一種可能是調(diào)試時(shí)，運(yùn)機(jī)物的生物毒性濃度和系統(tǒng)的生物忍耐性，造成菌種中在出水檢測(cè)中顯示COD增高，這就要求調(diào)試時(shí)加強(qiáng)生物相的觀察和記錄對(duì)比。停留時(shí)間在4.4h,污泥齡在6d左右，水解酸化池氨氮平均去除率達(dá)到42.34%,凱氏氮去除率為40.1%,總氮去除率為37.92%;具體