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    水解酸化池和厌氧池的区别?你知道吗?

    发布时间: 2023-02-14  点击次数: 601次

    水解酸化池和厌氧池的区别?你知道吗?


    一、水解(酸化)的概念


    水解在化学上指的是化合物与水进行的一类反应的总称。在废水生物处理中,水解指的是有机物(基质)进入细胞前,在胞外进行的生物化学反应。这一阶段为典型的特征是生物反应的场所发生在细胞外,微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化氧化反应(主要包括大分子物质的断链和水溶)。


    酸化则是一类典型的发酵过程。这一阶段的基本持征是微生物的代谢产物主要为各种有机酸。水解菌实际上是一种具有水解能力的发酵细菌,水解是耗能过程,发酵细菌付出能量进行水解的目的,是为了取得能进行发酵的水镕性基质,并通过胞内的生化反应取得能源,同时排除代谢产物(厌氧条件下主要为各种有机酸)。实际工程中希望将产酸过程控制在小范围。因为酸化使pH值下降太多时,不利于水解的进行。



    影响水解(酸化)过程的主要因素

    1、基质的种类和形态

    基质的种类和形态对水解(酸化)过程的速率有着重要影响。就多糖、蛋白质和脂肪三类物质来说,在相同的操作条件下,水解速率依次减小。同类有机物,分子量越大,水解越困难,相应池水解速率就越小。比如,就糖类物质来说,二聚糖比三聚糖容易水解;低聚糖比高聚糖容易水解。就分子结构来说,直链比支链易于水解;支链比环状易于水解;单环化合物比杂环或多环化合物易于水解。


    2、水解液的pH值

    水解液的pH值主要影响水解的速率、水解(酸化)的产物以及污泥的形态和结构。大量研究结果表明,水解(酸化)微生物对pH值变化的适应性较强,水解过程可在pH值宽达3.5—10.0的范围内顺利进行,但最佳的pH值为5.5—6.5。pH朝酸性方向或碱性方向移动时,水解速率都将减小。水解液pH值同时还影响水解产物的种类和含量。


    3、水力停留时间

    水力停留时间是水解反应器运行控制的重要参数之一。它对反应器的影响,随着反应器的功能不同而不同。对于单纯以水解为目的的反应器,水力停留时间越长,被水解物质与水解微生物接触时间也就越长,相应地水解效率也就越高。一般为3-4小时。


    4、温度

    水解反应是一典型的生物反向,因此.温度变化对水解反应的影响符合一般的生物反应规律,即在一定的范围内,温度越高,水解反应的速率越大。但研究表明,当温度在10一20 oC之间变化时,水解反应速率变化不大,由此说明,水解微生物对低温变化的适应较强。


    5、粒径

    粒径是影响颗粒状有机物水解(酸化)速率的重要因素之—粒径越大,单位重量有机物的比表面积越小.水解速率也就越小。由于颗粒态有机物的粒径对水解速宰相效率影响较大,因此,一些研究者建议,对含颗粒态有机物浓度较高的废水或污泥,在进入水解反应器前可利用泵或研磨机破碎,以减小污染物的粒径,从而加快水解反应的进行。

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    水解酸化池和厌氧池的区别?你知道吗?

    为传统的A2/O工艺流程,首段为厌氧池,本池的主要作用为聚磷菌释放磷,其次在本池中也可发生水解酸化反应。


    聚磷菌也叫做摄磷菌、除磷菌,是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌,在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内,使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍,这类细菌被广泛地用于生物除磷。


    1)厌氧条件下释磷

    在没有溶解氧或硝态氮存在的条件下,兼性细菌通过发酵作用将可溶性BOD5转化为低分子挥发性有机酸VFA。聚磷菌吸收这些发酵产物或来自原污水的VFA,并将其运送到细胞内,同化成胞内碳能源储存物质PHB,所需的能力来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解,并导致磷酸盐的释放。



    2)好氧条件下摄磷


    好氧条件下,聚磷菌的活力得到恢复,并以聚磷的形式存储超过生长所需的磷量,通过PHB的氧化代谢产生能量,用于磷的吸收和聚磷的合成,能量以聚磷酸高能键的形式捕集存储,磷酸盐从水中被去除。

    3)富磷污泥的排放


    产生的富磷污泥通过剩余污泥的形式排放,从而将磷去除。从能量角度来看,聚磷菌在无氧条件下释放磷获取能量以吸收废水中溶解性有机物,在好氧状态下降解吸收溶解性有机物获取能量以吸收磷。

    原水与同步进入的二沉池回流的含磷污泥二者混合后再兼性厌氧发酵菌的作用下部分易生物降解的大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸(VFA),聚磷菌将细胞内的聚磷水解成正磷酸盐,释放到水中,释放的能量可供转型好氧的聚磷菌在厌氧的压抑环境下维持生存,同时吸收水解后的小分子有机物合成PHB并储存在体内。

    除磷的关键是厌氧区的设置,聚磷菌能在短暂的厌氧条件下,由于非聚磷菌吸收低分子基质并快速同化和储存这些发酵产物,即厌氧区为聚磷菌提供了竞争优势。

    这样一来,能吸收大量磷的聚磷菌就能在处理系统中得到选择性增殖,并可通过排除高含磷量的剩余污泥达到除磷的目的。这种选择性增殖的另一好处是抑制了丝状菌的增殖,避免了产生沉淀性能较差的污泥的可能,因此厌氧/好氧生物除磷工艺一般不会出现污泥膨胀。

    影响厌氧池的主要因素:


    1、温度

    温度对除磷效果的影响不如对生物脱氮过程的影响那么明显,在一定温度范围内,温度变化不是十分大时,生物除磷都能成功运行。试验表明,生物除磷的温度宜大于10℃,因为聚磷菌在低温时生长速度会减慢。

    2、pH值

    在pH在6.5一8.0时,聚磷微生物的含磷量和吸磷率保持稳定,当pH值低于6.5时,吸磷率急剧下降。当pH值突然降低,无论在好氧区还是厌氧区磷的浓度都急剧上升,pH降低的幅度越大释放量越大,这说明pH降低引起的磷释放不是聚磷菌本身对pH变化的生理生化反应,而是一种纯化学的“酸溶"效应,而且pH下降引起的厌氧释放量越大,则好氧吸磷能力越低,这说明pH下降引起的释放是破坏性的,无效的。pH升高时则出现磷的轻微吸收。

    3、溶解氧

    每毫克分子氧可消耗易生物降解的COD1.14mg,致使聚磷生物的生长受到抑制,难以达到预计的除磷效果。厌氧区要保持较低的溶解氧值以更利于厌氧菌的发酵产酸,进而使聚磷菌更好的释磷,另外,较少的溶解氧更有利予减少易降解有机质的消耗,进而使聚磷菌合成更多的PHB。

    而在好氧区需要较多的溶解氧,以更利于聚磷菌分解储存的PHB类物质获得能量来吸收污水中的溶解性磷酸盐合成细胞聚磷。厌氧区的DO控制在0.3mg/l以下,好氧区DO控制在2mg/l以上,方可确保厌氧释磷好氧吸磷的顺利进行。

    4、厌氧池硝态氮

    厌氧区硝态氮存在消耗有机基质而抑制PAO对磷的释放,从而影响在好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另一方面,硝态氮的存在会被气单胞菌属利用作为电子受体进行反硝化,从而影响其以发酵中间产物作为电子受体进行发酵产酸,从而抑制PAO的释磷和摄磷能力及PHB的合成能力。每毫克硝酸盐氮可消耗易生物降解的COD2.86mg,致使厌氧释磷受到抑制,一般控制在1.5mg/l以下。

    5、泥龄

    由于生物除磷系统主要通过排出剩余污泥实现除磷,因此剩余污泥量的多少决定系统的除磷效果,而泥龄长短对剩余污泥的排放量和污泥对磷的摄取作用有直接的影响。污泥龄越小,除磷效果越佳。这是因为降低污泥龄,可增加剩余污泥的排放量及系统中的除磷量,从而削减二沉池出水中磷的含量。但对于同时除磷脱氮的生物处理工艺而言,为了满足硝化和反硝化细菌的生长要求,污泥龄往往控制得较大,这是除磷效果难以令人满意的原因。一般以除磷为目的的生物处理系统的泥龄控制在3.5~7d。

    6、COD/TP

    污水生物除磷工艺中,厌氧段有机基质的种类、含量及微生物所需营养物质与污水中含磷的比值是影响除磷效果的重要因素。不同的有机物为基质时,磷的厌氧释放和好氧摄取效果是不同的。分子量较小的易降解有机物(如挥发性脂肪酸类等)容易被聚磷菌利用,将其体内储存的多聚磷酸盐分解释放出磷,诱导磷释放的能力较强,而高分子难降解有机物诱导聚磷菌释磷能力就较差。厌氧阶段磷的释放越充分,好氧阶段磷的摄取量就越大。

    另外,聚磷菌在厌氧阶段释磷所产生的能量,主要用于其吸收低分子有机基质以作为厌氧条件下生存的基础。因此,进水中是否含有足够的有机质,是关系到聚磷菌能否在厌氧条件下顺利生存的重要因素。一般认为,进水中COD/TP要大于15,才能保证聚磷菌有足够的基质,从而获得理想的除磷效果。

    7、 HRT

    对于运行良好的城市污水生物脱氮除磷系统来说,一般释磷和吸磷分别需要1.5~2.5小时和2.0~3.0小时。总体来看,似乎释磷过程更为重要一些,因此,我们对污水在厌氧段的停留时间更为关注,厌氧段的HRT太短,将不能保证磷的有效释放,而且污泥中的兼性酸化菌不能充分地将污水中的大分子有机物分解为可供聚磷菌摄取的低级脂肪酸,也会影响磷的释放;HRT太长,也没有必要,既增加基建投资和运行费用,还可能产生一些副作用。

    总之,释磷和吸磷是相互关联的两个过程,聚磷菌只有经过充分的厌氧释磷才能在好氧段更好地吸磷,也只有吸磷良好的聚磷菌才会在厌氧段超量地释磷,调控得当会形成一个良性循环。我厂在实际运行中摸索得到的数据是:厌氧段HRT为1小时15分~1小时45分,好氧段HRT为2小时~3小时10分较为合适。


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