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带你了解水解酸化工艺

发布日期:2022-05-25 15:11:41 浏览量:

       在众多的污水处理工艺中,水解酸化一直是不可忽视的存在。

       水解酸化,简单来说就是厌氧的初级阶段。在这个阶段,主要通过胞外酶的作用将水中的高分子有机物分解成为小分子的有机物。

       不同工艺水解酸化的处理目的不同。比如耗氧生物处理工艺中的目的是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物,而混合厌氧消化工艺中的水解酸化目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。

       总的来说,水解酸化工艺有机物去除率高,废水处理浓度高,水处理能力大,耐冲击负荷,运行成本低,在污水处理中依然起着重要作用。小面就就带你深入了解水解酸化工艺。

1.水解酸化工艺原理

       废水厌氧生物处理是指在无氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用,将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。而在厌氧生化处理过程中,高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段:

       水解阶段

       高分子有机物相对分子量巨大,不能透过细胞膜,不能为细菌直接利用,因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如:纤维素被纤维素水解酶水解为纤维素二糖与葡萄糖,淀粉被水解为淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白质酶水解为多肽与氨基酸等。这些小分子的产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。

       酸化阶段

       在这一阶段,上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。

       这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时,酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。

       乙酸阶段

       在此阶段,上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。

       产甲烷阶段

       这一阶段里,乙酸,氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。

       利用前面的水解酸化阶段可以使废水中有机大分子物质被细胞外酶分解为小分子,这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用,可改善废水的可生化性。

2、水解酸化工艺优势

       1厌氧生物处理

       厌氧生物处理是经大量微生物的协同作用共同完成的。根据有机物所达到的分解程度的不同,厌氧处理可以分为两种类型:酸发酵和甲烷发酵。前者是以有机酸为主要发酵产物,而后者则以甲烷为主要发酵产物。

       所谓酸发酵也称作水解酸化,是一种不彻底的有机物厌氧转化过程,其作用在于使复杂的不溶性高分子有机物经过水解和产酸过程,转化为溶解性的简单低分子有机物。

       2有效去除能力

       因为废水多为酸性,故废水处理时通常会用 Na2CO3 对废水进行调节,使其从酸性变为碱性,从而增强缓冲能力。

       另需注意的一点是,微生物的数量会随着 pH 值的变化而变化。所以,如果将 pH 值始终保持为4.8,废水中有机物就会加快反应与扩散的速度,数量明显减少,进而提升了技术的去污能力。

       3总磷的去除

       用该技术处理废水中的总磷,是用微生物同化的方式,因此,磷的消除率取决于产生的微生物数量。而水解酸化技术处理废水的过程中,会根据这一特点,适当增加微生物的数量,待这些微生物的数量与废水内微生物融合后,可高效率地与磷发生反应以减少磷的数量。

       4提高可生化性

       该技术的最大功效即为提高生化性。它是指废水处理的过程中,根据废水内各类物质的特点,用不同的方式优化废水的处理,并逐步提升可生化性。

       5较强的抗负荷冲击能力

       实际处理废水的过程中,容积负荷可直接影响最终的处理效果。如果负荷较小,会抑制微生物的生长,负荷过大,也会引起某一物质的含量过高,失去对 pH 值的控制。

       所以,合理控制容积负荷的大小,是提高废水处理效率的保证。数据证明,当 BOD5 容积负荷在 1.14~6.56kg/m3/d 之间时,有较强的抗负荷冲击能力。

3、水解酸化的影响因素

       1基质的种类和颗粒粒径

       基质不同,其水解难易亦不同。基质的种类对水解酸化过程的速率有重要影响。如脂肪、蛋白质、多糖在其他条件相同的条件下,水解速率逐渐增大;对同类型有机物来说,分子量大的要比分子量小的更难水解;从分子结构来说,水解难易程度为直链结构>支链结构>环状结构,且单环化合物易于杂环化合物。污染物的颗粒的大小对水解速率的影响也很大。颗粒粒径越大,单位重量的比表面积就小,越难于水解。因此,对于颗粒大有机污染物浓度较高的废水或污泥,先破碎后再进入水解池,加速水解(酸化)速率。

       2容积负荷

       容积负荷是水解过程的重要工艺参数之一,它反映了进水浓度与停留时间对厌氧过程的综合影响。对于水解反应器,容积负荷设计取值较低,提高水力停留时间,使污染物质与水解微生物接触时间加长,溶解出COD浓度变高,水解也越完全。对于对于城市污水,水解反应可在很短时间内完成,容积负荷可取相对较高值;而对于工业废水比例较大的的污水,容积负荷需根据废水性质进行设计。

       3配水系统

       水解池良好运行的重要条件之一是保障污泥和废水之间的充分接触,因此系统底部的布水系统应该尽可能地均匀。水解反应器的配水系统是一个关键的设计系统,为了使反应器底部进水均匀,有必要采用将进水均匀分配到多个进水点的分配装置。

       4上升流速

       为确保水解反应器中泥水的充分接触及出水水质,水解池的上升流速应控制在一定的范围内。当上升流速偏低时,大量的较密实的活性污泥沉积在水解池的底部,在污水上升的过程中,泥水不能充分接触反应,从而导致了去除效果较差。当上升流速偏高时,会造成水解池的活性污泥大量流失。出水带泥,一方面对后续好氧生化处理的微生物造成毒性,另一方面无法保证水解池的去除效果。

       4、结语

       水解酸化工艺作为预处理,可以比较明显地提高废水的可生化性,为后续的好氧处理提供可靠的保证。

       对于含有大量悬浮物质和大分子物质的废水,利用水解酸化作为厌氧反应器的预处理,可以保证产甲烷反应器的稳定运行,并可以大幅度地缩短处理时间。