發(fā)布時間：2024-01-18
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水解酸化處理工藝是一種重要的污水處理技術(shù)。水解酸化是指將厭氧處理控制在反應(yīng)時間較短的第一和第二階段，即將不溶性有機(jī)物水解為可溶性有機(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有機(jī)物質(zhì)的過程。這一過程主要利用發(fā)酵細(xì)菌的作用，這些細(xì)菌種類繁多，代謝能力強(qiáng)，繁殖速度快，對外界環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。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)，而酸化則是一類典型的發(fā)酵過程，微生物的代謝產(chǎn)物主要是各種有機(jī)酸。
水解酸化處理工藝簡介
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)。微生物通過釋放胞外自由酶或連接在細(xì)胞外壁上的固定酶來完成生物催化反應(yīng)。
酸化是一類典型的發(fā)酵過程，微生物的代謝產(chǎn)物主要是各種有機(jī)酸。
從機(jī)理上講，水解和酸化是厭氧消化過程的兩個階段，但不同的工藝水解酸化的處理目的不同。水解酸化-好氧生物處理工藝中的水解目的主要是將原有廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是工業(yè)廢水，主要將其中難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧處理。考慮到后續(xù)好氧處理的能耗問題，水解主要用于低濃度難降解廢水的預(yù)處理。混合厭氧消化工藝中的水解酸化的目的是為混合厭氧消化過程的甲烷發(fā)酵提供底物。而兩相厭氧消化工藝中的產(chǎn)酸相是將混合厭氧消化中的產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分開，以創(chuàng)造各自的最佳環(huán)境。
處理過程
1、厭氧生化處理的概述
廢水厭氧生物處理是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物(包括兼氧微生物)的作用，將廢水中各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程。
厭氧生化處理過程：高分子有機(jī)物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
(1)水解階段
水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。
(2)發(fā)酵(或酸化)階段
發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化。
(3)產(chǎn)乙酸階段
在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
(4)甲烷階段
這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。
2、水解酸化分析
高分子有機(jī)物因相對分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們在水解階段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如，纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過程通常較緩慢，多種因素如溫度、有機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。
酸化階段，上述小分子的化合物在酸化菌的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細(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保護(hù)嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、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的微生物種群。
總結(jié)
水解階段是大分子有機(jī)物降解的必經(jīng)過程，大分子有機(jī)想要被微生物所利用，必須先水解為小分子有機(jī)物，這樣才能進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)進(jìn)一步降解。酸化階段是有機(jī)物降解的提速過程，因為它將水解后的小分子有機(jī)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這也是為何在實際的工業(yè)廢水處理工程中，水解酸化往往作為預(yù)處理單元的原因。
兩點普遍認(rèn)同的作用：
(1)提高廢水可生化性：能將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子。
酸化水解污泥的培養(yǎng)
酸化水解池污泥培養(yǎng)比較慢，主要保證營養(yǎng)物均衡;
水解酸化池污泥考慮接種其他類似造紙廠的生化污泥，或是逐漸的將好氧池內(nèi)的剩余污泥定期的排入水解酸化池，采用此方法接種的污泥所含的微生物能較快的適應(yīng)環(huán)境，縮短馴化周期。
脈沖罐脈沖強(qiáng)度是水解酸化池能否發(fā)揮作用的關(guān)鍵，脈沖罐定時的放水，通過水解酸化池底的布水管均勻的分布，利用脈沖產(chǎn)生的短時沖擊力將廢水與厭氧污泥充分混合，形成污泥床，讓微生物與有機(jī)物充分接觸，提高處理效率，但過高的脈沖強(qiáng)度會使膨化的厭氧污泥床過高，從而被出水帶出，造成厭氧污泥流失，因此需密切觀察脈沖強(qiáng)度是否合適，及時調(diào)整脈沖強(qiáng)度。
如水解酸化水池出水變黑并帶酸臭味、DO在0.5mg/L以下，COD去除率達(dá)到10%以上，說明水解酸化池已經(jīng)開始發(fā)揮作用，馴化預(yù)計需2個月至2個半月時間。
