水解酸化與厭氧消化的區別!
從原理上講,水解(酸化)是厭氧消化過(guò)程的第一、二兩個(gè)階段但水解(酸化)工藝和厭氧消化追求的目標不同,因此是截然不同的處理方法。
水解(酸化)系統中的的目的主要是將原水中的非溶解態(tài)有機物轉變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機物,特別是工業(yè)廢水處理,主要是將其中難生物降解物質(zhì)轉變?yōu)橐咨锝到馕镔|(zhì),提高廢水的可生化性,以利于后續的好氧生物處理。
各自的運行環(huán)境和條件存在著(zhù)明顯的差異,主要表現在以下幾個(gè)方面:
1、Eh不同
在混合厭氧消化系統中,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反應器中,整個(gè)反應器的氧化還原電位Eh的控制必須首先滿(mǎn)足對Eh要求嚴格的甲烷菌,一般為-300mV以下。
因此系統中的水解(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中,產(chǎn)酸相的氧化還原電位一般控制在-100mV~-300mV之間。
2、pH值不同
在混合厭氧消化系統中,消化液的pH值控制在甲烷菌生氏的最佳pH范圍,一般為6.8-7.2。
而在兩相厭氧消化系統中,產(chǎn)酸相的pH值一般控制在6.0-6.5之間,pH降低時(shí),盡管產(chǎn)酸的速率增大,但形成的有機酸形態(tài)將發(fā)生變化,丙酸的相對含量增大,而丙酸對后續的甲烷相中的產(chǎn)甲烷菌會(huì )產(chǎn)生強烈的抑制作用。
對于水解(酸化)一好氧處理系統來(lái)說(shuō),由于后續處理為好氧氧化,不存在丙酸的抑制問(wèn)題,因此,控制的pH范圍也較寬,從而可獲得較高的水解(酸化)速率,一般pH維持在5.5-6.5之間。
3、溫度不同
三種工藝對溫度的控制也不同,通?;旌蠀捬跸到y以及兩相厭氧消化系統的溫度均嚴格控制,要么中溫消化(30-35℃),要么高溫消化(50-55℃)。
而水解(酸化)一好氧處理工藝中的水解(酸化)段對工作溫度無(wú)特殊要求,通常在常溫下運行,也可獲得較為滿(mǎn)意的水解(酸化)效果。
影響水解(酸化)過(guò)程的主要因素:
1、基質(zhì)的種類(lèi)和形態(tài)
基質(zhì)的種類(lèi)和形態(tài)對水解(酸化)過(guò)程的速率有著(zhù)重要影響。就多糖、蛋白質(zhì)和脂肪三類(lèi)物質(zhì)來(lái)說(shuō),在相同的操作條件下,水解速率依次減小。
同類(lèi)有機物,分子量越大,水解越困難,相應池水解速率就越小。比如,就糖類(lèi)物質(zhì)來(lái)說(shuō),二聚糖比三聚糖容易水解;低聚糖比高聚糖容易水解。
就分子結構來(lái)說(shuō),直鏈比支鏈易于水解;支鏈比環(huán)狀易于水解;單環(huán)化合物比雜環(huán)或多環(huán)化合物易于水解。
2、水解液的pH值
水解液的pH值主要影響水解的速率、水解(酸化)的產(chǎn)物以及污泥的形態(tài)和結構。水解(酸化)微生物對pH值變化的適應性較強,水解過(guò)程可在pH值寬達3.5—10.0的范圍內順利進(jìn)行,但最佳的pH值為5.5-6.5。
pH朝酸性方向或堿性方向移動(dòng)時(shí),水解速率都將減小。水解液pH值同時(shí)還影響水解產(chǎn)物的種類(lèi)和含量。
3、水力停留時(shí)間
水力停留時(shí)間是水解反應器運行控制的重要參數之一。它對反應器的影響,隨著(zhù)反應器的功能不同而不同。
對于單純以水解為目的的反應器,水力停留時(shí)間越長(cháng),被水解物質(zhì)與水解微生物接觸時(shí)間也就越長(cháng),相應地水解效率也就越高。一般為3-4小時(shí)。
4、溫度
水解反應是一典型的生物反向,因此.溫度變化對水解反應的影響符合一般的生物反應規律,即在一定的范圍內,溫度越高,水解反應的速率越大。
但研究表明,當溫度在10-20℃之間變化時(shí),水解反應速率變化不大,由此說(shuō)明,水解微生物對低溫變化的適應較強。
5、粒徑
粒徑是影響顆粒狀有機物水解(酸化)速率的重要因素之—粒徑越大,單位重量有機物的比表面積越?。馑俾室簿驮叫?。
由于顆粒態(tài)有機物的粒徑對水解速宰相效率影響較大,因此,一些研究者建議,對含顆粒態(tài)有機物濃度較高的廢水或污泥,在進(jìn)入水解反應器前可利用泵或研磨機破碎,以減小污染物的粒徑,從而加快水解反應的進(jìn)行。
影響厭氧消化的主要因素:
1、溫度
在厭氧消化過(guò)程中,溫度的范圍是很寬泛的,從低溫到高溫都存在。例如北極下水道中發(fā)現有極低溫度下存活的甲烷菌。
通常我們依據微生物活性把溫度范圍分為三類(lèi):一類(lèi)是嗜寒的,溫度范圍從10℃~20℃;—類(lèi)是嗜溫的,溫度范圍從20℃~45℃:,通常使用37℃;一類(lèi)是嗜熱的,溫度范圍從50~65℃,通常是55℃。
2、碳氮比
碳氮比的關(guān)系是指有機原料中總碳和總氮的比例。厭氧消化過(guò)程中碳氮比是有最適范圍的,一般是從20:1到30:1,既不能太高也不能太低,否則都會(huì )對厭氧發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生影響。
不合適的碳氮比會(huì )造成大量的氨態(tài)氮的釋放或是揮發(fā)性脂肪酸的過(guò)度累積,而氨態(tài)氮和摔發(fā)性脂脅酸郁是厭氧消化中重要的中間產(chǎn)物,不合適的濃度都會(huì )抑制甲烷發(fā)酵過(guò)程。
3、酸堿度
pH值是反映水相體系中酸濃度的重耍指標之一。厭氧發(fā)酵菌尤其是產(chǎn)甲烷菌對反應體系中的酸濃度是極為敏感的。
較低pH值條件下,甲烷菌的生長(cháng)就會(huì )受到抑制。許多研究者己經(jīng)研究厭氧消化中不同階段的最佳pH值。甲烷菌的最佳pH值是7.20左右。
4、有機負荷量
有機負荷是指消化反應器單位容積單位時(shí)間內所承受的揮發(fā)性有機物量,它是消化反應器設計和運行的重要參數。
有機負荷的高低與處理物料的性質(zhì)、消化溫度、所采用的工藝等有關(guān)。研究表明,對于處理蔬菜、水果、廚余等易降解的有機垃圾,有機負荷一般為1~6.8kg VS/(m3·d)。