水解酸化與厭氧消化的區別!
從原理上講,水解(酸化)是厭氧消化過程的第一、二兩個階段但水解(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有機物轉變為溶解態有機物,特別是工業廢水處理,主要是將其中難生物降解物質轉變為易生物降解物質,提高廢水的可生化性,以利于后續的好氧生物處理。
各自的運行環境和條件存在著明顯的差異,主要表現在以下幾個方面:
1、Eh不同
在混合厭氧消化系統中,由于完成水解、酸化的微生物和產甲烷微生物共處于同一反應器中,整個反應器的氧化還原電位Eh的控制必須首先滿足對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,產酸相的pH值一般控制在6.0-6.5之間,pH降低時,盡管產酸的速率增大,但形成的有機酸形態將發生變化,丙酸的相對含量增大,而丙酸對后續的甲烷相中的產甲烷菌會產生強烈的抑制作用。
對于水解(酸化)一好氧處理系統來說,由于后續處理為好氧氧化,不存在丙酸的抑制問題,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)段對工作溫度無特殊要求,通常在常溫下運行,也可獲得較為滿意的水解(酸化)效果。
影響水解(酸化)過程的主要因素:
1、基質的種類和形態
基質的種類和形態對水解(酸化)過程的速率有著重要影響。就多糖、蛋白質和脂肪三類物質來說,在相同的操作條件下,水解速率依次減小。
同類有機物,分子量越大,水解越困難,相應池水解速率就越小。比如,就糖類物質來說,二聚糖比三聚糖容易水解;低聚糖比高聚糖容易水解。
就分子結構來說,直鏈比支鏈易于水解;支鏈比環狀易于水解;單環化合物比雜環或多環化合物易于水解。
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)的產物以及污泥的形態和結構。水解(酸化)微生物對pH值變化的適應性較強,水解過程可在pH值寬達3.5—10.0的范圍內順利進行,但最佳的pH值為5.5-6.5。
pH朝酸性方向或堿性方向移動時,水解速率都將減小。水解液pH值同時還影響水解產物的種類和含量。
3、水力停留時間
水力停留時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,水力停留時間越長,被水解物質與水解微生物接觸時間也就越長,相應地水解效率也就越高。一般為3-4小時。
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,水解反應速率變化不大,由此說明,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,對含顆粒態有機物濃度較高的廢水或污泥,在進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行。
影響厭氧消化的主要因素:
1、溫度
在厭氧消化過程中,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:一類是嗜寒的,溫度范圍從10℃~20℃;—類是嗜溫的,溫度范圍從20℃~45℃:,通常使用37℃;一類是嗜熱的,溫度范圍從50~65℃,通常是55℃。
2、碳氮比
碳氮比的關系是指有機原料中總碳和總氮的比例。厭氧消化過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,否則都會對厭氧發酵過程產生影響。
不合適的碳氮比會造成大量的氨態氮的釋放或是揮發性脂肪酸的過度累積,而氨態氮和摔發性脂脅酸郁是厭氧消化中重要的中間產物,不合適的濃度都會抑制甲烷發酵過程。
3、酸堿度
pH值是反映水相體系中酸濃度的重耍指標之一。厭氧發酵菌尤其是產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,甲烷菌的生長就會受到抑制。許多研究者己經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間內所承受的揮發性有機物量,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、消化溫度、所采用的工藝等有關。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)。