水解酸化工艺与厌氧发酵的区别

水解（酸化）工艺与厌氧发酵的区别从原理上讲，水解（酸化）是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。但水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段和厌氧消化的目标不同，因此是两种不同的处理方法。水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的，对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；对于工业废水处理，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。水解工艺的开发过程是从低浓度城市污水开始的，与高浓度废水的厌氧消化中的水解、酸化过程是不同的。在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。而两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。因此，尽管水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段、两相法厌氧发酵工艺中的产酸相和混合厌氧消化工艺中的产酸过程均产生有机酸，但是由于三者的处理目的的不同，各自的运行环境和条件有着明显的差异，主要表现在以下几个方面。（1）氧化还原电位（Eh）不同在混合厌氧消化系统中，由于完成水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于同一个反应器中，整个反应器的氧化还原电位（Eh）的控制必须首先满足对Eh要求严格的甲烷菌，一般为300mV以下，因此，系统中的水解（酸化）微生物也是在这一电位值下工作的。而两相厌氧消化系统中，产酸相的氧化还原电位一般控制在-300—-100mV之间。水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段为一典型的兼性过程，只要Eh控制在0mV左右，该过程即可孙里进行。（2）pH值不同在厌氧消化系统中，消化液的pH值控制在甲烷菌生长的最佳pH值范围，一般为6.8-7.2。在两相厌氧消化系统中，产酸相的pH值一般控制在6.0-6.5之间，在酸化反应器pH值降低时，丙酸的相对含量增大，而丙酸对后续的甲烷相中的产甲烷菌将产生强烈的抑制作用。对于水解（酸化）-好氧处理系统来说，由于浓度低不存在酸的抑制问题，因此，可以不控制pH值的范围，一般pH在6.5-7.5之间。（3）温度不同三种工艺对温度的控制也不同，通常厌氧消化系统以及两相厌氧消化系统的温度均严格控制，要么中温消化（30-35℃），要么高温消化（50-55℃）。而水解处理工艺对温度无特殊要求，通常在常温下运行，也可获得较为满意的水解（酸化效果）。由于反应条件不同，三种工艺系统种优势菌群也不相同。在厌氧消化系统种，由于严格地控制在厌氧条件下，系统中的优势菌群为专性厌氧菌，因此完成水解（酸化）的微生物主要为厌氧微生物。水解（酸化）工艺控制在兼性条件下，系统中的优势菌群也是厌氧微生物，但以兼性微生物为主，完成水解（酸化）过程的微生物相应也主要为厌氧（兼性）菌。对于两相厌氧消化系统中的产酸相，微生物的优势菌群随控制的氧化还原电位不同而变化。当控制的电位较低时，完成水解、产酸的微生物主要为厌氧菌；当控制的电位较高时，则完成水解、产酸的微生物主要为兼性菌。需要说明的是，水解-好氧工艺中的水解（酸化）过程与好氧AO（HO）、A2O和AB等工艺A段中发生的水解过程也是有较大区别的。这表现在以下两个方面：首先是菌中不同，如上所述在水解工艺中的优势菌群是厌氧微生物，以兼性微生物为主，而在好氧AO（HO）、A2O和AB等工艺A段中的优势菌是以好氧菌为主，仅仅部分兼性菌参加反应；其次，在反应器内的污泥浓度不同，水解工艺采用的是升流式反应器，其中污泥浓度可以达到15-25g/L，而好氧AO（HO）、A2O和AB等工艺中从二沉池回流的污泥浓度一般最高为5g/L，并且以好氧菌为主。以上的差别造成了水解工艺是完全水解，而好氧AO（HO）、A2O和AB等工艺中A段仅仅发生部分水解。废水可生化性（续一）各类有机物的可降解性及特例类别可生物降解性特征特殊例外碳水化合物易于分解，大部分化合物的BOD5/COD＞50％纤维系、木质素、甲基纤维素、α-纤维素生物降解性较差烃类化合物对生物氧化有阻抗，环烃比脂烃更甚．实际上，大部分烃类化合物不易被分解，小部分如苯、甲苯、乙基苯以及丁苯异戊二烯，经驯化后，可被分解，大部分化合物的BOD5/COD≤20%～25%松节油、苯乙烯较易被分解醇类化合物能够被分解，主要取决于驯化程度、大部分化合物的BOD5/COD＞40%特丁醇、戊醇、季戊四醇表现高度的阻抗性酚类化台物能够被分解。需短时间的驯化，一元酚、二元性，酚、甲酚及许多酚都能够被分解，大部分酚类化合物的BOD5/COD＞40%2、4、5三氯苯酚、硝基酚具有较高的阻抗较难分解醛类化合物能够被分解，大多数化合物的BOD5/COD＞40％丙烯醛、三聚丙烯醛需长期驯化，苯醛、3-羟基丁醛在高浓度时表现高度阻抗醚类化合物对生物降解的阻抗性较大，比酚、醛、醇类物质难于降解。有一些化合物经长期驯化后可以分解乙醚、乙二醚不能被分解酮类化合物可生化性较醇、醛、酚差，但较醚为好，有一部分酮类化合物经长期驯化后，能够被分解氨基酸生物降解性能良好BOD5/COD可大于50％胱氨酸、酪氨酸需较长时间驯化才能被分解含氮化合物苯胺类化合物经长期驯化可被分解，硝基化合物中的一部分经驯化后可降解。胺类大部分能够被降解二乙替苯胺、异丙胺、二甲苯胺实际上不能降解氰或睛经驯化后容易被降解乙烯类生物降解性能良好巴豆醛在高浓度时可被降解。在低浓度时产生，阻抗作用的有机物表面活性剂类直链烷基芳基硫化物经长期驯化后能够被降解，“特型”化合物则难于降解．高分子量的聚乙氧酯和酰胺类更为稳定，难于生物降解含氯化合物氧乙基类(醚链)对降解作用有阻抗，其高分子化合物阻抗性更大卤素有机物大部分化合物不能被降解氯丁二烯、二氯乙酸、二氯苯醋酸钠、二氯环、己烷、氯乙醇等可被降解废水可生化性（续二）在分析污染物的可生化性时，还应注意以下几点。①一些有机物在低浓度时毒性较小，可以被微生物所降解。但在浓度较高时，则表现出对微生物的强烈毒性，常见的酚、氰、苯等物质即是如此。如酚浓度在1％时是一种良好的杀菌剂，但在300mg/L以下，则可被经过驯化的微生物所降解。②废水中常含有多种污染物，这些污染物在废水中混合后可能出现复合、聚合等现象，从而增大其抗降解性。有毒物质之间的混合往往会增大毒性作用，因此，对水质成分复杂的废水不能简单地以某种化合物的存在来判断废水生化处理的难易程度。③所接种的微生物的种属是极为重要的影响因素。不同的微生物具有不同的酶诱导特性，在底物的诱导下，—些微生物可能产生相应的诱导酶，而有些微生物则不能，从而对底物的降解能力也就不同。目前废水处理技术已发展到采用特效菌种和变异菌处理有毒废水的阶段，对有毒物质的降解效率有了很大提高。现已发现镰刀霉(Fusarium)、诺卡氏菌(Nocardia)等具有分解氰与腈的能力；假单孢菌(如食酚极毛杆菌Pseudomonasphenolphagum、解酚极毛杆菌Pseudomonasphenolicum)、小球菌(Micrococcus)等具有很强的降解酚的能力.在厌气发酵过程中，假单孢菌的一些种以及黄杆菌(Flavobacterium)都具有很强的产酸能力，甲烷叠球菌(Methanococcus)等具有很高的产气能力。目前，国内外的生物处理系统大多采用混合菌种，通过废水的驯化进行自然的诱导和筛选，驯化程度的好坏，对底物降解效率有很大影响，如处理含酚废水，在驯化良好时，酚的接受浓度可由几十毫克／升提高到500—600mg／L。④pH值、水温、溶解氧、重金属离子等环境因素对微生物的生长繁殖及污染物的存在形式有影响，因此，这些环境因素也间接地影响废水中有机污染物的可降解程度。由于废水中污染物的种类繁多，相互间的影响错综复杂，所以一般应通过实验来评价废水的可生化性，判断采用生化处理的可能性和合理性。可生化性的评价方法1．BOD5／COD值法BOD5和COD是废水生物处理过程中常用的两个水质指标，用BOD5／COD值评价废水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法。在一般情况下，BOD5／COD值愈大，说明废水可生物处理性愈好。综合国内外的研究结果，可参照表--【废水可生化性评价参考数据】所列数据评价废水的可生化性。表废水可生化性评价参考数据BOD5/COD＞0.450.3—0.450.2—0.3＜0.2可生化好较好较难不宜在使用此法时，应注意以下几个问题。①某些废水中含有的悬浮性有机固体容易在COD的测定中被重铬酸钾氧化，并以COD的形式表现出来。但在BOD反应瓶中受物理形态限制，BOD数值较低，致使BOD5/COD值减小，而实际上悬浮有机固体可通过生物絮凝作用去除，继之可经胞外酶水解后进入细胞内被氧化，其BOD5/COD值虽小，可生物处理性却不差。②COD测定值中包含了废水中某些无机还原性物质(如硫化物、亚硫酸盐、亚硝酸盐、亚铁离子等)所消耗的氧量，BOD5测定值中也包括硫化物、亚硫酸盐、亚铁离子所消耗的氧量。但由于COD与BOD5测定方法不同，这些无机还原性物质在测定时的终态浓度及状态都不尽相同，亦即在两种测定方法中所消耗的氧量不同，从而直接影响BOD5和COD的测定值及其比值。③重铬酸钾在酸性条件下的氧化能力很强，在大多数情况下，COD值可近似代表废水中全部有机物的含量。但有些化合物如吡啶不被重铬酸钾氧化，不能以COD的形式表现出需氧量，但却可能在微生物作用下被氧化，以BOD5的形式表现出需氧量，因此对BOD5/COD值产生很大影响。综上所述，废水的BOD5/COD值不可能直接等于可生物降解的有机物占全部有机物的百分数，所以，用BOD5/COD值来评价废水的生物处理可行件尽管方便，但比较粗糙，欲做出准确的结论，还应辅以生物处理的模型实验。