• 湖北康諾達生物科技有限公司

    0710-3283958

    konodo2015@163.com

    產品與服務

    公司名稱:湖北康諾達生物科技有限公司

    聯系電話:0710-3283958

    譚先生手機:13986349910

    QQ:2424133326 

    公司郵箱:konodo2015@163.com

    地    址:襄陽市高新區鄧城大道國際創新產業基地6棟

    行業知識

    水解酸化預處理工藝 2020

    編輯:湖北康諾達生物科技有限公司時間:2020-06-08

    一、水解酸化的定義

    水解在化學上是化合物與水進行反應的統稱,是通過共價鍵發生變化或斷裂,引起化合物在分子結構、形態上發生變化,將復雜的非溶解性聚合物轉化為簡單、易溶單體或二聚體的過程。其實質是一種酶促反應過程。

    在生物降解處理過程中,水解是指有機質進入細胞前,在胞外進行的酶促生化反應,微生物通過釋放的胞外酶和連接在細胞外壁上的固定酶來完成生物催化氧化反應,實現大分子物質結構的斷裂和不溶性物質的水溶。水解過程常常是各種難降解大分子有機物質進行生物處理的限速階段。

    酸化是有機化合物作為電子受體同時也是電子供體的生物降解過程,其實質是一種厭氧發酵過程。經水解生成的小分子有機物進入發酵菌的細胞內,在胞內酶作用下分解為各種類型的揮發性有機酸,如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸以及乳酸等。

    水解酸化過程可以提高廢水的生物降解性能,改變難生物降解有機物質生物處理的路徑。

    二、水解酸化的工藝原理

    從原理上講,水解酸化是厭氧消化全過程的前段。厭氧硝化過程一般可分為產酸段和產甲烷段,包括:水解、酸化、產乙酸、產甲烷等過程。

    水解酸化工藝是基于厭氧生物處理技術發展起來的。利用兼性水解酸化菌,將復雜有機物的降解,控制在厭氧消化中轉化為簡單有機物階段,即水解酸化階段。

    水解酸化過程往往難以絕對分開,可以獨立的作為一種預處理工藝。

    水解酸化追求的結果,是BOD值升高,COD值降低,BOD/COD比值升高,可生化性增強。

    三、水解酸化工藝的特點

    自20世紀80年代,國內外研究學者對厭氧水解酸化的研究越來越關注。水解酸化作為一種介于好氧和厭氧之間的污水處理技術,可處理高濃度、難降解廢水,具有設施容積小,處理水量大,運行費用低,污染物去除率高,可同步實現“水、泥”

    處理等優點,逐步做為各種生化系統的預處理工藝,廣泛運用于難生物降解的化工、造紙及有機物濃度高的工業廢水處理中。因水解酸化預處理工藝和其他厭氧處理中的水解酸化過程追求的目標不同,各自的運行條件存在明顯的差異。

    1 1 、目的性不同:

    水解酸化預處理的目的主要是將原水中的非溶解態有機物轉變成溶解態有機物,將難降解的大分子物質轉變成易降解的小分子物質,進而提高廢水的可生化性,以利于后續的生物處理。主要產物是小分子:揮發性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。

    混合厭氧消化工藝中,水解酸化是和整個厭氧消化過程有機的融合一體的,共處于一個系統中,水解酸化的目的是為混合厭氧消化過程中的甲烷化階段提供基質。兩相厭氧消化工藝中,其產酸段(相)是將混合厭氧消化中的產酸段和產甲烷段分開,以便形成各自的最佳環境,產酸段對產生酸的形態也有要求,主要產物為乙酸。

    2 、功能性菌群不同

    水解酸化工藝中,優勢菌是兼性厭氧菌,不同的水背景條件,優勢菌尤其是參與水解的菌群差異比較大。有研究表明,水解酸化菌分布在18個屬、50多個種。

    厭氧消化系統中的優勢菌群是專性厭氧菌。

    兩相厭氧消化工藝中,產酸相的優勢菌群因氧化還原電位的高低而異,氧化還原電位較低時主要是厭氧菌,氧化還原電位較高時主要是兼性菌。

    異養兼性菌一般具有繁殖速度快,世代周期短,適應能力強,對毒性不敏感的特性。一般而言,隨著微生物耗氧能力的降低,其代謝能力和生長速率都是逐漸降低的。隨著耗氧能力的降低,生化反應的半飽和常數Ks卻是逐漸增大的。因而,從

    熱力學角度和動力學角度都說明,異養兼性菌具有比厭氧菌更強的生理代謝作用和有機質降解能力。

    四、水解酸化預處理工藝的發展與應用

    水解酸化常被用于廢水生化處理的預處理中,尤其是難降解的化工、印染、制藥、造紙等廢水等高濃度有機工業廢水,以減少后續處理工藝的沖擊負荷,大幅度縮短后續處理工藝的HRT,從而使整個廢水處理工藝流程得到優化。隨之也發展了不少相關工藝和應用:

    1 1 、水解酸化反應器

    水解酸化反應器常被用于污水處理中代替初沉池的一個重要手段。因以提高廢水可生化性為目的,水解酸化反應器出水的溶解性BOD濃度,及進出水的BOD/COD比值的變化,是非常重要的判斷指標。

    從操作的便利性上講,測定反應器進、出水揮發性有機酸的變化,可間接反應水解酸化進行的程度,這是工程應用中最為簡便的方法之一。進、出水中的 pH 差異越大,說明反應器內水解酸化程度越好。但當進水基質濃度較低或含有大量緩沖物質時,這一指標將不適用。而通過測定 VFA 的變化來判斷反應器水解酸化的進行情況是最常用最準確的方法之一。

    水解酸化反應器的中部為缺氧段,兼性厭氧菌十分活躍,大分子有機物水解,酸化效率大大提高,酸濃度提高,pH 值下降。水解酸化雖然可以把難降解的物質轉化為易降解的物質,但是對多環、雜環類化合物的降解,仍是水解酸化工藝的“瓶頸”,其效能的常因菌群結構方面的原因,存在較大的差異。

    2 2 、微電解- - 水解酸化工藝

    通過將微電解等物化技術與水解酸化工藝結合,提高對難降解污染物的處理效能,常用于難降解廢水如醫藥廢水的預處理。

    3 3 、水解- - 好氧工藝

    水解-好氧循環工藝,利用水解酸化過程將大量懸浮物水解成可溶性物質、難生物降解有機物降解為易生物降解物質、大分子有機物降解為小分子物質,生化活性明顯改善,在水解酸化和好氧反應器間形成廢水連續恒流循環,實現廢水的有效處理。該工藝能夠充分利用水解酸化和好氧微生物各自的優勢,加快污染物去除速率,提高去除效率,從而降低工業廢水處理的投資成本和運行費用。

    4 4 、水解反硝化工藝等

    水解酸化和反硝化作用都在缺氧條件下進行,有機物的降解、脫氮等過程,在反應條件上可以互補,有利于系統的穩定、高效運行。該工藝可以在一個反應器,實現多種反應在時空上的統一。

    5 5 、強化水解酸化工藝

    通過在傳統水解酸化反應器中投加功能性微生物固定化載體,使水解酸化反應器中微生物生長在載體中及載體表面,形成生物膜,豐富水解酸化菌群結構。同時,利用載體增大接觸和反應表面積,有助于水解酸化微生物高效的降解污染物。