水解酸化池和厭氧池的區(qū)別？你知道嗎?

一、水解(酸化)的概念

水解在化學(xué)上指的是化合物與水進(jìn)行的一類反應(yīng)的總稱。在廢水生物處理中，水解指的是有機(jī)物(基質(zhì))進(jìn)入細(xì)胞前，在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。這一階段為典型的特征是生物反應(yīng)的場所發(fā)生在細(xì)胞外，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氧化反應(yīng)(主要包括大分子物質(zhì)的斷鏈和水溶)。

酸化則是一類典型的發(fā)酵過程。這一階段的基本持征是微生物的代謝產(chǎn)物主要為各種有機(jī)酸。水解菌實(shí)際上是一種具有水解能力的發(fā)酵細(xì)菌，水解是耗能過程，發(fā)酵細(xì)菌付出能量進(jìn)行水解的目的，是為了取得能進(jìn)行發(fā)酵的水镕性基質(zhì)，并通過胞內(nèi)的生化反應(yīng)取得能源，同時(shí)排除代謝產(chǎn)物(厭氧條件下主要為各種有機(jī)酸)。實(shí)際工程中希望將產(chǎn)酸過程控制在小范圍。因?yàn)樗峄筽H值下降太多時(shí)，不利于水解的進(jìn)行。

影響水解(酸化)過程的主要因素

1、基質(zhì)的種類和形態(tài)

基質(zhì)的種類和形態(tài)對水解(酸化)過程的速率有著重要影響。就多糖、蛋白質(zhì)和脂肪三類物質(zhì)來說，在相同的操作條件下，水解速率依次減小。同類有機(jī)物，分子量越大，水解越困難，相應(yīng)池水解速率就越小。比如，就糖類物質(zhì)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(jié)構(gòu)來說，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(jié)構(gòu)。大量研究結(jié)果表明，水解(酸化)微生物對pH值變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，水解過程可在pH值寬達(dá)3.5—10.0的范圍內(nèi)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)物的種類和含量。

3、水力停留時(shí)間

水力停留時(shí)間是水解反應(yīng)器運(yùn)行控制的重要參數(shù)之一。它對反應(yīng)器的影響，隨著反應(yīng)器的功能不同而不同。對于單純以水解為目的的反應(yīng)器，水力停留時(shí)間越長，被水解物質(zhì)與水解微生物接觸時(shí)間也就越長，相應(yīng)地水解效率也就越高。一般為3-4小時(shí)。

4、溫度

水解反應(yīng)是一典型的生物反向，因此．溫度變化對水解反應(yīng)的影響符合一般的生物反應(yīng)規(guī)律，即在一定的范圍內(nèi)，溫度越高，水解反應(yīng)的速率越大。但研究表明，當(dāng)溫度在10一20 oC之間變化時(shí)，水解反應(yīng)速率變化不大，由此說明，水解微生物對低溫變化的適應(yīng)較強(qiáng)。

5、粒徑

粒徑是影響顆粒狀有機(jī)物水解(酸化)速率的重要因素之—粒徑越大，單位重量有機(jī)物的比表面積越小．水解速率也就越小。由于顆粒態(tài)有機(jī)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(jī)物濃度較高的廢水或污泥，在進(jìn)入水解反應(yīng)器前可利用泵或研磨機(jī)破碎，以減小污染物的粒徑，從而加快水解反應(yīng)的進(jìn)行。

水解酸化池和厭氧池的區(qū)別？你知道嗎?

為傳統(tǒng)的A2/O工藝流程，首段為厭氧池，本池的主要作用為聚磷菌釋放磷，其次在本池中也可發(fā)生水解酸化反應(yīng)。

聚磷菌也叫做攝磷菌、除磷菌，是傳統(tǒng)活性污泥工藝中一類特殊的細(xì)菌，在好氧狀態(tài)下能超量地將污水中的磷吸入體內(nèi)，使體內(nèi)的含磷量超過一般細(xì)菌體內(nèi)的含磷量的數(shù)倍，這類細(xì)菌被廣泛地用于生物除磷。

1）厭氧條件下釋磷

在沒有溶解氧或硝態(tài)氮存在的條件下，兼性細(xì)菌通過發(fā)酵作用將可溶性BOD5轉(zhuǎn)化為低分子揮發(fā)性有機(jī)酸VFA。聚磷菌吸收這些發(fā)酵產(chǎn)物或來自原污水的VFA，并將其運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)，同化成胞內(nèi)碳能源儲(chǔ)存物質(zhì)PHB，所需的能力來源于聚磷的水解以及細(xì)胞內(nèi)糖的酵解，并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。

2）好氧條件下攝磷

好氧條件下，聚磷菌的活力得到恢復(fù)，并以聚磷的形式存儲(chǔ)超過生長所需的磷量，通過PHB的氧化代謝產(chǎn)生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能鍵的形式捕集存儲(chǔ)，磷酸鹽從水中被去除。

3）富磷污泥的排放

產(chǎn)生的富磷污泥通過剩余污泥的形式排放，從而將磷去除。從能量角度來看，聚磷菌在無氧條件下釋放磷獲取能量以吸收廢水中溶解性有機(jī)物，在好氧狀態(tài)下降解吸收溶解性有機(jī)物獲取能量以吸收磷。

原水與同步進(jìn)入的二沉池回流的含磷污泥二者混合后再兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下部分易生物降解的大分子有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為小分子的揮發(fā)性脂肪酸（VFA），聚磷菌將細(xì)胞內(nèi)的聚磷水解成正磷酸鹽，釋放到水中，釋放的能量可供轉(zhuǎn)型好氧的聚磷菌在厭氧的壓抑環(huán)境下維持生存，同時(shí)吸收水解后的小分子有機(jī)物合成PHB并儲(chǔ)存在體內(nèi)。

除磷的關(guān)鍵是厭氧區(qū)的設(shè)置，聚磷菌能在短暫的厭氧條件下，由于非聚磷菌吸收低分子基質(zhì)并快速同化和儲(chǔ)存這些發(fā)酵產(chǎn)物，即厭氧區(qū)為聚磷菌提供了競爭優(yōu)勢。

這樣一來，能吸收大量磷的聚磷菌就能在處理系統(tǒng)中得到選擇性增殖，并可通過排除高含磷量的剩余污泥達(dá)到除磷的目的。這種選擇性增殖的另一好處是抑制了絲狀菌的增殖，避免了產(chǎn)生沉淀性能較差的污泥的可能，因此厭氧/好氧生物除磷工藝一般不會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹。

影響厭氧池的主要因素：

1、溫度

溫度對除磷效果的影響不如對生物脫氮過程的影響那么明顯，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度變化不是十分大時(shí)，生物除磷都能成功運(yùn)行。試驗(yàn)表明，生物除磷的溫度宜大于10℃，因?yàn)榫哿拙诘蜏貢r(shí)生長速度會(huì)減慢。

2、pH值

在pH在6.5一8.0時(shí)，聚磷微生物的含磷量和吸磷率保持穩(wěn)定，當(dāng)pH值低于6.5時(shí)，吸磷率急劇下降。當(dāng)pH值突然降低，無論在好氧區(qū)還是厭氧區(qū)磷的濃度都急劇上升，pH降低的幅度越大釋放量越大，這說明pH降低引起的磷釋放不是聚磷菌本身對pH變化的生理生化反應(yīng)，而是一種純化學(xué)的“酸溶"效應(yīng)，而且pH下降引起的厭氧釋放量越大，則好氧吸磷能力越低，這說明pH下降引起的釋放是破壞性的，無效的。pH升高時(shí)則出現(xiàn)磷的輕微吸收。

3、溶解氧

每毫克分子氧可消耗易生物降解的COD1.14mg,致使聚磷生物的生長受到抑制，難以達(dá)到預(yù)計(jì)的除磷效果。厭氧區(qū)要保持較低的溶解氧值以更利于厭氧菌的發(fā)酵產(chǎn)酸，進(jìn)而使聚磷菌更好的釋磷，另外，較少的溶解氧更有利予減少易降解有機(jī)質(zhì)的消耗，進(jìn)而使聚磷菌合成更多的PHB。

而在好氧區(qū)需要較多的溶解氧，以更利于聚磷菌分解儲(chǔ)存的PHB類物質(zhì)獲得能量來吸收污水中的溶解性磷酸鹽合成細(xì)胞聚磷。厭氧區(qū)的DO控制在0.3mg/l以下，好氧區(qū)DO控制在2mg/l以上，方可確保厭氧釋磷好氧吸磷的順利進(jìn)行。

4、厭氧池硝態(tài)氮

厭氧區(qū)硝態(tài)氮存在消耗有機(jī)基質(zhì)而抑制PAO對磷的釋放，從而影響在好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。另一方面，硝態(tài)氮的存在會(huì)被氣單胞菌屬利用作為電子受體進(jìn)行反硝化，從而影響其以發(fā)酵中間產(chǎn)物作為電子受體進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酸，從而抑制PAO的釋磷和攝磷能力及PHB的合成能力。每毫克硝酸鹽氮可消耗易生物降解的COD2.86mg，致使厭氧釋磷受到抑制，一般控制在1.5mg/l以下。

5、泥齡

由于生物除磷系統(tǒng)主要通過排出剩余污泥實(shí)現(xiàn)除磷，因此剩余污泥量的多少?zèng)Q定系統(tǒng)的除磷效果，而泥齡長短對剩余污泥的排放量和污泥對磷的攝取作用有直接的影響。污泥齡越小，除磷效果越佳。這是因?yàn)榻档臀勰帻g，可增加剩余污泥的排放量及系統(tǒng)中的除磷量，從而削減二沉池出水中磷的含量。但對于同時(shí)除磷脫氮的生物處理工藝而言，為了滿足硝化和反硝化細(xì)菌的生長要求，污泥齡往往控制得較大，這是除磷效果難以令人滿意的原因。一般以除磷為目的的生物處理系統(tǒng)的泥齡控制在3.5~7d。

6、COD/TP

污水生物除磷工藝中，厭氧段有機(jī)基質(zhì)的種類、含量及微生物所需營養(yǎng)物質(zhì)與污水中含磷的比值是影響除磷效果的重要因素。不同的有機(jī)物為基質(zhì)時(shí)，磷的厭氧釋放和好氧攝取效果是不同的。分子量較小的易降解有機(jī)物（如揮發(fā)性脂肪酸類等）容易被聚磷菌利用，將其體內(nèi)儲(chǔ)存的多聚磷酸鹽分解釋放出磷，誘導(dǎo)磷釋放的能力較強(qiáng)，而高分子難降解有機(jī)物誘導(dǎo)聚磷菌釋磷能力就較差。厭氧階段磷的釋放越充分，好氧階段磷的攝取量就越大。

另外，聚磷菌在厭氧階段釋磷所產(chǎn)生的能量，主要用于其吸收低分子有機(jī)基質(zhì)以作為厭氧條件下生存的基礎(chǔ)。因此，進(jìn)水中是否含有足夠的有機(jī)質(zhì)，是關(guān)系到聚磷菌能否在厭氧條件下順利生存的重要因素。一般認(rèn)為，進(jìn)水中COD/TP要大于15，才能保證聚磷菌有足夠的基質(zhì)，從而獲得理想的除磷效果。

7、 HRT

對于運(yùn)行良好的城市污水生物脫氮除磷系統(tǒng)來說，一般釋磷和吸磷分別需要1.5～2.5小時(shí)和2.0～3.0小時(shí)?？傮w來看，似乎釋磷過程更為重要一些，因此，我們對污水在厭氧段的停留時(shí)間更為關(guān)注，厭氧段的HRT太短，將不能保證磷的有效釋放，而且污泥中的兼性酸化菌不能充分地將污水中的大分子有機(jī)物分解為可供聚磷菌攝取的低級脂肪酸，也會(huì)影響磷的釋放；HRT太長，也沒有必要，既增加基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，還可能產(chǎn)生一些副作用。

總之，釋磷和吸磷是相互關(guān)聯(lián)的兩個(gè)過程，聚磷菌只有經(jīng)過充分的厭氧釋磷才能在好氧段更好地吸磷，也只有吸磷良好的聚磷菌才會(huì)在厭氧段超量地釋磷，調(diào)控得當(dāng)會(huì)形成一個(gè)良性循環(huán)。我廠在實(shí)際運(yùn)行中摸索得到的數(shù)據(jù)是：厭氧段HRT為1小時(shí)15分～1小時(shí)45分，好氧段HRT為2小時(shí)～3小時(shí)10分較為合適。