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水解酸化池和AAO工藝中的厭氧池有什么區(qū)別?

  
評(píng)論: 更新日期:2024年09月05日

兩者是不同的工藝,雖然說都是厭氧環(huán)境,但是主要用途是不一樣的,水解酸化是為了破鏈破環(huán),提高進(jìn)水BC比,提高可生化性的;而AAO中厭氧池A池,雖然也進(jìn)行一些水解酸化的代謝,但是主要是為了聚磷菌的厭氧釋磷提供環(huán)境和場(chǎng)所的!本文就具體說說兩種池子的區(qū)別!

1、水解酸化池

水解酸化是在厭氧生物反應(yīng)的四個(gè)階段(水解,酸化,產(chǎn)乙酸,甲烷化),將反應(yīng)控制在水解和酸化兩個(gè)階段的反應(yīng)過程,可以將懸浮性有機(jī)物和大分子物質(zhì)(碳水化合物、脂肪和脂類等)通過微生物胞外酶水解成小分子,小分子有機(jī)物在酸化菌作用下轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性脂肪酸的過程。在這一過程中同時(shí)可以將懸浮性固體水解為溶解性有機(jī)物、將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)。

首先,水解反應(yīng)器中大量微生物將進(jìn)水中顆粒狀顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)迅速截留和吸附, 這是一個(gè)物理過程的快速反應(yīng)。一般只要幾秒鐘到幾十秒即可完成。因此,反應(yīng)是迅速的。截留下來的物質(zhì)吸附在水解酸化污泥的表面,慢慢地被分解代謝,其在系統(tǒng)內(nèi)的污泥停留時(shí)間要大于水力停留時(shí)間。在大量水解酸化細(xì)菌的作用下,大分子、難于生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)后,重新釋放到液體中。在較高的水力負(fù)荷下隨水流出系統(tǒng)。由于水解和產(chǎn)酸菌世代期較短,往往以分鐘和小時(shí)計(jì),因此,這一降解過程也是迅速的。在這一過程中溶解性 BOD、COD 的去除率雖然從表面上講只有 10%左右,但是由于顆粒狀有機(jī)物發(fā)生水解增加了系統(tǒng)中溶解性有機(jī)物的濃度,因此,溶解性BOD、COD 去除率遠(yuǎn)大于10%。但是由于酸化過程的控制不能嚴(yán)格劃分,在污泥中可能仍有少量甲烷菌的存在,可能產(chǎn)生少量的甲烷,但甲烷在水中的溶解度也相當(dāng)可觀,故以氣體形成釋放的甲烷量很少??梢钥闯觯?水解反應(yīng)器集沉淀、吸附、網(wǎng)捕和生物絮凝等物理化學(xué)過程,與水解、酸化和甲烷化過程等生物降解功能于一體。

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(duì)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(duì)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(duì)反應(yīng)器的影響,隨著反應(yīng)器的功能不同而不同。對(duì)于單純以水解為目的的反應(yīng)器,水力停留時(shí)間越長(zhǎng),被水解物質(zhì)與水解微生物接觸時(shí)間也就越長(zhǎng),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(duì)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(duì)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(duì)水解速宰相效率影響較大,因此,一些研究者建議,對(duì)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。

AAO中厭氧池

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圖為傳統(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。

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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(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

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(duì)除磷效果的影響不如對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(duì)磷的釋放,從而影響在好氧條件下聚磷菌對(duì)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(zhǎng)短對(duì)剩余污泥的排放量和污泥對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(jí)脂肪酸,也會(huì)影響磷的釋放;HRT太長(zhǎng),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??傊?,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。

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