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(chǎng)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(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，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(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?。馑俾室簿驮叫　Ｓ捎陬w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。

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(jìng)爭優(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，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。