水解酸化工艺的启动和运行

1、水解酸化工艺的启动和运行3.1水解酸化工艺的主要生化反应3.1.1水解阶段有机物降解途径1纤维素的水解机理纤堆索是植物细魁堰的主要成分，在植物残体和有机肥料中的含盘约內重的356曲口土壌中含有大殂的纤錐素印染匸业山于洗布和上浆，造纸工业由于用木材做療料，其排出废水中均含仃人星纤维索.在大然存在的仃机物中.纤维索腿数虽於大的-类坏塩河染物.纤维素是倔繇稱的高分子縮楽物h由r来源不同.分齐盘有很大差别*介于soooojijlooooozW含有soosbqq个HI曹常分子，IUB1&箱甘U联结成貞的Ktt-不溶于水!在环境中比较稳定°能将分解纤堆索的微生物很彩,大多数徽生物必须亦以

2、纤錐秦为唯”炭源的条杵卜才能产牛纤绯素酶人们把纤纸案師归为诱导酶.凡岸右卩一稱卄逊的化舍厠.人部分可作为真诱F底物"3.1.1.2脂肪的水解机理脂肪右自然界存在狀态比较稳定.供生物对具吸收利用比较缓慢n在脂肪酶邹微生物胞外酶的作用卜.脂肪苗先菠水解为甘油和脂肪酸n脂肪酸在微生物細胞内通11011化.即脂肪腋的活化、脱氢、水合、在悅勾L硫解过桎.使碳原了两个、餐地从脂肪酸fit上不斯地新裂卜来，形成乙醸辅師Au6-JXYI条件卜，乙酿辅幽A进一步转化为JI他閒单有机物"蛋白质的水解机理境门质的降解分胞内和胞外两个册段"亦胞外水解阶段.蛋白质和蛋白酶的催化下逐步分解成

3、氨基酸.埶基酸分子中阿同时含有氮基和竣基的有机化存物通式是HJSRCOOH.瓠基酸是水榕性有机物.可被微牛物吸进細胞.大部分奴堪酸用于细咆物质的合成.少部分代化分解口张化分解的主要途锂是脱鼠基和脱般基3.1.1.4淀粉的水解机理淀粉是由葡萄辅经脱水聚台而成的髙Yftft物.葡萄蒯朮口一淀粉酶、卩一淀粉酶、蒯化淀粉啊、并淀粉側的其同作用卜，水解为葡荀辅°酸化阶段的重要生化反应3.1.2.1葡萄糖的产酸发酚彻萄椭进入细胞后借功于胞内酶的催化作用，一部分用于合成细胞物质.另一部分在无氧条件下被氧化成丙胡酸旳。丙酶酸作为重耍的中何产物进一步形成CO,It和乙酸。根据环境条件如pH、底物浓度、

4、比分压的变化，丙酮酸在不同细閑的作用卜进入不同的代谢途径，产牛丙酸、丁酸、乳酸和乙醇等.其生化反应如下：乙醉生成：CtHEOt-2CHjCH.OH+2CO2乳股生成：CJirOt-2CHjCHOHCOOHCeHj-Ot-CHjCHOHCOHjCHiOH+2C022CtH1204-2CH<H0HC00H+3CHjCOOHJ.酸生成：CeHrOe-CHj（CH=）5OH+2CO2+2H=乙股生成：IH2+2CO2一CHSCOOH+HsO内酸牛成：3CtHEOe-4CHjCHsC00H+2CHiC00H+2C02+2H-0氨基酸的产酸分解氨基酸是水溶性仃机物，可被微空物吸收进细胞内.大部分氨基

5、酸用于细胞物质的合成，少部分氧化分解。在细胞中，仃氣或无氧条件卜都可以发生脱帆基作用，其生化反应如卜：在有氧条件下:rchmh=cooh-k）2-rcooh+co:+nh3（Yt化脱换基）在无氧条件卜：RCHNH-COOH+H-0-RCH20H-K?0:+NH5（水解脱奴压）无论仃氧还是无氣，猱基酸都分解为胺和一些不含按的仃机物。胺可作为氯源而披微生物利用.这些不含胺的物质大都是-些分不大的，易生物降解的物质，町参细胞的介成，使微生物不斷览殖，也可以被微牛物进步氧化，风终分解为co：、乙酸、甲酸和丙酸等。3.1.2.3甘油和脂肪酸的进一步转化甘油和脂肪酸在微生物细胞内分别生成丙嗣酸和乙酿CoA

6、。脂肪酸生成乙酿CoA的过程是通过0-氧化完成的。在有氧条件下.丙酮酸和乙IttCoA经三梭酸循环生成C0：和H=0。在无氧条件下.甘油分解生成的内酮酸经发酵生成乙酸、乙醇和屮酸等；而脂肪酸经0氣化生成的CoA可转化为乙酸.这些产物在产甲烷菌的作用卜生成CH,和C0：»3.2影响水解酸化的因素废水中污染物的种类、形态和粒径.水力停留时间.水解液的pH值.水解池的水力负荷等因素对水解酸化过程的速度和效率,以及最终产物有着重要的影响.并直接影响到水解酸化池的出水水质155-511«3.2.1温度的影响温度是影响微生物生存及生化反应进程的飯要影响因索Z。并类微生物是在特定温度范国

7、内生长的嗜冷微生物适宜在5120C条件卜进行低温厌筑反应，嗜温微生物适宣在20CI5CZ何进行中温厌氣反应，嗜热微生物是在45U以上进行高温厌氧反应也就是说厌氧在那个温度卜运行则该温度区间内适宜生长的微生物种群占优势,他们的生长速度也很快.而其他不适宜该温度卜生存的微生物种群则敌址较少，代谢较弱，生长缓慢。温度的变化对水解酸化法反应的影响符合一般的生物反应规律.即在一定的范围内,温度较高,水解反应速率较大.当温度在1030'C变化时，水解酸化的速率和效率变化不大。变化不大的原因一方血在于水解菌和酸化俯是兼性微生物，其生化反应温度的影响相对较小,另一方Ifli由于水解酸化的初期吸附过程上

8、要是物理过程,即水解污泥或生物膜对悬浮物的截流和吸附过程.而水解酸化池中的水解污泥fi往彳P.较大，从而部分抵消温度低造成速率降低的形响。所以水解菌和酸化菌对温度的适应性强于甲烷菌和人多数好氧菌1551O3.2.2pH值的影响废水的pH值对微生物的影响很大.主要作用在于：引起细胞膜电荷的变化，从而彩响了做生物对营养物硕的吸收：澎响代谢过桎中的的活性：改变生长环境中营养物质的可给性及有害物质的毒性I迥。在水解酸化阶段的处理中,由于pH值不同，水解酸化的产物可能不同.水解聞与严酸IW对pH值的适应范閑絞大.大多数这类细¥|nJ以在pR值为5085的范隅内生长良好。某些产嚴菌在pH值小f5

9、.0时仍可以生长.废水中的ft类、蛋白质及脂肪等大分子物质被水解、酸化为各种脂肪酸后将引起水解液PH值下降。因此测定水解池进水和出水的pH值变化可何接反应水解过程进行的程度，是U前实际工程中最为简单的方法之一3.2.3基质的种类和形态的影响呈质的种类和形态对水解（酸化）过程的速率仃着車要的莎响。就椭、蛋白质和脂肪三种物质，在相同的条件卜.水解速率依次减小。相同种类的仃机物.分/虽越大.水解越闲难，水解速率越小“田。例如.就糖类物质來讲.二樂椭比三聚椭容易水解：低聚椭比高聚椭容易水解。就分子结构來说，苴链比支链易于水解：支链比环状易于水解：单环化和物比杂环化合物易于水解。另外废水中成分的粒径也是

10、形响有机物水解的重要因素之一粒径越大，单位重量的有机物比表面积越小,水解速率就越小。有研表明,当进水中颗粒态召机物的浓度及水解液的pH值一定时.粒径越小,水解液中溶解态COD浓度越高，水解速率越大：/此相应，固态仃机物转化为液态仃机物的比率越大，说明粒径越小，在同一停射时间下，水解效率越高。3.2.4水力停留时间的影响水解池的水力停留时何是水解池运行控制的匝要参数Z-。对于单纯以水解为H的的匸艺，水解池水力停留时间越长，被水解物质与微生物的接触时间也越长,相应的水解效率也就越高.但也有资料表明陶处于水解和产酸阶段的反应.停留时间在255.6hZ间COD、BOD、SS的去除率变化不大.即使再增加

11、停留时间到5h以上，去除率的提髙也是仃限的.以上结果说明，水解反应在一定程度I：不受反W时间的控制，这与水解酸化阶段的去除机理仃关。3.3水解酸化阶段运行条件的控制水解酸化阶段是整个反应I艺的重耍环节，水解池运行的好坏，直接关系到彊终出水能否达标。水解酸化反应进行的程度，闫接戲响到水解池出水、VSS、仃机酸浓度VFA（volatilefattedacid）、pH值、溶解态BOD和好氣速率的变化“叫3.3.1挥发性有机酸（VFA）浓度的变化废水中的仃机物水解酸化后的产物.一般为挥发性冇机酸。因此，测定反应池进出水挥发性仃机酸浓度的变化，可£1接反映水解酸化池内的工作状况，也赧为克观.进

12、出水的VFA的差异越大，则说明水解酸化效果越好.丈际匸程中，测定反应池进水出水VFA变化来判斷水解酸化进行的状态是常用的有效方法之一值的变化废水中的糖类、蛋白质及脂肪等大分子物质被水解、酸化为各种脂肪酸后将引起水解液pH值卜降。因此,测定水解池进水和出水的PH值变化可何接反应水解过程进行的程度，是口前实际工程中最为简也的方法z3.3.3VSS(volatilesuspendedsolid)的变化以颗粒态白机物为基顾的水解池.随看水解反应的进行,颗粒态令机物转化为溶解态仃机物，这样势必引起VSS的减小.抑:此，对F接触式反应器，在稳态卜，出水VSS浓度必然小于进水VSS浓度，两者差值越大，表明水解进行的程度越好。而对于污泥床反应器,由于佇污泥层的截留过滤作用因此用VSS变化只能部分地判断反应器的水解状态.溶解态B0D5和好氧速率的变化废水经水解酸化后，一些在511内难以全部测定出B0D值的物质，被转化为易FT物降解的物质.致便工