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水解(酸化)工艺与厌氧发酵的区别

从原理上讲,水解(酸化)是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。但水解(酸化)-好氧处理工艺中的水解(酸化)段和厌氧消化的目标不同,因此是两种不同的处理方法。
水解(酸化)-好氧处理系统中的水解(酸化)段的目的,对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物;对于工业废水处理,主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质,提高废水的可生化性,以利于后续的好氧生物处理。水解工艺的开发过程是从低浓度城市污水开始的,与高浓度废水的厌氧消化中的水解、酸化过程是不同的。在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。而两相厌氧消化中的产酸段(产酸相)是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开,以便形成各自的最佳环境。因此,尽管水解(酸化)-好氧处理工艺中的水解(酸化)段、两相法厌氧发酵工艺中的产酸相和混合厌氧消化工艺中的产酸过程均产生有机酸,但是由于三者的处理目的的不同,各自的运行环境和条件有着明显的差异,主要表现在以下几个方面。
(1)氧化还原电位(Eh)不同
在混合厌氧消化系统中,由于完成水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于同一个反应器中,整个反应器的氧化还原电位(Eh)的控制必须首先满足对Eh要求严格的甲烷菌,一般为300mV以下,因此,系统中的水解(酸化)微生物也是在这一电位值下工作的。而两相厌氧消化系统中,产酸相的氧化还原电位一般控制在-300—-100mV之间。水解(酸化)-好氧处理工艺中的水解(酸化)段为一典型的兼性过程,只要Eh控制在0mV左右,该过程即可孙里进行。
(2)pH值不同
在厌氧消化系统中,消化液的pH值控制在甲烷菌生长的最佳pH值范围,一般为6.8-7.2。在两相厌氧消化系统中,产酸相的pH值一般控制在6.0-6.5之间,在酸化反应器pH值降低时,丙酸的相对含量增大,而丙酸对后续的甲烷相中的产甲烷菌将产生强烈的抑制作用。对于水解(酸化)-好氧处理系统来说,由于浓度低不存在酸的抑制问题,因此,可以不控制pH值的范围,一般pH在6.5-7.5之间。
(3)温度不同
三种工艺对温度的控制也不同,通常厌氧消化系统以及两相厌氧消化系统的温度均严格控制,要么中温消化(30-35℃),要么高温消化(50-55℃)。而水解处理工艺对温度无特殊要求,通常在常温下运行,也可获得较为满意的水解(酸化效果)。
由于反应条件不同,三种工艺系统种优势菌群也不相同。在厌氧消化系统种,由于严格地控制在厌氧条件下,系统中的优势菌群为专性厌氧菌,因此完成水解(酸化)的微生物主要为厌氧微生物。水解(酸化)工艺控制在兼性条件下,系统中的优势菌群也是厌氧微生物,但以兼性微生物为主,完成水解(酸化)过程的微生物相应也主要为厌氧(兼性)菌。对于两相厌氧消化系统中的产酸相,微生物的优势菌群随控制的氧化还原电位不同而变化。当控制的电位较低时,完成水解、产酸的微生物主要为厌氧菌;当控制的电位较高时,则完成水解、产酸的微生物主要为兼性菌。
需要说明的是,水解-好氧工艺中的水解(酸化)过程与好氧AO(HO)、A2O和AB等工艺A段中发生的水解过程也是有较大区别的。这表现在以下两个方面:首先是菌中不同,如上所述在水解工艺中的优势菌群是厌氧微生物,以兼性微生物为主,而在好氧AO(HO)、A2O和AB等工艺A段中的优势菌是以好氧菌为主,仅仅部分兼性菌参加反应;其次,在反应器内的污泥浓度不同,水解工艺采用的是升流式反应器,其中污泥浓度可以达到15-25g/L,而好氧AO(HO)、A2O和AB等工艺中从二沉池回流的污泥浓度一般最高为5g/L,并且以好氧菌为主。以上的差别造成了水解工艺是完全水解,而好氧AO(HO)、A2O和AB等工艺中A段仅仅发生部分水解。

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