浅谈污水处理中水解酸化池和厌氧池的区别

2023-05-10 14:56:27


在污水处理工艺设计上,我们经常看到在好氧的前端设计厌氧池,有时设计的是水解酸化池,有时两者连用,好多朋友对两者的概念区别了解的不是很清楚,造成设计、运行方面的误差,从而影响到处理效果。山东大禹从事水处理20余年,积累了丰富的水处理经验。对于两者的区别,下面简要阐述一下。


     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、酸化工艺和厌氧消化追求的目标不同,因此是截然不同的处理方法。水解酸化系统的目的主要是将原水中的非溶解态有机物转变为溶解态有机物,特别是工业废水处理,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。考虑到后续好氧处理的能耗问题,水解酸化主要用于低浓度难降解废水的预处理。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:


1Eh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-100mV~-300mV之间。据研究,水解酸化一好氧处理工艺中的水解酸化段为典型的兼性过程,只要置Eh控制在0mv左右,该过程即可顺利进行。

2pH值不同 

在混合厌氧消化系统中,消化液的pH值控制在甲烷菌生氏的最pH范围,一般为6.8-7.2。而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,pH降低时,尽管产酸的速率增大,但形成的有机酸形态将发生变化,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会产生强烈的抑制作用。对于水解酸化一好氧处理系统来说,由于后续处理为好氧氧化,不存在丙酸的抑制问题,因此,控制的pH范围也较宽,从而可获得较高的水解酸化速率,一般pH维持在6.5-7.5之间。 

3)温度不同 

三种工艺对温度的控制也不同,通常混合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)。而水解酸化一好氧处理工艺中的水解酸化段对工作温度无特殊要求,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AOA2OAB等工艺A段中发生的水解过程也是有较大区别的。首先,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AOA2OAB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AOA2OAB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AOA2OAB等工艺中A段仅仅发生部分水解。  

微生物种群的差异使得三种工艺系统的最终产物也完全不同。在厌氧消化系统中,水解(酸化)产生的有机酸被立即转化为甲烷和二氧化碳(沼气)。水解(酸化)工艺中的最终产物为低浓度有机酸,个别情况下还有极少量的甲烷。而两相厌氧消化中的产酸相的产物主要为高浓度有机酸(主要为乙酸)、少量甲烷和二氧化碳(见下表)。

水解工艺的研究工作是从污水的厌氧-好氧生物处理小试验开始,经过反复实验和理论分析,逐步发展为水解(酸化)-好氧生物处理工艺。在水解反应器中实际上完成水解和酸化两个过程(酸化也可能不十分彻底),但为了简化称呼,简称为水解。厌氧发酵产生沼气过程可分为水解阶段、酸化阶段、乙酸化阶段和甲烷阶段等四个阶段。水解池是把反应控制在第二阶段完成之前,不进入第三阶段。采用水解池较之全过程的厌氧池(消化池)具有以下的优点。  

1)水解、产酸阶段的产物主要为小分子有机物,可生物降解性一般较好。故水解池可以改变原污水的可生化性,从而减少反应的时间和处理的能耗。  

2)对固体有机物的降解可减少污泥量,其功能与消化池一样。工艺仅产生很少的难厌氧降解的生物活性污泥,故实现污水、污泥一次性处理,不需要经常加热的中温消化池。  

3)不需要密闭的池,不需要搅拌器,不需要水、气、固三相分离器,降低了造价和便于维护。由于这些特点,可以设计出适应大、中、小型污水处理厂所需的构筑物。  

4)反应控制在第二阶段完成之前,出水无厌氧发酵的不良气味,改善处理厂的环境。  

5)第一、第二阶段反应迅速,故水解池体积小,与初次沉淀池相当,节省基建投资。 

水解酸化池的作用: 

(1)可以用作反硝化脱氮。 

(2)可以提高生化性能,提高后续好氧生化效果。 

(3)目前的生活污水中化学合成材料(表面活性剂等)越来越多,水解酸化有利于此种物质的降解。


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