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产品知识
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污水处置工艺中的水解酸化与厌氧消化的区别
起源：科柏盛环保 颁布功夫：2022-06-02
一、厌氧的四阶段理论
1、水解阶段
水解过程是指复杂的固体有机物在水解酶的作用下被转化为单一的溶化性单体或二聚体。微生物无法直接代谢碳水化合物（如淀粉、木质纤维素等）、蛋白和脂肪等生物大分子 ，必须先降解为可溶性聚合物或者单体化合物能力被酸化菌群利用。淀粉在淀粉酶作用下被水解成麦芽糖、葡萄糖和糊精。纤维素是由糖苦键结合成纤维二糖再聚合而成的 ，在多种纤维素酶的协同作用下水解成糖。由于天然状态下的纤维素通常都与木质素结合成高度聚合状态 ，以抵抗微生物的分化 ，所以纤维素降解是沼气发酵限速步骤之一。蛋白质是植物合成的一种沉要产品 ，它在蛋白酶作用下肽键断裂天生二肽和多肽 ，再天生各类氨基酸。脂肪*先在脂肪水解酶的作用下水解为长链脂肪酸及甘油 ，甘油在甘油激酶催化下天生磷酸甘油 ，继而被氧化为磷酸二羟丙酮 ，再经异构化天生磷酸甘油酸 ，经糖酵解蹊径转化为丙酮酸 ，*终进入糖酵解蹊径实现彻底氧化及利用。
2、酸化阶段
产酸发酵过程是指将溶化性单体或二聚体大局的有机物转化为以短链脂肪酸或醇为主的结尾产品。这些水解成的单体味进一步被微生物降解成挥发性脂肪酸、乳酸、醇、氨等酸化产品和氢、二氧化碳 ，并排泄到细胞表。产酸菌是一类急剧成长的细菌 ，它们偏差于出产乙酸 ，这样能获取*高的能量以维持自身成长。结尾产品组成取决于灰氧降解前提、底物种类和参加生化反映的微生物种类同时氨基酸的降解*先通过氧化还原氮反映实现脱氨基作用 ，天生有机酸、氢气及二氧化碳。
3、产氢产乙酸阶段
该阶段重要是将水解产酸阶段产生的两个碳以上的有机酸或醇类等物质 ，转化为乙酸等可为甲烷菌直接利用的幼分子物质的过程。尺度情况下 ，有机酸的产氢产乙酸过程不能自觉进行 ，氢气会抑造此步反映的进行 ，降低系统的氢分压有利于产品产生。若是氢分压超过大气压 ，有机酸浓度增大 ，甲烷产量受到抑造。预防氢气在此阶段的堆集尤其沉要。在厌氧过程中 ，氢分压的降低必须依附氢营养菌来实现。
4、甲烷化阶段
产甲烷阶段是由严格专性厌氧的产甲烷细菌将乙酸、一碳化合物和H2、CO2等转化为CH4和CO2的过程。约莫的甲烷来自于乙酸的分化 ，是由乙酸歧化菌通过代谢乙酸盐的甲基基团天生 ，剩下的28%由CO2和H2合成。产甲烷细菌的代谢速度通常较慢 ，对于溶化性有机物厌氧消化过程 ，产甲烷阶段是整个厌氧消化工艺的限速。
二、水解(酸化)池与厌氧消化的区别
从道理上讲 ，水解(酸化)是厌氧消化过程的*、二两个阶段但水解(酸化)工艺和厌氧消化钻营的指标分歧 ，因而是截然分歧的处置步骤。
水解(酸化)系统中的的主张重要是将原水中的非溶化态有机物转变为溶化态有机物 ，出格是工业废水处置 ，重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置�Ｋ伎嫉胶笮醚醮χ玫哪芎奈侍� ，水解(酸化)重要用于低浓度难降解废水的预处置。在混合厌氧消化系统中 ，水解酸化是和整个消化过程有机地结合在一路 ，共处于一个反映器中 ，水解、酸化的主张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隔 ，以便形成各自的*佳环境 ，同时 ，产酸相对所产生的酸的状态也有要求(重要为乙酸)。此表 ，废水中如含有高浓度的硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐时 ，这些物质及其转化产品不仅对甲烷苗有毒 ，并且影响沼气的质量 ，也在产酸相中予以去除。因而 ，只管水解(酸化)一好氧处置工艺中的水解(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 ，但由于三者的处置主张分歧 ，各自的运行环境和前提存在着显著的差距 ，重要表此刻以下几个方面：
(1)Eh分歧
在混合厌氧消化系统中 ，由于实现水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于统一反映器中 ，整个反映器的氧化还原电位Eh的节造必须*先满足对Eh要求严格的甲烷菌 ，通常为一300mv以下 ，因而。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通常节造在一100mv逐一300mv之间。据钻研 ，水解(酸化)一好氧处置工艺中的水解(酸化)段为——典型的兼性过程 ，只有置Eh节造在＋50mv以下 ，该过程即可顺利进行。
(2)pH值分歧
在混合厌氧消化系统中 ，消化液的pH值节造在甲烷菌生氏的*佳pH领域 ，通常为6.8—7.2。而在两相厌氧消化系统中 ，产酸相的pH值通常节造在6.0一6.5之间 ，pH降低时 ，只管产酸的速度增大 ，但形成的有机酸状态将产生变动 ，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造作用。对于水解(酸化)一好氧处置系统来说 ，由于后续处置为好氧氧化 ，不存在丙酸的抑造问题 ，因而 ，节造的pH领域也较宽 ，从而可获得较高的水解(酸化)速度 ，通常pH维持在5.5—6.5之间。
(3)温度分歧
三种工艺对温度的节造也分歧 ，通�；旌涎嵫跸低骋约傲较嘌嵫跸低车奈露染细窠谠� ，要么中温消化(30一35℃) ，要么高温消化(50一55℃)。而水解(酸化)一好氧处置工艺中的水解(酸化)段对工作温度无特殊要求 ，通常在常温下运行 ，也可获得较为中意的水解(酸化)成效。
三、影响水解(酸化)过程的重要成分
1)基质的种类和状态
基质的种类和状态对水解(酸化)过程的速度有着沉要影响。就多糖、蛋白质和脂肪三类物质来说 ，在一样的操作前提下 ，水解速度顺次减幼。同类有机物 ，分子量越大 ，水解越难题 ，相应池水解速度就越幼。好比 ，就糖类物质来说 ，二聚糖比三聚糖容易水解；低聚糖比高聚糖容易水解。就分子结构来说 ，直链比支链易于水解；支链比环状易于水解；单环化合物比杂环或多环化合物易于水解。
2)水解液的pH值
水解液的pH值重要影响水解的速度、水解(酸化)的产品以及污泥的状态和结构。大量钻研了局批注 ，水解(酸化)微生物对pH值变动的适应性较强 ，水解过程可在pH值宽达3.5—10.0的领域内顺利进行 ，但*佳的pH值为5.5—6.5。pH朝酸性方向或碱性方向移动时 ，水解速度都将减幼。水解液pH值同时还影响水解产品的种类和含量。
3)水力停顿功夫
水力停顿功夫是水解反映器运行节造的沉要参数之一。它对反映器的影响 ，随着反映器的职能分歧而分歧。对于单纯以水解为主张的反映器 ，水力停顿功夫越长 ，被水解物质与水解微生物接触功夫也就越长 ，相应的水解效能也就越高。通常为3-4幼时。
4)温度
水解反映是一典型的生物反映 ，因而 ，温度变动对水解反映的影响切合通常的生物反映法规 ，即在肯定的领域内 ，温度越高 ，水解反映的速度越大。但钻研批注 ，当温度在10一20℃之间变动时 ，水解反映速度变动不大 ，由此注明 ，水解微生物对低温变动的适应较强。
5)粒径
粒径是影响颗粒状有机物水解(酸化)速度的沉要成分之—粒径越大 ，单元沉量有机物的比表表积越�。馑俣纫簿驮接�。由于颗粒态有机物的粒径对水解速度影响较大 ，因而 ，一些钻研者建议 ，对含颗粒态有机物浓度较高的废水或污泥 ，在进入水解反映器前可利用泵或研磨机破碎 ，以减幼传染物的粒径 ，从而加快水解反映的进行。
四、影响厌氧消化的重要成分
1）温度
在厌氧消化过程中 ，温度的领域是很宽泛的 ，从低温到高温都存在。例如北极下水路中发现有极低温度下存活的甲烷菌。通常我们凭据微生物活性把温度领域分为三类：一类是嗜寒的 ，温度领域从10℃~20℃；—类是嗜温的 ，温度领域从20℃~45℃： ，通常使用37℃；一类是嗜热的 ，温度领域从50~65℃ ，通常是55℃。
2）碳氮比
碳氮比的关系是指有机原猜中总碳和总氮的比例。厌氧消化过程中碳氮比是有*适领域的 ，通常是从20:1到30:1 ，既不能太高也不能太低 ，不然城市对厌氧发酵过程产生影响。不相宜的碳氮比会造成大量的氨态氮的开释或是挥发性脂肪酸的过度累积 ，而氨态氮和挥发性脂肪酸都是厌氧消化中沉要的中央产品 ，不相宜的浓度城市抑造甲烷发酵过程。
3）酸碱度
pH值是反映水相系统中酸浓度的沉要指标之一。厌氧发酵菌尤其是产甲烷菌对反映系统中的酸浓度是极为敏感的。较低pH值前提下 ，甲烷菌的成长就会受到抑造。很多钻研者已经钻研厌氧消化中分歧阶段的*佳pH值。甲烷菌的*佳pH值是7.20左右。
4）有机负荷量
有机负荷是指消化反映器单元容积单元功夫内所接受的挥发性有机物量 ，它是消化反映器设计和运行的沉要参数。有机负荷的凹凸与处置物料的性质、消化温度、所选取的工艺蹬仔关。钻研批注 ，对于处置蔬菜、水果、厨余等易降解的有机垃圾 ，有机负荷通常为1～6.8kg VS/(m3·d)。
1、水解阶段
水解过程是指复杂的固体有机物在水解酶的作用下被转化为单一的溶化性单体或二聚体。微生物无法直接代谢碳水化合物（如淀粉、木质纤维素等）、蛋白和脂肪等生物大分子 ，必须先降解为可溶性聚合物或者单体化合物能力被酸化菌群利用。淀粉在淀粉酶作用下被水解成麦芽糖、葡萄糖和糊精。纤维素是由糖苦键结合成纤维二糖再聚合而成的 ，在多种纤维素酶的协同作用下水解成糖。由于天然状态下的纤维素通常都与木质素结合成高度聚合状态 ，以抵抗微生物的分化 ，所以纤维素降解是沼气发酵限速步骤之一。蛋白质是植物合成的一种沉要产品 ，它在蛋白酶作用下肽键断裂天生二肽和多肽 ，再天生各类氨基酸。脂肪*先在脂肪水解酶的作用下水解为长链脂肪酸及甘油 ，甘油在甘油激酶催化下天生磷酸甘油 ，继而被氧化为磷酸二羟丙酮 ，再经异构化天生磷酸甘油酸 ，经糖酵解蹊径转化为丙酮酸 ，*终进入糖酵解蹊径实现彻底氧化及利用。
2、酸化阶段
产酸发酵过程是指将溶化性单体或二聚体大局的有机物转化为以短链脂肪酸或醇为主的结尾产品。这些水解成的单体味进一步被微生物降解成挥发性脂肪酸、乳酸、醇、氨等酸化产品和氢、二氧化碳 ，并排泄到细胞表。产酸菌是一类急剧成长的细菌 ，它们偏差于出产乙酸 ，这样能获取*高的能量以维持自身成长。结尾产品组成取决于灰氧降解前提、底物种类和参加生化反映的微生物种类同时氨基酸的降解*先通过氧化还原氮反映实现脱氨基作用 ，天生有机酸、氢气及二氧化碳。
3、产氢产乙酸阶段
该阶段重要是将水解产酸阶段产生的两个碳以上的有机酸或醇类等物质 ，转化为乙酸等可为甲烷菌直接利用的幼分子物质的过程。尺度情况下 ，有机酸的产氢产乙酸过程不能自觉进行 ，氢气会抑造此步反映的进行 ，降低系统的氢分压有利于产品产生。若是氢分压超过大气压 ，有机酸浓度增大 ，甲烷产量受到抑造。预防氢气在此阶段的堆集尤其沉要。在厌氧过程中 ，氢分压的降低必须依附氢营养菌来实现。
4、甲烷化阶段
产甲烷阶段是由严格专性厌氧的产甲烷细菌将乙酸、一碳化合物和H2、CO2等转化为CH4和CO2的过程。约莫的甲烷来自于乙酸的分化 ，是由乙酸歧化菌通过代谢乙酸盐的甲基基团天生 ，剩下的28%由CO2和H2合成。产甲烷细菌的代谢速度通常较慢 ，对于溶化性有机物厌氧消化过程 ，产甲烷阶段是整个厌氧消化工艺的限速。
二、水解(酸化)池与厌氧消化的区别
从道理上讲 ，水解(酸化)是厌氧消化过程的*、二两个阶段但水解(酸化)工艺和厌氧消化钻营的指标分歧 ，因而是截然分歧的处置步骤。
水解(酸化)系统中的的主张重要是将原水中的非溶化态有机物转变为溶化态有机物 ，出格是工业废水处置 ，重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置�Ｋ伎嫉胶笮醚醮χ玫哪芎奈侍� ，水解(酸化)重要用于低浓度难降解废水的预处置。在混合厌氧消化系统中 ，水解酸化是和整个消化过程有机地结合在一路 ，共处于一个反映器中 ，水解、酸化的主张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隔 ，以便形成各自的*佳环境 ，同时 ，产酸相对所产生的酸的状态也有要求(重要为乙酸)。此表 ，废水中如含有高浓度的硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐时 ，这些物质及其转化产品不仅对甲烷苗有毒 ，并且影响沼气的质量 ，也在产酸相中予以去除。因而 ，只管水解(酸化)一好氧处置工艺中的水解(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 ，但由于三者的处置主张分歧 ，各自的运行环境和前提存在着显著的差距 ，重要表此刻以下几个方面：
(1)Eh分歧
在混合厌氧消化系统中 ，由于实现水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于统一反映器中 ，整个反映器的氧化还原电位Eh的节造必须*先满足对Eh要求严格的甲烷菌 ，通常为一300mv以下 ，因而。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通常节造在一100mv逐一300mv之间。据钻研 ，水解(酸化)一好氧处置工艺中的水解(酸化)段为——典型的兼性过程 ，只有置Eh节造在＋50mv以下 ，该过程即可顺利进行。
(2)pH值分歧
在混合厌氧消化系统中 ，消化液的pH值节造在甲烷菌生氏的*佳pH领域 ，通常为6.8—7.2。而在两相厌氧消化系统中 ，产酸相的pH值通常节造在6.0一6.5之间 ，pH降低时 ，只管产酸的速度增大 ，但形成的有机酸状态将产生变动 ，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造作用。对于水解(酸化)一好氧处置系统来说 ，由于后续处置为好氧氧化 ，不存在丙酸的抑造问题 ，因而 ，节造的pH领域也较宽 ，从而可获得较高的水解(酸化)速度 ，通常pH维持在5.5—6.5之间。
(3)温度分歧
三种工艺对温度的节造也分歧 ，通�；旌涎嵫跸低骋约傲较嘌嵫跸低车奈露染细窠谠� ，要么中温消化(30一35℃) ，要么高温消化(50一55℃)。而水解(酸化)一好氧处置工艺中的水解(酸化)段对工作温度无特殊要求 ，通常在常温下运行 ，也可获得较为中意的水解(酸化)成效。
三、影响水解(酸化)过程的重要成分
1)基质的种类和状态
基质的种类和状态对水解(酸化)过程的速度有着沉要影响。就多糖、蛋白质和脂肪三类物质来说 ，在一样的操作前提下 ，水解速度顺次减幼。同类有机物 ，分子量越大 ，水解越难题 ，相应池水解速度就越幼。好比 ，就糖类物质来说 ，二聚糖比三聚糖容易水解；低聚糖比高聚糖容易水解。就分子结构来说 ，直链比支链易于水解；支链比环状易于水解；单环化合物比杂环或多环化合物易于水解。
2)水解液的pH值
水解液的pH值重要影响水解的速度、水解(酸化)的产品以及污泥的状态和结构。大量钻研了局批注 ，水解(酸化)微生物对pH值变动的适应性较强 ，水解过程可在pH值宽达3.5—10.0的领域内顺利进行 ，但*佳的pH值为5.5—6.5。pH朝酸性方向或碱性方向移动时 ，水解速度都将减幼。水解液pH值同时还影响水解产品的种类和含量。
3)水力停顿功夫
水力停顿功夫是水解反映器运行节造的沉要参数之一。它对反映器的影响 ，随着反映器的职能分歧而分歧。对于单纯以水解为主张的反映器 ，水力停顿功夫越长 ，被水解物质与水解微生物接触功夫也就越长 ，相应的水解效能也就越高。通常为3-4幼时。
4)温度
水解反映是一典型的生物反映 ，因而 ，温度变动对水解反映的影响切合通常的生物反映法规 ，即在肯定的领域内 ，温度越高 ，水解反映的速度越大。但钻研批注 ，当温度在10一20℃之间变动时 ，水解反映速度变动不大 ，由此注明 ，水解微生物对低温变动的适应较强。
5)粒径
粒径是影响颗粒状有机物水解(酸化)速度的沉要成分之—粒径越大 ，单元沉量有机物的比表表积越�。馑俣纫簿驮接�。由于颗粒态有机物的粒径对水解速度影响较大 ，因而 ，一些钻研者建议 ，对含颗粒态有机物浓度较高的废水或污泥 ，在进入水解反映器前可利用泵或研磨机破碎 ，以减幼传染物的粒径 ，从而加快水解反映的进行。
四、影响厌氧消化的重要成分
1）温度
在厌氧消化过程中 ，温度的领域是很宽泛的 ，从低温到高温都存在。例如北极下水路中发现有极低温度下存活的甲烷菌。通常我们凭据微生物活性把温度领域分为三类：一类是嗜寒的 ，温度领域从10℃~20℃；—类是嗜温的 ，温度领域从20℃~45℃： ，通常使用37℃；一类是嗜热的 ，温度领域从50~65℃ ，通常是55℃。
2）碳氮比
碳氮比的关系是指有机原猜中总碳和总氮的比例。厌氧消化过程中碳氮比是有*适领域的 ，通常是从20:1到30:1 ，既不能太高也不能太低 ，不然城市对厌氧发酵过程产生影响。不相宜的碳氮比会造成大量的氨态氮的开释或是挥发性脂肪酸的过度累积 ，而氨态氮和挥发性脂肪酸都是厌氧消化中沉要的中央产品 ，不相宜的浓度城市抑造甲烷发酵过程。
3）酸碱度
pH值是反映水相系统中酸浓度的沉要指标之一。厌氧发酵菌尤其是产甲烷菌对反映系统中的酸浓度是极为敏感的。较低pH值前提下 ，甲烷菌的成长就会受到抑造。很多钻研者已经钻研厌氧消化中分歧阶段的*佳pH值。甲烷菌的*佳pH值是7.20左右。
4）有机负荷量
有机负荷是指消化反映器单元容积单元功夫内所接受的挥发性有机物量 ，它是消化反映器设计和运行的沉要参数。有机负荷的凹凸与处置物料的性质、消化温度、所选取的工艺蹬仔关。钻研批注 ，对于处置蔬菜、水果、厨余等易降解的有机垃圾 ，有机负荷通常为1～6.8kg VS/(m3·d)。
