挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题

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碱度对厌氧体系的影响分析

碱度对厌氧体系的影响分析

尤 产 H .~ . 一 的 限 制 因 素 。碱 度 是 中 和 酸 性 物 质 维 持 p 值 稳 定 的 主 要 物 质 , 究 敏 感 。 其 是 产 甲 烷 菌 , 甲 烷 菌 的 最 适 p 值 范 围 是 6 6 75, 般 H 研
V A1 和 生 物 降 解 产 生 的 C 会 降 低 体 系 的 p 值 , 如 果 H C 和 O H 203 厌 氧 体 系 中 的 主 要 缓 冲 物 质 为 V A 碱 度 和碳 酸氢 盐 碱 度 , F 由 f F VF 的 浓 度 超 过 碱 度 的 缓 冲 作 用 , 应 器 就 会 酸 化 而 严 重 抑 制 甲 烷 A 反 于 两种 物 质 的作 用 不 同 , 因此 通 常 被 区分 为 总 碱 度 和 部 分 碱 度 , 总 碱 度 (oa akl i )即 v A 碱 度 和 碳 酸 氢 盐 碱 度 的 总 和 , 分 碱 度 菌 的 生 长 。 ttl lai t ny F 部
当 5 mgL O 8 现 为 整 个 体 系 总 碱 度 的 平 衡 。 V A 碱 度 不 能 对 多 余 的游 离 挥 发 酸 去 除 率 没 有 多 大 影 响 , 碱 度 下 降 到 2 0 / 时 C D 去 除 率 从 8 % 而 F
V A 进 行缓 冲 .因 此 总 碱度 不 能 很 好 的 反应 厌 氧 体 系 的缓 冲 能 力 , F
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碱 度 对 厌 氧 体 系 的 影 响 分 析
◇ 文 /郑 福 生 郑 淑文 2
【 要 】 碱 度是 厌 氧 反 应 器稳 定运 行 的 重要 参数 , 的缓 冲作 用可 以维 持 适 宜的 p 值 , 摘 它 H 阻止 厌 氧 反 应 器 的 过 酸 化 现 象 。同 时 碱 度 投 加 亦 是 许 多 厌 氧 工 艺 中 的 主 要 花 费 之 一 , 人 们 对 厌 氧 体 系 中 碱 度 的 定 义 、 类 、 但 分

温度、pH对厌氧氨氧化影响研究

温度、pH对厌氧氨氧化影响研究

温度、pH对厌氧氨氧化影响研究摘要:为了研究影响厌氧氨氧化的主要因素,改变pH值(6.5-8.1)、温度(28-38℃)试验结果表明,当温度为33℃,pH值为7.3时,氨氮以及亚硝态氮的去除效果较好。

关键字:厌氧氨氧化;pH;温度近年来,大量的氮素的排放使我国水体富营养化日益严重,氮素污染的控制得到了社会各界重视。

郑平[1]认为,厌氧氨氧化速率随着温度的升高而升高,这种现象到温度为35℃时为止。

继续升高温度,反应器的处理速率将不增反降。

他认为厌氧氨氧化菌在30℃左右生长的最好。

据Strous等人报道[2],厌氧氨氧化的适宜pH范围为6.7~8.3,最大反应速率出现在pH为8.0左右。

而笔者通过实验得到当温度为33℃,pH值为7.3时,厌氧氨氧化反应速率达到最大。

1、试验验装置及材料1.1 试验用水试验采用人工配水。

以NH4+浓度计为125~140mg/L,NO2-浓度计为165~180mg/L,控制NH4+:NO2-=1:1.32,其它元素组成:KH2PO4 0.675g/L,MgSO4·H2O 7.5g/L,CaCl2 3.4g/L,NaHCO3 12.5g/L;微量元素Ⅰ:EDTA 5g/L,FeSO4 5g/L,微量元素Ⅱ:ZnSO4·7H2O 0.43g/L,CuSO4·5H2O 0.25g/L,MnCl2·4H2O 0.99g/L,NiCl2·6H2O 0.19g/L,CoCl2·6H2O 0.24g/L,H3BO4 0.014g/L,NaMoO40.22g/L,每升配水加1mL微量元素。

1.2 试验方案采用分批式培养试验,令反应器中的HRT为24h、pH为7.0,UASB反应器中的初始条件保持不变,使进水NH4+-N:NO2--N的比保持在1:1.32,分别改变温度为28℃、33℃和38℃, 考察温度对厌氧氨氧化反应的影响。

pH值对厨余垃圾厌氧发酵产酸性能的影响

pH值对厨余垃圾厌氧发酵产酸性能的影响
反应器 的温度 控 制在 中温 条件 ( 3 5  ̄ 1 . 0 ) o C。 试 验共 设 置 4个 处理 , 分别 为 不控 制 p H值 以及 p H值为 5 、 7、 1 0 。 p H值 通 过
工 业在 线 p H计 进行 调控 。
2 结 果 与 分பைடு நூலகம்析
氨氮 产率分别 为 7 . 3 8、 6 . 4 3 、 5 . 2 5 mg / g V S 矧。 可以看 出 , 在 p H = 1 0时氨氮 产 率最低 。
束时 达 到 稳 定 状 态 浓 度 分 别 为 1 4 7 . 6 、 1 2 8 . 7 、 1 0 5 . 0 m CL, 其
采用 了机械 方 式进行 搅拌 , 搅 拌速 度控 制在 8 0 d mi n 。 厨 余 垃圾 的底物 浓度 为 2 0 g V S / L , 接种 污泥 浓 度 为 1 0 g V S / L 。
约生产 成 本 。
2 . 2 氨 氮 和 正 磷 酸 盐 溶 出 情 况
机 玻璃 制成 。
1 . 2 试验 设计
由图 2可 知 , 氨氮 的浓度 随着 发 酵时 间 的增 加 而增 加 。 不控 制 p H值时, 试 验 开始 的初 期 , 其 氨氮 浓 度 就从 初 始 浓 度 2 8 mg / L增 加 到 1 6 6 . 4 mg / L。 随 着 厌 氧 发 酵 阶 段 的 进 行, 不控 制 p H值 发酵 系统 内 的氨 氮浓 度 随着 时 间而继 续 增 加, 在 试验 结 束 末期达 到 了 1 9 5 . 7 m# L, 即 氨氮 产 率 为 9 . 7 8 5 mg / g VS 。 而在 p H值 为 5 、 7 、 1 0条 件 下 , 氨 氮浓 度在 试 验 结

碱度在厌氧中的影响及有效控制方法

碱度在厌氧中的影响及有效控制方法
收 稿 日期 :0 60 -2 2 0 -22.
碳酸氢盐碱度显得尤为重要。一般来说 , 碳酸氢盐
碱度主要是中和反应器 中挥发性酸 ( F 浓度 和 V A)
高C 2 0 分压所导致 的高 H C 3 2 0 浓度[ , 6 中和 V A ] F
的那部分碱度称为 V A碱度, F 中和 H C 。 。 O 的那部 分碱度称为 H C 3 2 O 碱度[.、 7 ]

R l z y 等[认为 , d以内反应器内处理能力 Ba c k 4 sz ] 2
和产气量下降, 但颗粒污泥活性还能保持 , 持续后颗
粒 污泥 活性 变坏 , 且开始 上浮. 并
由上可 以得知 , 废水 中需要加 入具 有 一定 的 p 缓 冲能 力 的 物 质来 中 和 中 间产 物 , 投 加 碱 度 H 即
V A的速率取决 于它 的可降解性.对于难降解有 F 机物, 水解作用是降解速率的限制步骤, 挥发酸浓度 通常较低; 对于简单有机物能很快降解转化挥发酸 , 产 甲烷阶段成为速率限制步骤 , 从而导致挥发酸积
累, 需要储备 碱度.Hebr 等研究表 明, re [ t] 丁酸的 降解不是速率限制步骤 , 当反应器酸化时出水 丁酸 含量仍然很低. 2 12 减少 H c 3 .. 2 o 碱度的有效途径
理中, 如高浓度碳氢化合物废水 , 往往要补充碱度 , 其费用甚至超过了 回收的能量, 影响了厌氧处理 的
实际效果和经济性. 如果补充不充足, 会导致反应器 的酸化 , 严重酸化发生后 , 反应器系统难以恢复至原 有状 态[ . 般认为厌氧处理分为四段 : 水解阶段、 发酵阶 段、 产乙酸阶段和产 甲烷 阶段。其中产 乙酸阶段在
烷阶段 , 当反应器 中没有足够碱度中和 V A, F 未分 解的 、认 抑制 了产 甲烷菌, , 】 造成 V A积累 , F 引起 反应 器 系统 酸化 [. 2 ] Foe c 等认为[ , l ni r o 3 未水解的 、 ] , A浓度范 围 】 在 0 2 -I0 m 时 , .6- .0m  ̄ 对产甲烷菌造成抑制件用 ; 未分解的 V A浓度在 4 m左右时 , 甲烷菌就会 F m 产 部分死亡; 当达到 8 8 m左右时 , 甲烷 菌会明 . 7m 产

厌氧池碱度标准

厌氧池碱度标准

厌氧池碱度标准
厌氧池是一种用于处理废水的设施,它在没有氧气的条件下进行生化反应。

在厌氧池中,pH值是一个重要的操作参数,对于维持池内微生物群落的健康和稳定具有关键作用。

虽然没有特定的国际或行业标准来规定厌氧池的理想碱度范围,但根据经验和研究,通常推荐将厌氧池的pH控制在6.5到8.5之间。

1.pH过低的影响:
•pH值过低可能抑制某些厌氧微生物的生长和代谢活动。

•过低的pH值可能导致产甲烷菌的数量减少,从而降低产气效率。

2.pH过高的影响:
•pH值过高可能导致厌氧微生物群落的紊乱和失活。

•过高的pH值可能导致挥发性脂肪酸(VFA)积累,影响污泥的稳定性和污泥的气体产生能力。

因此,在运行厌氧池时,需要定期监测和调整pH值,以确保其处于适宜的范围内。

具体的调节方法可以根据实际情况采取,如添加碱性物质(如氢氧化钠、石灰等)或酸性物质(如硫酸、盐酸等)来调整pH值。

值得注意的是,不同的污水处理工艺和厌氧池类型可能
对pH值有所不同,因此建议在实际操作中参考设备制造商的建议或依靠专业工程师的指导来确定适合你的厌氧池的理想pH范围。

厌氧反应器碱度-概述说明以及解释

厌氧反应器碱度-概述说明以及解释

厌氧反应器碱度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述厌氧反应器是一种重要的生物反应器,广泛应用于污水处理、生物能源生产和有机物降解等领域。

在厌氧反应器中,碱度是影响微生物活性和废水处理效果的重要因素之一。

本文将从厌氧反应器碱度的重要性、影响因素和调控方法等方面进行讨论,旨在提高对于厌氧反应器碱度的认识,为相关领域的研究和应用提供理论支持。

文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。

在引言部分,将概述本文所要讨论的内容,介绍文章的结构和阐明写作的目的。

在正文部分,将分为三个小节:厌氧反应器碱度的重要性、影响因素和调控方法。

通过对这三个方面的详细阐述,以全面、系统地介绍厌氧反应器碱度这一主题。

最后在结论部分,对文章所涉及的主要内容进行总结,展望未来可能的研究方向,并得出结论。

整体结构清晰,逻辑严谨,旨在全面探讨厌氧反应器碱度的相关问题。

文章1.3 目的: 本文旨在探讨厌氧反应器碱度对废水处理系统的重要性、其受到的影响因素以及调控方法。

通过对厌氧反应器碱度的深入研究,旨在为废水处理工程提供科学的指导和技术支持,进一步完善厌氧反应器的运行机制,提高废水处理效率和水质处理效果。

同时,通过本文的探讨,也可以为相关领域的研究提供参考和借鉴,促进废水处理技术的发展和进步。

2.正文2.1 厌氧反应器碱度的重要性在厌氧反应器中,碱度是一个非常重要的参数。

首先,适当的碱度可以提供良好的生物环境,促进厌氧反应过程的进行。

在厌氧条件下,微生物需要一定的碱度来维持其代谢活性和生长繁殖,因此适当的碱度可以保证厌氧反应器内的微生物群落的健康。

其次,适当的碱度还可以影响废水的处理效果。

在厌氧条件下,废水中的有机物质会被厌氧微生物降解为甲烷和二氧化碳等物质,而这一过程需要适当的碱度作为催化剂。

因此,适当的碱度可以提高厌氧反应器的有机物去除率和废水的处理效果。

总之,厌氧反应器碱度的重要性主要体现在维持微生物群落的健康和促进废水的有效处理上。

碱度对厌氧体系的影响分析

碱度对厌氧体系的影响分析
2.碱度的作用及适宜范围 厌 氧 微 生 物 对 酸 碱 环 境 的 适 应 范 围 较 窄 , 对 pH 值 的 波 动 比 较 敏 感 。尤 其 是 产 甲 烷 菌 , 产 甲 烷 菌 的 最 适 pH 值 范 围 是 6 .6  ̄ 7 .5 , 一 般 来 说 产 酸 菌 对 环 境 pH 值 的 适 应 范 围 较 宽 , 有 些 产 酸 菌 可 以 在 pH = 5.5 ̄5.8 的环境下生长良好。厌氧酸化阶段形成大量 挥 发 性 脂 肪 酸 (VFA) 和 生 物 降 解 产 生 的 CO2 会 降 低 体 系 的 pH 值 , 如 果 H2CO3 和 VFA 的 浓 度 超 过 碱 度 的 缓 冲 作 用 , 反 应 器 就 会 酸 化 而 严 重 抑 制 甲 烷 菌的生长。 有 关 研 究 表 明 碱 度 对 处 理 效 果 有 较 大 影 响 。 Mustafa Isik [3] 在 研 究 厌 氧 处 理 印 染 废 水 过 程 中 , 当 碱 度 从 3000mg/ L 降 到 550mg/ L 时 对 COD 去 除 率 没 有 多 大 影 响 , 当 碱 度 下 降 到 250mg/ L 时 COD 去 除 率 从 88 % 下 降 到 68 % 。O_Neill 报 道 称 , 在 采 用 厌 氧 体 系 处 理 纺 织 废 水 时 , 在 污 泥 浓 度 在 0 .11 ~0 .25kgCOD/ kgTVS.d 时 , 碱 度 的 填 加 有 利 于 脱 色 。 一 般 认 为 pH =6 .6 是 厌 氧 消 化 体 系 运 行 的 最 低 限 , 因 此 人 们 也 试 图 通 过 碱 度 / COD 的 比 值 来 确 定 厌 氧 体 系 中 合 适 的 碱 度 范 围 。 Souza et al 和 Moosbruger et al 建 议 在 UASB 反 应 器 中 进 水 碱 度 / COD=0 .5 能 把 pH 值 维 持 在 6 .6 , Gonza et al 在 处 理 制 糖 废 水 时 得 出 的 结 论 是 进 水 碱 度 / COD=0 .4 , Speece 处 理 工 业 废 水 时 的 结 论 是 进 水 碱 度 / COD=1.2 。 研 究 表 明 NaHCO3 碱 度 和 VFA 浓 度 之 间 并 无 线 性 关 系 , NaHCO3 浓 度 与 TVFA/ BALK(biocarbonate)之 间 、甲 烷 产 量 与 NaHCO3 浓 度 之 间 也 无 明 显 线 性 关 系 , 而 pH 值 与 BALK 之 间 存 在 这 一 定 的 线 性 关 系 , 由 此 可 见 碳 酸 氢 盐 碱 度 是 维 持 适 宜 pH 值 的 主 要 因 素 3.碱度的测定 碱 度 的 测 定 技 术 也 应 区 分 开 总 碱 度 ( TA) 和 部 分 碱 度 ( PA) 。 传统的和目前大部分新的碱度测量定方法都以滴定为基础。 APHA et al 建 议 总 碱 度 的 滴 定 终 点 为 4 .3 , 这 个 值 包 括 了 所 有 的 碳 酸 氢 盐 碱 度 和 80 % VFA 碱 度 。 美 国 R.E .Speece 教 授 指 出 , 在 测 定 碳 酸 氢 盐 碱 度 时 , 近 似 滴 定 值 应 该 是 pH 值 =5 .75 , 在 pH=5 .75 时 , 大 约 80 % 的 碳 酸 氢 盐 被 滴 定 , 这 两 个 值 已 被 大 多 数 学 者 所 接 受 。 通 过 在 线 监 控 VFA 而 间 接 评 测 体 系 中 的 缓 冲 能 力 也 有 一 定 的 研 究 成 果 : Powell 和 Archor 报 道 了 总 VFA 碱 度 的 滴 定 技 术 ; von Zum- buschetal 等 人 报 道 了 醋 酸 和 丙 酸 的 在 线 监 控 技 术 。 Cristina M.N.V 等 在 传 统 滴 定 技 术 的 基 础 上 研 制 了 能 同 时 监 测 TA 和 PA 的 自 动 电 位 滴 定 系 统 , 通 过 程 序 设 定 滴 定 值 分 别 为 5 .75 和 4 .3 , 在 pH=5 .75 时 记 下 PA 浓 度 并 自 动 转 换 到 pH=4 .3 阀 门 , 整 个 滴 定过程完成后又可自动转化到清洗阀门进行清洗。通过对比试验与 传统滴定法相比误差仅为 0.3%, 而滴定时间大大缩短, 仅需 8 秒钟。 然而这些方法常常受到生物膜堵塞问题的干扰, 目前众多学者 试 图 从 液 相 中 寻 找 能 监 控 体 系 运 行 的 指 标 , Pauss 报 道 了 用 膜 电 极 监

挥发酸对厌氧反应器运行的影响

挥发酸对厌氧反应器运行的影响

挥发酸又称挥发性脂肪酸,英文缩写为VFA,是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸,如乙酸、丙酸等。

出水VFA浓度在反应器控制中被认为是比较重要的参数。

这是因为VFA的除去程度可以直接反映出反应器运行状况,通过VFA浓度的分析,可以较为快速和灵敏的判断出反应器行为的微小变换。

正常情况下,底物由酸化菌转化为VFA,VFA可以被甲烷菌转化为甲烷。

因此甲烷菌活跃时,出水VFA浓度较低。

当出水VFA浓度低于3mmol/L(或200mg乙酸/L)时,反应器的运行状态最为良好。

任何不利于甲烷菌生长的因素都会导致出水VFA浓度的上升,这是因为甲烷菌活性降低使VFA积累所致。

温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH值的波动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的浓度反映出来。

进水状态稳定时出水pH的下降也能反映出VFA的升高,但是pH的变化比VFA的变化迟缓,因此从监测出水的VFA浓度可快速反映出反应器运行的状况。

过负荷常是出水VFA升高的原因。

因此当出水VFA升高而环境因素(温度、进水pH、出水水质等)没有明显变化时,出水VFA的升高可由降低反应器负荷来调节。

出水VFA浓度的升高直接影响废水的处理效果,过高的出水VFA浓度表明反应器内大量的VFA积累,因此是反应器pH下降或导致“酸化”的前期讯号。

一般认为,当VFA浓度超过800mgCOD/L时,反应器即面临酸化危险,正常运行中,应保持出水VFA浓度在400mgCOD/L以下,而以200mgCOD/L以下为最佳。

出水VFA的组成也对反应器的运行状况有重要影响,正常运行中,VFA浓度较低,出水VFA以乙酸为主,占VFA总量90%以上,只有少量丙酸与丁酸。

当乙酸不能很好被甲烷菌利用时,底物会转化为较多的丙酸与丁酸,丙酸与丁酸不能直接被甲烷菌利用,而产乙酸菌又不能很快适应这种状况,从而有可能导致VFA的积累。

污泥中VFA的监测也是重要的监控手段,因为反应器中水流自下而上运动,因此反应器内部VFA浓度的变化反映到出水要经历一段时间,尤其是反应器的启动阶段,进水量较小,水力停留时间较大,此时更应当频繁检测污泥中的VFA 浓度以尽早发现和控制反应器状态恶化的迹象。

挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题

挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题

挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题集团标准化办公室:[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]1)VFA简介挥发性脂肪酸简称挥发酸,英文缩写为VFA,它是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸,如乙酸、丙酸等。

挥发酸对甲烷菌的毒性受系统pH值的影响,如果厌氧反应器中的pH值较低,则甲烷菌将不能生长,系统内VFA不能转化为沼气而是继续积累。

相反在pH值为7或略高于7时,VFA是相对无毒的。

挥发酸在较低pH值下对甲烷菌的毒性是可逆的。

在pH值约等于5时,甲烷菌在含VFA的废水中停留长达两月仍可存活,但一般讲,其活性需要在系统pH值恢复正常后几天到几个星期才能够恢复。

如果低pH值条件仅维持12h以下,产甲烷活性可在pH值调节之后立即恢复。

2)VFA积累产生的原因厌氧反应器出水VFA是厌氧反应器运行过程中非常重要的参数,出水VFA浓度过高,意味着甲烷菌活力还不够高或环境因素使甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分,积累所致。

温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH的波动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的升高反应出来。

进水状态稳定时,出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高,但是pH的变化要比VFA的变化迟缓,有时VFA可升高数倍而pH尚没有明显改变。

因此从监测出水VFA浓度可快速反映出反应器运行的状况,并因此有利于操作过程及时调节。

过负荷是出水VFA升高的原因。

因此当出水VFA 升高而环境因素(温度、进水pH、出水水质等)没有明显变化时,出水VFA的升高可由降低反应器负荷来调节,过负荷由进水COD浓度或进水流量的升高引起,也会由反应器内污泥过多流失引起。

3)VFA与反应器内pH值的关系在UASB反应器运行过程中,反应器内的pH值应保持在6.5-7.8范围内,并应尽量减少波动。

pH值在6.5以下,甲烷菌即已受到抑制,pH值低于6.0时,甲烷菌已严重抑制,反应器内产酸菌呈现优势生长。

pH缓冲和碱度厌氧反应器运行的影响

pH缓冲和碱度厌氧反应器运行的影响

厌氧反应器内部,由于水解和产酸菌的作用,有机污染物首先被降解为挥发性脂肪酸(VFA),然后才能被产甲烷菌所利用。

由于产酸菌生长速率和对环境的适应性明显高于产甲烷菌,所以在反应器启动和运行期有可能出现VFA产生量大于消耗量的情况,这将导致有机酸在反应器内部的积累,严重的将造成反应器内部pH值的大幅度下降从而对产甲烷菌产生破坏性影响,使整个系统“酸化”甚至崩溃。

低pH值的危害是由未解离的挥发性脂肪酸和硫化氢浓度的增加而引起的。

与解离的形式相反,未解离的挥发性脂肪酸和硫化氢能穿透细胞膜并在细胞内解离造成毁灭性的pH下降。

因此,维持反应器内部一定的pH缓冲能力是必须的。

厌氧反应器中重要的缓冲系统是碳酸(H2CO3)/碳酸氢盐(HCO3—)系统,其pKa在6.3,这意味着当pH6.3时碳酸和碳酸氢根的数量相等,这时缓冲能力最大。

该平衡创造的缓冲能力主要用碱度来表示。

生产废水中若含有大量的酸类物质,因此必须保证反应器进水含有足够的碱度,一般应维持进水碳酸钙碱度:进水COD浓度≥1:3。

反应器出水碱度一般高于进水碱度,采用出水循环可有效提高进水碱度并能减少调节池中投加Na2CO3的药剂量。

以上就是有关pH缓冲和碱度厌氧反应器的一些相关介绍,希望对您进一步的认识了解有所帮助。

关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施

关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施

关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施1. 厌氧反应器的概述厌氧反应器是一种用于处理低浓度有机废水的生物反应器,其反应过程中会产生丰富的有机酸和挥发性酸,并由此导致反应器中液态的氢离子(H+)含量逐渐升高,进而导致反应器酸化。

2. 酸化现象的成因当厌氧反应器中存在较多的有机物质且微生物数量较多时,反应器内的酸度会不断上升。

此时,反应器的厌氧微生物会受到严重影响,其生长速率和代谢活动会大幅减弱,进而导致反应器的处理效率降低以及有机物残留问题。

3. 酸化现象对反应器的影响反应器的酸化现象将导致以下几种影响:3.1 厌氧微生物的代谢活动降低微生物代谢受到酸度的限制,会产生很大影响。

此时微生物的代谢活动降低,会产生过量的能量,而这部分能量又没地方去,会产生反应器内部的遗产物,导致反应器中有机物的残留问题。

3.2 反应器内部的温度升高当厌氧反应器中存在酸化现象时,反应器内部的温度也会随之升高。

此时,反应器内部的微生物会失去更多的活跃状态,反应器的处理效率会进一步降低。

3.3 反应器内部的气味加重当厌氧反应器中存在严重的酸化现象时,反应器内部的气味会变得十分难闻,时间越久气味会越加强烈。

这不仅影响了反应器的环境,同时还会对周围的环境产生极大的污染。

4. 解决酸化现象的措施针对厌氧反应器的酸化现象,有如下的解决措施:4.1 增加反应器内的微生物数量针对厌氧反应器内微生物数量减少的情况,可以通过增加反应器内的微生物数量来提升反应器的代谢能力以及处理效率。

具体措施包括补充新的微生物菌种和提高反应器内部的氧气含量等。

4.2 调节反应器内部的pH值当发现反应器内部酸度过高时,可以通过增加碱性试剂的投放量来调节反应器内部的酸度,提升反应器的酸碱度平衡效果。

同时,还应通过监控反应器内部的酸度来及时调节反应器内部的pH值。

4.3 提高反应器内部的氧气含量在反应器内部增加氧气含量将能快速提升微生物代谢活动,从而提升反应器的处理效率并加速有机物质的处理。

pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响

pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响
时。 制酸 化过 程; p 值不控 制 时, 重抑 制水解 和酸 化过 程. 会抑 对 H 严 关键词 :p 值; 易腐性 有机 垃圾 ;厌 氧 发酵 ;水解 速 率 ;酸化速 率 H 中图分 类号 :X 0 75 文献标 识 码:A 文 章编 号: 10 - 932 0 )10 5- 5 00 6 2(060 -07 0
6 5 x1 - 3 5l 0 475 x1 , 4 x 04-发酵 液 .7 0 4 . x1 - .5 0 4 7 1- 1 2 h
合成 代谢 , 促进碳 水 化合物 和 蛋 白质 的水解 过程 和酸 化过 H= 从而
程 , 为代 谢产 物如 乙醇 、 表现 乙酸 、 丁酸和 氨 氮的 大量 生成 , 以及其 他代 谢产 物种 类 的增加 ;H 5和 p - p= H- 6时, 后 期能 促进酸 化 过程;H 8 反应 p =
75 xlr, .7 4-,e p ci ey Tl n= f h iu rWa m o t rfrbefr em co i y te cm e b l m .5 04 24 ×l h rs e t l. I v ep 7o tel o s q s p eea l o t i rba s n t h l h i a i t o s
Th n l e c fp v l na a r b ch d o y i nda o e e i a e f b o e r d b e o g n cwa t . ei fu n e o H aueO n e o i y r l ssa dd g n ssr t so i d g a a l r a i s e HE P n i一
摘要 :通过 易腐 性有 机垃 圾 的批 式 厌氧 发酵 实验 , 不 同的发 酵液 p 值 对水 解和 酸化 速 率的影 响. 果表 明, 酵液 的 p 值 为 57时 比较 H 结 发 H — 有 利 于颗 粒态 有 机物 的水 解 ; p 值 不控 制及 p 值 为 5 , 条件下 , 生物 处 于静 止 生长期 时 , 速率 常 数 分 别为 68x f 在 H H , 8 6 微 水解 .1 l ,

挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题

挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题

挥发酸碱度对厌氧反应器的运行的影响以及几个常见问题集团公司文件内部编码:(TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-1)VFA简介挥发性脂肪酸简称挥发酸,英文缩写为VFA,它是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸,如乙酸、丙酸等。

挥发酸对甲烷菌的毒性受系统pH值的影响,如果厌氧反应器中的pH值较低,则甲烷菌将不能生长,系统内VFA不能转化为沼气而是继续积累。

相反在pH值为7或略高于7时,VFA是相对无毒的。

挥发酸在较低pH值下对甲烷菌的毒性是可逆的。

在pH值约等于5时,甲烷菌在含VFA的废水中停留长达两月仍可存活,但一般讲,其活性需要在系统pH值恢复正常后几天到几个星期才能够恢复。

如果低pH值条件仅维持12h以下,产甲烷活性可在pH值调节之后立即恢复。

2)VFA积累产生的原因厌氧反应器出水VFA是厌氧反应器运行过程中非常重要的参数,出水VFA浓度过高,意味着甲烷菌活力还不够高或环境因素使甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分,积累所致。

温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH的波动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的升高反应出来。

进水状态稳定时,出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高,但是pH的变化要比VFA的变化迟缓,有时VFA可升高数倍而pH尚没有明显改变。

因此从监测出水VFA浓度可快速反映出反应器运行的状况,并因此有利于操作过程及时调节。

过负荷是出水VFA升高的原因。

因此当出水VFA升高而环境因素(温度、进水pH、出水水质等)没有明显变化时,出水VFA的升高可由降低反应器负荷来调节,过负荷由进水COD浓度或进水流量的升高引起,也会由反应器内污泥过多流失引起。

3)VFA与反应器内pH值的关系在UASB反应器运行过程中,反应器内的pH值应保持在6.5-7.8范围内,并应尽量减少波动。

pH值在6.5以下,甲烷菌即已受到抑制,pH值低于6.0时,甲烷菌已严重抑制,反应器内产酸菌呈现优势生长。

关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施!

关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施!

关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施!一般来说,对于以产甲烷为主要目的的厌氧过程要求pH值在6.5~8.0之间,废水碱度偏低或运行负荷过高时,会引起反应器内挥发酸积累,导致产甲烷菌活力丢失而产酸菌大量繁殖,持续过久时,会导致产甲烷菌活力丢失殆尽而产乙酸菌大量繁殖,引起反应器系统的“酸化”。

严峻酸化发生后,反应器难以恢复至原有状态。

厌氧消化作用失去平衡时会显示出如下“症状”:①沼气产量下降;②沼气中甲烷含量降低;③消化液VFA增高;④有机物去除率下降;⑤消化液pH值下降;⑥碳酸盐碱度与总碱度之间的差值明显增加;⑦洗出的颗粒污泥颜色变浅没有光泽;⑧反应器出水产生明显异味;⑨ORP(氧化还原电位)值上升等。

1、厌氧反应器酸化的缘由1.厌氧反应器超负荷运行我们都知道,在运行厌氧反应器的各项工艺掌握条件中,污泥负荷是一个特别重要的掌握参数。

污泥负荷是指单位时间内施加给单位质量厌氧污泥的有机物的量,以kgSCOD/kgVS.d表示。

对于某种废水,厌氧污泥具有一个最大的限制值,当运行的负荷超过该最大限制值,则意味着超负荷运行。

虽然该限制值从污泥负荷的概念上理解是针对整个厌氧污泥,实际上真正的对象是针对厌氧污泥中的产甲烷菌。

超负荷运行,实际上就是负荷量超过了厌氧污泥中产甲烷菌的产甲烷力量,而此时的负荷量往往并没有超过厌氧污泥的水解酸化力量。

所以就消失了反应器的VFA开头累积,浓度不断上升,出水pH值降低,去除效率下降这种污泥酸化现象的发生。

所以,了解厌氧反应器的污泥总量,并以此来维持合理的运行负荷,是预防厌氧反应器消失酸化的重要手段之一。

2.pH值、温度等运行掌握条件消失严峻偏差由于厌氧污泥中产甲烷菌对其生存条件的要求比水解酸化菌苛刻的多,所以当反应器的pH值或温度的掌握范围消失很大的偏差,就会使产甲烷菌的产甲烷力量受到严峻影响,而水解酸化菌所受到的影响却远远小于产甲烷菌,其结果同样会导致厌氧反应器发生酸化现象。

pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响

pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响

中国环境科学 2006,26(1):57~ 61 China Environmental Science pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响何品晶*,潘修疆,吕凡,邵立明(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092)摘要:通过易腐性有机垃圾的批式厌氧发酵实验,比较不同的发酵液pH值对水解和酸化速率的影响.结果表明,发酵液的pH值为5~7时有利于颗粒态有机物的水解;在pH值不控制及pH值为5,6,7,8条件下,微生物处于静止生长期时,水解速率常数K分别为 6.81×10-5, 6.57×10-4,3.51×10-4,7.55×10-4,2.47×10-4h-1.发酵液pH=7时最有利于微生物的合成代谢,从而促进碳水化合物和蛋白质的水解过程和酸化过程,表现为代谢产物如乙醇、乙酸、丁酸和氨氮的大量生成,以及其他代谢产物种类的增加;pH=5和pH=6时,反应后期能促进酸化过程;pH=8时,会抑制酸化过程;对pH值不控制时,严重抑制水解和酸化过程.关键词:pH值;易腐性有机垃圾;厌氧发酵;水解速率;酸化速率中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1000-6923(2006)01-0057-05The influence of pH value on anaerobic hydrolysis and acidogenesis rates of biodegradable organic waste. HE Pin-jing*, PAN Xiu-jiang, LU Fan, SHAO Li-ming (State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Use, Tongji University, Shanghai 200092, China). China Environmental Science, 2006,26(1):57~61Abstract:Through the batch anaerobic fermentation test of rotten organic waste, the influence of pH value of fermentation liquor on hydrolysis and acidogenesis rate were compared. The pH value 5~7 of the fermentation liquor was favorable for the hydrolysis of particulate organism. Under the conditions of uncontrolled pH values of 5, 6, 7 and 8, when the microorganisms grew at stationary phase, the hydrolysis rate constants K were 6.81×10-5, 6.57×10-4, 3.51×10-4, 7.55×10-4, 2.47×10-4h-1, respectively. The pH=7 of the liquor was most preferable for the microbial synthetic metabolism and further promoting hydrolysis and acidogenesis processes of carbohydrate and protein, displaying the production of large amount of metabolites such as ethanol, acetic acid, butyric acid and ammonia nitrogen, as increase of other kinds metabolite. pH=5 and pH=6 promote acidogenesis process at the later stage of the reaction; pH=8 could inhibite the acidogenesis process; and uncontrolled pH value could inhibite seriously the processes of hydrolysis and acidogenesis.Key words:pH value;rotten organic waste;anaerobic fermentation;hydrolysis rate;acidogenesis rate易腐性有机垃圾的厌氧消化是实现减量化和资源化的有效手段,近年来得到广泛的研究和应用[1].厌氧消化一般分成水解、酸化、乙酸化和甲烷化4个阶段,水解被认为是颗粒态有机物厌氧消化的主要限速步骤[1],而酸化产物的组成分布则会影响其后续利用的可行性.pH值是调控水解和酸化过程的主要环境因素[2-5].但已有的研究或侧重于颗粒态有机物的水解,未涉及pH值对不同酸化产物生成速率的影响[2,3];或针对的是葡萄糖或有机废水的酸化而未考虑pH值对水解的影响[4,5].本研究的目的是通过易腐性有机垃圾批式厌氧发酵实验,测定发酵液的有机物组成,以比较不同的发酵液pH值对水解速率和酸化速率的调控规律,以及对不同酸化产物生成速率的影响. 1实验材料与方法1.1 实验材料从超市收集的蔬菜类有机垃圾,粉碎至粒径约为2~3mm,其物理化学组成见表1.本实验未另外添加启动菌种.1.2 实验方法实验采用批式反应,物料置于密闭恒温反应器中(37.0±0.5℃,有效容积2.4L)连续搅拌,通过收稿日期:2005-05-09基金项目:国家“863”项目(2001AA644010,2003AA644020);中法先进研究计划(PRA E04-03)* 责任作者, 教授, solidwaste@58 中国环境科学26卷Hotec pH101型pH值控制器监控,并以HCl溶液和NaOH溶液调节反应器中的pH值,分别比较发酵液不控制pH值以及pH值控制在5,6,7和8条件下,在200h内的反应进程.进料后,通入氮气驱赶残余的氧气,以实现厌氧环境.定时采集反应器中的混合液体供分析,并补充等量无机盐营养液(组成参见文献[6]).表1 实验材料的物化性质Table 1 Physiochemical characteristics of materials 项目范围(g/g) 项目范围(g/g) 含固率(TS) 0.071~0.117 蛋白质 0.236~0.295挥发性固体(VS) 0.968~0.978 脂肪 0.058~0.068碳水化合物 0.532~0.618 粗纤维 0.078~0.1151.3 测试方法对收集的气体测定其产量和组成.将液体样品以12000r/min离心15min,上清液过0.45µm滤膜后测定总有机碳(TOC)、挥发性脂肪酸(VFAs)、乳酸、醇、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮.气体产量采用饱和NaCl溶液排水集气法测试,气体组成(H2、CO2、CH4)、VFAs(包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸)、醇(包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和丁二醇)均采用气相色谱分析(分析仪器为上海精密科学仪器有限公司生产的GC102-TCD、GC122-FID、GC102-FID),TOC采用德国耶拿公司生产的TN b/TC multi N/C 3000 Analyzer测定,乳酸采用分光光度法[7],氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮分别采用滴定法、N-(1-萘基)-乙二胺光度法和紫外分光光度法测定[8].2 实验结果2.1pH值的变化在pH值不控制条件下,发酵液的pH值迅速下降,反应48h以后,pH值一直维持在3.90~ 4.00,说明酸化极易进行,导致pH值迅速下降.若不进行pH值控制,则低pH值(4.00)可能成为发酵的限速因素.2.2 pH值对碳转化的影响2.2.1水解过程鉴于不同批次实验进料时含固率有所差异,初始的液相TOC t浓度也不一致,本文采用碳与VS的比值(mg/g)表征液相TOC;以反应时间t时刻的TOC t与初始TOC t的差值∆TOC表征各pH值条件下液相累积产生的可溶态总有机碳的变化.如图1所示,pH值不控制和pH=5和pH=6条件下,∆TOC均在t=8h时迅速增至较高的水平,是因为实验物料经机械粉碎进入反应器后,又继续溶出的缘故,8h后缓慢下降;而pH=7条件下∆TOC直接下降.pH值不控制条件下,∆TOC在50h后相对维持稳定.而在pH值为5、6、7条件下,∆TOC下降至最低点后又重新上升.上升幅度为pH7>pH5>pH6.pH=8条件下,∆TOC缓慢上升,至50h后基本维持平衡.液相TOC的增加只可能源自于反应底物的水解,而液相TOC的减少则可能是液相中的碳转化成CO2和CH4向气相转移,或为微生物合成利用.按产气量和气相组成计算,转移至气相碳的量最多仅占TOC减少量的1/8(5种pH值条件下,200h内的产气量均小于2L,反应全过程均未检测出CH4,CO2在气相中的比例小于50%,即转移至气相的碳与VS比值约为2.5mg/g),因此图1中TOC 的减少主要是由微生物合成引起的.图1 ∆TOC随时间变化曲线Fig.1 Temporal evolution of ∆TOCTOC的变化速率反映了反应底物水解和微生物合成两者之间的平衡.反应启动时,在pH值不控制、pH=5和pH=7条件下,水解速率(v水解)小于微生物净增长速率(v合成),在pH=6条件下,v水解与v合成大致相等;在pH=8条件下,v水解>v合成.随反1期何品晶等:pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响59应时间的延续,微生物生长进入静止期,v合成趋近于零,v水解>v合成,即表现为液相TOC的持续上升.因此,pH值为5,6,7时,可促进颗粒态有机物的水解,而pH值不控制和pH=8均不利于水解进行.2.2.2酸化过程颗粒态有机物被水解成可溶态有机物后,进一步发生酸化反应,产生VFAs、乳酸和醇等酸化产物.以相应的碳量与VS的比值计量(mg/g),如图2a所示,发酵液pH值不控制和pH=8条件下的VFAs产生量最低;pH值为5,6时的VFAs产生量在反应初期稳定在15mg/g的平台,120~150h后迅速上升;pH=7时,VFAs浓度从反应初始稳步上升,至200h时,VFAs产生量为pH值为5,6时的2倍,约120mg/g.图2b中,pH值为5,6,7和8时的乳酸产生量基本持平在70mg/g,大于pH值不控制时的30mg/g;但在150~200h期间,pH值为6,7时的乳酸浓度逐渐趋于零.图2c 中pH值不控制和pH=8时的醇产生量最少;pH 值为5和pH值为6的醇产生情况类似,约25mg/g;pH=7时醇产生量高达90mg/g.图2表明,pH=7有利于各类酸化产物的生成,乳酸和醇主要在50h以内产生,而VFAs在反应全过程稳步生成.pH=5和pH=6时的酸化规律类似,但pH=5时VFAs生成受pH值影响的程度要大于乳酸和醇;pH=8和pH值不控制(相当于pH=4)均对酸化产生抑制,且抑制程度表现为pH 值不控制高于pH=8.图2 pH值对碳转化的影响Fig.2 Effect of pH value on carbon transformation2.3pH值对氮转化的影响图3 pH值对氮转化的影响Fig.3 Effect of pH value on nitrogen transformation如图3所示,可溶性蛋白的酸化可通过因脱氨作用生成的氨氮进行评价.发酵液中氨氮的浓度以pH=7时最高(氮与VS之比为15mg/g),其次是pH=6(氮与VS之比为7mg/g)和pH=5(氮与VS之比为5mg/g)时;pH=8时初始氨氮较低(氮与VS之比为4mg/g),120h以后上升(氮与VS之比为7mg/g),而pH值不控制组的氨氮值最低,仅2mg/g.因此,pH=7能大幅度提高蛋白质的酸化程度.2.4 pH值对酸化产物生成速率的影响发酵液的pH值影响VFAs和醇的组成分布.如图4a所示,pH值不控制时以乙酸为主体(约1500mg/L),异丁酸仅为10mg/L;130h后发酵液出现丙酸、丁酸和异戊酸,但均不足20mg/L;醇类仅检测出甲醇和乙醇,乙醇和甲醇产生量之比为3.2:1. pH=5时(图4b)仅检测到乙酸;乙醇和甲醇反应时间(h) 反应时间(h)反应时间(h)60 中 国 环 境 科 学 26卷产生量之比为4:1;150h 之后,乙酸和乙醇产生量上升,上升幅度之比为2.6:1.pH=6时(图4c)依然以乙酸为主(t =200h 约10000mg/L),但115h 以后开始出现丙酸,至t =200h 丙酸浓度达1300mg/L;反应初期(<100h)检测到少量异丁酸(约20mg/L);乙醇和甲醇产生量之比为2.6:1; 120h 之后,乙酸和乙醇产生量上升,上升幅度之比为4:1. pH=7(图4d)乙酸、丙酸和丁酸是主要成分,至t =200h, 3者浓度之比为1:0.2:1.5;同时生成少量异丁酸和异戊酸(约200mg/L);乙醇和甲醇产生量之比为17:1,乙醇从反应开始立即大量生成,而乙酸和丁酸则随反应进行逐步生成;反应末期检测出丙醇(约200mg/L).pH=8(图4e) VFAs 只有乙酸;乙醇和甲醇产生量之比为4:1.图4 pH 值对各类VFAs 和醇分布的影响Fig.4 Effect of pH value on the production of VFAs and alcohols因此,发酵液在各pH 值条件下,乙酸、甲醇和乙醇均是主要的酸化产物.但pH=7有利于丁酸和乙醇的生成,酸化产物的种类趋向复杂.甲醇与乙醇相比,受pH 值的影响较弱. 3 讨论3.1 水解速率常数若考虑微生物浓度的影响,水解过程速率可用下式表达:S S B X B S d d X X X K t K X X =−+ (1) 式中:X S 为颗粒态有机物浓度;X B 为微生物浓度; K 为水解速率常数;K X 为半饱和常数[1]. 由于反应初始未接种启动菌种,因此初始微生物浓度X B 0=0.微生物浓度X B 与酸化产物浓度X P 存在X B =Y B/P X P 的关系式,其中Y B/P 为生成单位酸化产物的碳时合成的微生物体的碳量(g/g).若不计向气相转移的碳量,则X S =X 0-X B -X H ,其中X 0为反应器内总有机物浓度,X H 为液相有机物浓度.则式(1)等同于下式: 0B H S PB/PX B/P P S d()d X X X X X KY t K Y X X −−=−+ (2) 其中,Y B/P 的取值若依据每mol ATP 可合成生物质的量Y ATP =10.5g/mol 计算[9],则Y B/P (乙酸)=0.373、Y B/P (乳酸)=0.124,Y B/P (乙醇)=0.187[9],因此对于处于静止生长期的微生物,可取Y B/P =0.1.但如图1所示,在反应初期微生物大量合成,处于加速或对数生长期;理论计算上Y ATP 最高可达1期何品晶等:pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响6132g/mol,且微生物处于加速生长期或对数生长期时Y A TP会进一步增加[10],因而在反应初期令Y B/P取值大于0.5.因此,将反应分成两部分分别模拟,即反应时间t为0~80h时令Y B/P=0.1;t为80~200h时,令Y B/P=0.6.依据图1,图2代入X H和X P数据.对于t 为0~80h,只有当Y B/P>0.5,模型参数值才有物理意义,即K>0;当Y B/P=0.6时,在pH值不控制条件下和pH值为5,6,7,8条件下,水解速率常数K分别为1.80×10-4h-1(R2=0.9963),1.03×10-3h-1(R2=0.9240), 1.85×10-4h-1(R2=0.9813), 2.30×10-4h-1(R2=0.9570)和1.97×10-4h-1(R2=0.9943);Y B/P取值对K计算影响显著.对于反应时间t为80~200h,该水解速率公式能较好地与实验数据吻合,在pH值不控制条件下和pH值为5,6,7,8条件下,水解速率常数K 分别为 6.81×10-5h-1(R2=0.9890),6.57×10-4h-1 (R2=0.8710), 3.51×10-4h-1(R2=0.9658), 7.55×10-4h-1 (R2=0.9570)和 2.47×10-4h-1(R2=0.9943);Y B/P在0.05~ 0.40范围内波动时,K值无显著变化.3.2代谢途径的选择发酵过程的代谢途径类型根据微生物静止期的末端代谢产物可分为丁酸发酵、丙酸发酵、乙醇发酵、乳酸发酵和混合酸发酵等[11].图2和图4表明,在进行易腐性有机垃圾的混合培养发酵时,上述代谢途径均可能存在,并随着微生物的生长和微生物种群的演替,在不同时间段由不同代谢途径起主导作用.乳酸是反应初期的主要代谢产物,除pH=7外,乳酸产生量远大于乙醇,因此同型乳酸发酵是主导代谢途径,而对于pH=7,因为乳酸与乙醇比例约为1:1,则可能发生异型乳酸发酵,但也可能同时进行同型乙醇发酵和同型乳酸发酵.pH=7在反应后期丁酸发酵为主导代谢途径;pH=6和pH=7在反应后期出现丙酸发酵.4结论4.1发酵液的pH值为5~7时,有利于颗粒态有机物的水解.在pH值不控制以及pH值为5,6,7,8不同条件下,微生物处于静止生长期时,水解速率常数K分别为 6.81×10-5,6.57×10-4,3.51×10-4, 7.55×10-4, 2.47×10-4h-1.4.2pH=7最有利于微生物的合成代谢,从而会促进碳水化合物和蛋白质的水解和酸化过程,表现在代谢产物如乙醇、乙酸、丁酸和氨氮的大量生成,以及其他代谢产物种类的增加.4.3pH=5与pH=6对酸化的影响程度类似,在反应后期能促进酸化过程;pH=8会抑制酸化过程;pH值不控制时会严重抑制水解和酸化.4.4pH值亦影响代谢途径的选择.pH值为5~7时有利于乳酸的生成,而pH=7有利于乙醇、丁酸和丙酸的生成;甲醇受pH值的影响较不明显.4.5pH值对水解和酸化过程的影响规律可为两段式厌氧消化的调控提供理论依据.参考文献:[1] Mata-Alvarez J. Biomethanization of the organic fraction ofmunicipal solid wastes [M]. London: IWA Publishing, 2002. [2] Babel S, Fukushi K, Sitanrassamee B. Effect of acid speciationon solid waste liquefaction in an anaerobic acid digester [J]. Wat.Res., 2004,38(9):2416-2422.[3] Veeken A H M, Hamelers B V M. Effect of temperature onhydrolysis rates of selected biowaste components [J]. Bioresource Technol., 1999,69(3):249-254.[4] Horiuchi J, Shimizu T, Tada K, et al. Selective production oforganic acids in anaerobic acid reactor by pH control [J].Bioresource Technol., 2002,82(3):209-213.[5] 周洪波,Ralf C,陈坚.酸度、氧化还原电位和水力停留时间对葡萄糖厌氧混合发酵的影响 [J]. 过程工程学报, 2001,1(2): 180-184.[6] Speece R E. Anaerobic biotechnology for industrial wastewaters[M]. Nashville: Archae Press. 1996.[7] Barker S B, Summerson W H. The colorimetric determination of lacticacid in biological material [J]. J. Biol. Chem., 1941,138(2):535-554. [8] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法 [M]. 第4版.北京:中国环境科学出版社, 2002.[9] Skiadas I V, Gavala H N, Lyberatos G. Modelling of the periodicanaerobic baffled reactor (PABR) based on the retaining factor concept [J]. Wat. Res., 2000,34(15):3725-3736.[10] Russell J B, Cook G M. Energetics of bacterial growth: balanceof anabolic and catabolic reactions [J]. Microbiol. Rev., 1995,59(1):48-62.[11] 周德庆.微生物学教程 [M]. 北京: 高等教育出版社, 1993.作者简介:何品晶(1962-),男,浙江诸暨人,教授,工学博士,主要从事固体废物处理与资源化研究.发表论文100余篇.。

厌氧反应的影响因素及分析!

厌氧反应的影响因素及分析!

厌氧反应的影响因素及分析!厌氧生物处理的影响因素有哪些?1.温度:存在两个不同的最佳温度范围(55℃左右,35℃左右)。

通常所称高温厌氧消化和低温厌氧消化即对应这两个最佳温度范围。

2.pH值:厌氧消化最佳pH值范围为6.8~7.2。

3.有机负荷:由于厌氧生物处理几乎对污水中的所有有机物都有降解作用,因此讨论厌氧生物处理时,一般都以CODcr来分析研究,而不象好氧生物处理那样必须以BOD5为依据。

厌氧处理的有机负荷通常以容积负荷和一定的CODcr去除率来表示。

4.营养物质:厌氧法中碳氮磷的比值控制在CODcr:N:P=(200~300):5:1即可。

甲烷菌对硫化氢的最佳需要量为11.5mg/L。

有时需补充某些必需的特殊营养元素,甲烷菌对硫化物和磷有专性需要,而铁、镍、锌、钴、钼等对甲烷菌有激活作用。

5.氧化还原电位:氧化还原电位可以表示水中的含氧浓度,非甲烷厌氧微生物可以在氧化还原电位小于+100mV的环境下生存,而适合产甲烷菌活动的氧化还原电位要低于-150mV,在培养甲烷菌的初期,氧化还原电位要不高于-330mV。

6.碱度:废水的碳酸氢盐所形成的碱度对pH值的变化有缓冲作用,如果碱度不足,就需要投加碳酸氢钠和石灰等碱剂来保证反应器内的碱度适中。

7.有毒物质。

8.水力停留时间:水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上流速度来表现出来的。

一方面,较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性,从而增加生物污泥与进水有机物之间的接触,提高有机物的去除率。

另一方面,为了维持系统中能拥有足够多的污泥,上流速度又不能超过一定限值。

营养物质对厌氧生物处理的影响体现在哪些方面?厌氧微生物的生长繁殖需要摄取一定比例的CNP及其他微量元素,但由于厌氧微生物对碳素养分的利用率比好氧微生物低,一般认为,厌氧法中碳氮磷的比值控制在CODcr:N:P=(200~300):5:1即可。

还要根据具体情况,补充某些必需的特殊营养元素,比如硫化物、铁、镍、锌、钴、钼等。

碱度在厌氧中的影响及有效控制方法

碱度在厌氧中的影响及有效控制方法

碱度在厌氧中的影响及有效控制方法1. 什么是碱度?好家伙,碱度这个词听起来挺高深,其实我们日常生活中早就接触过了。

说白了,碱度就是水中碱性物质的含量。

就像你喝的矿泉水,有的水口感清爽,有的水则会让你觉得腻腻的。

对了,这个碱度可是对厌氧环境(就是那些没有氧气的地方)有大影响的哦。

1.1 碱度对厌氧环境的作用在厌氧环境中,微生物们可是非常忙碌的工人,负责分解有机物,释放出能量。

可这些小家伙在工作的时候,碱度就像是他们的“营养师”,直接影响他们的效率。

如果碱度过低,就好比是给他们喂了毒药,工作效率直线下降,甚至会让整个厌氧反应停滞不前。

反过来,碱度太高呢,虽然能给他们提供一些保护,但如果过度了,反而可能导致微生物的“胃口”变坏,反应也会受到影响。

1.2 碱度的平衡那么,如何保持碱度的“黄金比例”呢?这可不是一件简单的事儿。

就像煮面条,水太少面条容易粘,水太多反而不熟。

而碱度的控制就是在这“水量”上多做文章,保持在一个适宜的范围内,让微生物们可以快乐工作。

一般来说,适宜的碱度范围是在20100 mEq/L之间,太低或太高都会影响厌氧消化的效果。

2. 碱度过低的影响哎,咱们得先聊聊碱度过低的问题。

这就像吃了不健康的快餐,短期内可能还没感觉,但时间长了,身体可就受不了啦。

在厌氧环境中,碱度低了,微生物们会发现自己的“工作条件”变得恶劣,酸性物质堆积,可能导致抑制代谢,简直是个大麻烦。

2.1 影响代谢低碱度的情况下,微生物的代谢速率就像开了慢车,特别是那些负责分解有机物的菌群,根本无法发挥作用。

就像一个工人在没有工具的情况下工作,效率低得可怜。

这时候,厌氧反应产生的气体和产物就会变得不稳定,整个过程简直就是一团糟。

2.2 碱度提升的方法不过别担心,提升碱度的方法其实不少。

你可以添加一些碱性物质,比如氢氧化钠或者石灰,这些都能有效提高碱度。

但要注意,添加的量得控制好,不然就会变成“贪心不足蛇吞象”的结果,适得其反。

厌氧反应池参数

厌氧反应池参数

厌氧反应池参数(原创版)目录1.厌氧反应池的定义和作用2.厌氧反应池的主要参数3.影响厌氧反应池效率的因素4.提高厌氧反应池效率的措施正文一、厌氧反应池的定义和作用厌氧反应池,又称厌氧消化池,是一种在缺氧环境下进行有机物降解的污水处理设施。

厌氧反应池广泛应用于工业废水、生活污水以及农业废弃物处理等领域,其主要作用是通过厌氧微生物的作用,将有机物质分解为甲烷和二氧化碳等无害物质,从而达到净化污水的目的。

二、厌氧反应池的主要参数1.温度:厌氧反应池的温度对微生物的生长和代谢有重要影响。

一般而言,厌氧微生物最适宜生长的温度范围为 30-40℃。

2.pH 值:厌氧反应池的 pH 值对微生物的活性和降解效果有显著影响。

通常,厌氧微生物最适宜的 pH 值为 6.5-7.5。

3.反应时间:反应时间是指污水在厌氧反应池内停留的时间,会影响到有机物的降解程度。

合适的反应时间可以保证有机物得到充分降解。

4.进水浓度:进水浓度是指污水中污染物的浓度。

过高的进水浓度可能导致厌氧反应池失去处理效果,因此需要对进水浓度进行控制。

5.搅拌速度:搅拌速度对厌氧反应池内微生物的分布和降解效果有影响。

适当的搅拌速度可以提高厌氧反应池的处理效果。

三、影响厌氧反应池效率的因素1.温度和 pH 值:如前所述,温度和 pH 值对厌氧微生物的生长和代谢具有重要影响,因此需要控制在适宜范围内。

2.反应时间和进水浓度:合适的反应时间和进水浓度可以保证有机物的充分降解,同时避免厌氧反应池失去处理效果。

3.搅拌速度:适当的搅拌速度有助于提高厌氧反应池的处理效果。

四、提高厌氧反应池效率的措施1.控制温度和 pH 值:通过调节进水温度和加入缓冲剂等方法,维持厌氧反应池内的温度和 pH 值在适宜范围内。

2.调整反应时间和进水浓度:根据实际情况,合理调整反应时间和进水浓度,以保证有机物的充分降解。

3.优化搅拌速度:根据厌氧反应池内的微生物生长情况,适当调整搅拌速度,以提高处理效果。

厌氧运行ph

厌氧运行ph

厌氧运行ph
本文将探究厌氧运行下pH的变化规律及其影响。

厌氧运行是指在缺氧或氧气极少的条件下进行的生物处理过程。

在这种环境下,微生物通过发酵代谢产生能量,并将有机物转化为无机物,其中最常见的是将有机物转化为甲烷和二氧化碳。

在厌氧反应中,微生物的代谢产生了大量的有机酸,如乳酸、丙酸、丁酸等。

这些有机酸会导致反应液的pH值下降。

当pH值低于6.0时,会对厌氧反应的微生物产生有害影响,甚至导致反应停滞。

为了维持良好的反应环境,需要采取措施来调节pH值。

一种常见的方法是添加缓冲剂,如磷酸盐、碳酸盐等。

这些缓冲剂可以中和有机酸的产生,从而维持反应液的pH值。

另外,还可以通过控制厌氧反应的进料速度、温度等参数来减缓有机酸的产生,从而降低pH 值的下降速度。

总之,在厌氧运行中,pH的变化是一个重要的参数,需要特别关注。

通过合理的调节措施,可以保证厌氧反应的顺利进行,提高处理效果。

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PH下降跟好氧池、厌氧池的关联

PH下降跟好氧池、厌氧池的关联

PH下降跟厌氧池、好氧池的关联
问题1:厌氧出水PH值是7.2,可到好氧池后出水就成了8.5以上,为什么?
解答:
因为水与氧气会发生反应,2H2O+O2—4(e—)=4OH-(惰性电解池阳极反应),
OH—变多,pH增加。

好氧池中氧气做反应物,内壁相当于电解槽。

问题2:厌氧池ph值较低是怎么回事?急用!配水池PH值调到8。

5还是升不起来.同时还翻黑泥!
厌氧池ph值较低是怎么回事?
配水池PH值调到8。

5还是升不起来。

同时还翻黑泥!
解答:
排放的废水中含有甲胺、DMF、CH3OH等,水质呈碱性,先进行浓度的调节(T OC、T—N),浓度稳定后,进入中和池,添加30%的HCl,使PH降低;调节PH之后,进入厌氧池,好氧池A、B,最后通过膜单元进行泥水分离,排水;膜单元池回流至厌氧池;
整个的工艺应该是前置反硝化-—硝化循环处理的活性污泥法,在厌氧池中,将硝酸氮以及亚硝酸氮转换为N2排出,好氧池中,将氨氮转换为硝酸氮以及亚硝酸氮,因此,在厌氧池中,因消耗了H+,产生OH—,出水PH上升(这也是在中和池中添加HCl调节PH值的目的所在);在好氧池中,因消耗了OH-,产生H+,出水PH下降,在此池中添加碱调节PH;。

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1、挥发性脂肪酸
1)VFA简介
挥发性脂肪酸简称挥发酸,英文缩写为VFA,它是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸,如乙酸、丙酸等。

挥发酸对甲烷菌的毒性受系统pH值的影响,如果厌氧反应器中的pH值较低,则甲烷菌将不能生长,系统内VFA 不能转化为沼气而是继续积累。

相反在pH值为7或略高于7时,VFA是相对无毒的。

挥发酸在较低pH值下对甲烷菌的毒性是可逆的。

在pH值约等于5时,甲烷菌在含VFA的废水中停留长达两月仍可存活,但一般讲,其活性需要在系统pH值恢复正常后几天到几个星期才能够恢复。

如果低pH值条件仅维持12h以下,产甲烷活性可在pH值调节之后立即恢复。

2)VFA积累产生的原因
厌氧反应器出水VFA是厌氧反应器运行过程中非常重要的参数,出水VFA浓度过高,意味着甲烷菌活力还不够高或环境因素使甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分,积累所致。

温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH的波动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的升高反应出来。

进水状态稳定时,出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高,但是pH的变化要比VFA的变化迟缓,有时VFA可升高数倍而pH尚没有明显改变。

因此从监测出水VFA浓度可快速反映出反应器运行的状况,并因此有利于操作过程及时调节。

过负荷是出水VFA升高的原因。

因此当出水VFA升高而环境因素(温度、进水pH、出水水质等)没有明显变化时,出水VFA的升高可由降低反应器负荷来调节,过负荷由进水COD浓度或进水流量的升高引起,也会由反应器内污泥过多流失引起。

3)VFA与反应器内pH值的关系
在UASB反应器运行过程中,反应器内的pH值应保持在6.5-7.8范围内,并应尽量减少波动。

pH值在6.5以下,甲烷菌即已受到抑制,pH值低于6.0时,甲烷菌已严重抑制,反应器内产酸菌呈现优势生长。

此时反应器已严重酸化,恢复十分困难。

VFA浓度增高是pH下降的主要原因,虽然pH的检测非常方便,但它的变化比VFA浓度的变化要滞后许多。

当甲烷菌活性降低,或因过负荷导致VFA开始积累时,由于废水的缓冲能力,pH值尚没有明显变化,从pH值的监测上尚反映不出潜在的问题。

当VFA积累至一定程度时,pH才会有明确变化。

因此测定VFA是控制反应器pH降低的有效措施。

当pH值降低较多,一般低于6.5时就应采取应急措施,减少或停止进液,同时继续观察出水pH和VFA。

待pH和VFA恢复正常以后,反应器在较低的负荷下运行。

进水pH的降低可能是反应器内pH下降的原因,这就要看反应器内碱度的多少,因此如果反应器内pH降低,及时检查进液pH有无改变并监测反应器内碱度也是很必要的。

4)厌氧反应器启动、运行过程中需注意与VFA相关的问题
厌氧反应器运转正常的情况下,VFA的浓度小于3mmol/l,但在启动和运行过程中VFA出现一定的波动是正常的,不必太过惊慌。

①厌氧反应器启动阶段,当环境因素如出水pH、罐温正常时,出水VFA过高则表时反应器负荷相对于当时的颗粒污泥活力偏高。

出水VFA若高于8mmol/l,则应当停止进液,直到反应器内VFA低于3 mmol/l后,再继续以原浓度、负荷进液运行。

②厌氧反应器运行阶段,运行负荷的增加可能会导致出水VFA浓度的升高,当出水VFA高于8mmol/l时,不要停止进液但要仔细观察反应器内pH值、COD值的变化防止“酸化”的发生。

增大负荷后短时间内,产气量可能会降低,几天后产气量会重新上升,出水VFA浓度也会下降。

但如果出水VFA增大到15mmol/l则必须把降至原来水平,并保证反应器内pH不低于6.5,一旦降至6.5以下,则有必要加碱调节pH。

2、碱度
1)碱度简介
碱度不是碱,广义的碱度指的是水中强碱弱酸盐的浓度,它在不同的pH值下的存在形式不同(弱酸跟上的H数目不同),能根据环境释放或吸收H离子,从而起到缓冲溶液中pH变化的作用,使系统内pH波动减小。

碱度是不直接参加反应的。

碱度是衡量厌氧系统缓冲能力的重要指标,是系统耐pH冲击能力的衡量标准。

因此UASB在运行过程中一般都要监测碱度的。

操作合理的厌氧反应器碱度一般在2000-4000mg/l,正常范围在1000-5000mg/l。

(以上碱度均以CaCO3计)
2)碱度对UASB颗粒污泥的影响
碱度对UASB颗粒污泥的影响表现在两个方面:一是对颗粒化进程的影响;二是对颗粒污泥产甲烷活性(SMA)的影响。

碱度对颗粒污泥活性的影响主要表现在通过调节pH值(即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小)使得产甲烷菌呈不同的生长活性。

在一定的碱度范围内,进水碱度高的反应器污泥颗粒化速度快,但颗粒污泥的SMA低;进水碱度低的反应器其污
泥颗粒化速度慢,但颗粒污泥的SMA高。

因此,在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当偏高(但不能使反应器的pH>8.2,这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制)以加速污泥的颗粒化,使反应器快速启动;而在颗粒化过程基本结束时,进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的SMA。

几个常见问题
1、厌氧反应器是否极易酸化
厌氧反应器是否极易酸化?回答是否定的。

UASB厌氧反应器作为一种高效的水处理设施,其系统自身有着良好的调节系统,在这个调节系统中,起着关键作用的是碳酸氢根离子,即我们通常说的碱度,它的主要作用是调节系统的pH,防止因pH值的变化对产甲烷菌造成影响。

因此只要我们科学、合理操作,就可以确保厌氧反应器正常、高效运行。

2、罐温变化
对一个厌氧反应器来说,其操作温度以稳定为宜,波动范围24h内不得超过2℃。

水温对微生物的影响很大,对微生物和群体的组成、微生物细胞的增殖,内源代谢过程,对污泥的沉降性能等都有影响。

对中温厌氧反应器,应该避免温度超过42℃,因为在这种温度下微生物的衰退速度过大,从而大大降低污泥的活性。

此外,在反应器温度偏低时,应根据运行情况及时调整负荷与停留时间,反应器运行仍可稳定,但此时不能充分发挥反应器的处理能力,否则将导致反应器不能正常运行。

罐温的突然变化,易造成沼气中甲烷气体所占比例减少,CO2增多,而且我们可以在厌氧反应器液面看到一些半固半液状且不易破的气泡。

3、进水pH值
在厌氧反应器正常运行时,进水pH值一般在6.0以上。

在处理因含有有机酸而使偏低的废水时,正常运行时,进水pH值可偏低,如4~5左右;若处理因含无机酸而使pH值低的废水,应将进水pH值调到6以上。

当然具体的控制还要根据反应器的缓冲能力而定,也决定于厌氧反应的驯化程度。

4、厌氧反应器内污泥流失的原因及控制措施
UASB反应器设置了三相分离器,但在污泥结团之前仍带有一定污泥,在启动过程中逐渐将轻质污泥洗出是必要的。

污泥颗粒化是一个连续渐进过程,即每次增加负荷都增大其流体流速和沼气产量,从而加强了搅拌筛选作用,小的、轻的颗粒被冲击出反应器,这个过程并不要使大量污泥冲出,要防止污泥过量流失。

一般来说,反应器发生污泥流失可分为三种情况:1)污泥悬浮层顶部保持在反应器出水堰口以下,污泥的流失量将低于其增殖量。

2)在稳定负荷条件下,污泥悬浮层可能上升到出水堰口处,这时应及时排放剩余污泥。

3)由于冲击负荷及水质条件突然恶化(如负荷突然增大等)要导致污泥床的过度膨胀。

在这种情况下污泥可能出现暂时性大量流失。

控制反应器的有机负荷是控制污泥过量流失的主要办法。

提高污泥的沉降性能是防止污泥流失的根本途径,但需要一个过程。

为了减少出水带走的厌氧污泥,因此公司UASB厌氧反应器后设置了初沉池。

设置初沉池的好处在于:①可以加速反应器内污泥积累,缩短启动时间;②去除出水悬浮物,提高出水水质;③在反应器发生冲击而使污泥大量上浮时,可回收流失污泥,保持工艺的稳定性;④减少污泥排放量。

5、颗粒污泥的搅拌
UASB厌氧反应器内颗粒污泥与污水中有机物质的充分接触使其具有了很高的水处理效率。

“充分接触”的前提需要很好的搅拌作用。

UASB厌氧反应器在运行过程中这种搅拌作用主要来自两个方面,一是污水在厌氧反应器内向上流动过程中产生的搅动作用,二是颗粒污泥中产甲烷菌产出气体过程中产生的搅动作用。

可以理解的是由污水流动产生的搅动作用方向是单一的,只是向上的,而由沼气产生的搅动作用方向则是多样的,更利于颗粒污泥与污水中有机物质的接触。

因此我们在运行过程中应注意保证厌氧反应器正常运行,否则光靠大流量的冲击来达到搅拌的作用往往事与愿违,而且造成厌氧反应器负荷的波动。

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