亚洲国产综合91精品麻豆-欧美一区视频在线-国产一级在线免费观看-国产精品亚洲一区久久特色-国产精品久久无码一区动漫

pH是沼氣發(fā)酵重要的影響因素，超過(guò)pH范圍時(shí)，會(huì )引起更嚴重的后果。低于pH下限并持續過(guò)久時(shí)，會(huì )導致產(chǎn)甲烷菌活力喪失殆盡，而產(chǎn)乙酸菌大量繁殖，引起反應系統的“酸化”，嚴重酸化發(fā)生后，反應系統難以恢復至原有狀態(tài)。對此，本文對“酸化”的原因現象進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并就其恢復措施進(jìn)行了探討。

一、厭氧反應器三個(gè)重要參數

 

1、堿度(ALK)

 

厭氧處理系統中，較強的酸堿緩沖體系能夠降低系統pH的變化幅度，而與酸堿平衡有關(guān)的共軛酸堿對包括：H2CO3/HCO3^-、HCO3^-/CO3^2-、NH4⁺/NH3、H2S/HS^-、HS^-/S^2-和HAc/Ac^-等。當廢水中的pH發(fā)生變化時(shí)，這些酸堿對的濃度也會(huì )發(fā)生相應的變化。

 

理論上，總堿度將包括水中的[HS^-]、[CO3^2-]、[NH3]、[HCO3^-]、[Ac^-]、[OH^-]和[S^2-]等，常稱(chēng)之為“揮發(fā)性酸堿度”，也稱(chēng)“VFA”，因為一般厭氧體系的pH值為6.0~8.0，上述致堿物質(zhì)中的[OH^-]和[S^2-]的濃度會(huì )相對較小，可以忽略不計。

 

廢水中有足夠的堿度時(shí)，能夠通過(guò)控制反應器的pH來(lái)監控VFA的積累，只有在厭氧體系中有足夠的碳酸氫鹽堿度才能保證穩定的pH值環(huán)境。PAQUES公司認為：水解酸化池的出水堿度必須保持至少在600~900mg/L(該數值為低限，在高濃度廢水中，堿度要高出此許多)，這樣可防止當揮發(fā)性脂肪酸積累的情況下反應器的pH值驟然下降。

 

2、酸化度(VFA/COD)

 

在厭氧工藝的研究中，將酸化度(VFA/COD)作為廢水酸化程度的指標，但查閱相應的厭氧處理技術(shù)資料后發(fā)現，明確提出將酸化度(VFA/COD)作為厭氧反應器進(jìn)水的一項重要水質(zhì)指標的并不多。穆軍等將揮發(fā)酸產(chǎn)率(VFA/COD)作為廢水處理中的一個(gè)重要性質(zhì)，研究了蔗糖-蛋白胨人工配水的酸化過(guò)程，在此基礎上提出和定義了廢水可酸化性和酸化度的概念，并構建了廢水厭氧酸化過(guò)程的評判標準。

 

部分學(xué)者認為有機廢水完全預酸化對厭氧反應是有害的，因為預酸化出水中含有細小的發(fā)酵產(chǎn)酸菌污泥，這些污泥會(huì )置換出反應器中的部分產(chǎn)甲烷菌，使產(chǎn)甲烷菌過(guò)多流失，使污泥增長(cháng)速度變慢，嚴重時(shí)會(huì )導致反應器“酸化”。所以，建議在厭氧處理前采用輕微的預酸化，酸化率為20~40%，有時(shí)甚至更低就可以達到要求。

 

PAQUES公司認為：厭氧反應器進(jìn)水COD達到至少30%的預酸化度是必要的，這能夠使反應器內部的酸化菌和產(chǎn)甲烷菌達到良好的混合比率。而預酸化程度過(guò)低(<30%)或過(guò)高(>50%)都會(huì )改變這些細菌的種群比例，從而影響顆粒污泥的結構。一般情況下，可以通過(guò)延長(cháng)預處理系統中的調節池或預酸化池的水力停留停留時(shí)間或添加堿性藥劑提高pH值以達到較高的預酸化度。

 

3、VFA/ALK

 

VFA表示厭氧處理系統內的揮發(fā)性有機酸的含量，ALK則表示厭氧處理系統內的堿度。厭氧消化系統正常運行時(shí)，VFA一般在50~2500mg/L之間，ALK一般在1000~5000mg/L(以CaCO3計)之間，必須維持堿度和揮發(fā)性有機酸濃度之間的平衡，才能保持消化液pH值在6.5~7.5的范圍內。

 

VFA/ALK反映了厭氧處理系統內的中間代謝產(chǎn)物的積累程度，正常運行的厭氧處理裝置的VFA/ALK一般在0.3以下。如果VFA/ALK突然升高，往往表明中間代謝產(chǎn)物不能被甲烷及時(shí)分解利用，即系統已經(jīng)出現異常，需要采取措施進(jìn)行解決。

 

如果VFA/ALK剛剛超過(guò)0.3，在一定時(shí)間內，還不不會(huì )導致pH下降，還有時(shí)間分析造成VFA/ALK升高的原因以進(jìn)行控制；如果VFA/ALK超過(guò)0.5，沼氣中CO2含量開(kāi)始升高，如果不及時(shí)采取措施控制，會(huì )很快導致pH下降，使甲烷菌的活動(dòng)受到抑制；如果VFA/ALK超過(guò)0.8，厭氧反應器內pH開(kāi)始下降，沼氣中甲烷的含量往往只有42%~45%，沼氣不能燃燒；如果pH持續下降到5以下，甲烷菌將全部失去活性，需要重新培養厭氧污泥。

 

 

二、“酸化”現象原因及表象

 

1、酸化的產(chǎn)生

 

厭氧消化中非產(chǎn)甲烷菌降解有機物的過(guò)程可產(chǎn)生大量的VFA和CO2，明顯降低系統pH；而產(chǎn)甲烷菌則在利用乙酸、甲酸、氫形成甲烷的過(guò)程中消耗有機酸和CO2。兩者的共同作用可使反應體系內pH穩定在一個(gè)適宜的范圍內，并使廢水中COD順利地降解為甲烷、CO2而去除。

 

然而，相對于非產(chǎn)甲烷菌而言，產(chǎn)甲烷菌對溫度、pH、氧化還原電位(ORP)、堿度及有毒物質(zhì)等均很敏感，各種生態(tài)因子的生態(tài)幅均較窄，對生態(tài)因子的要求更加苛刻。所以當系統中溫度、pH、ORP等生態(tài)因子或有機負荷劇烈變化時(shí)，產(chǎn)甲烷菌的活性會(huì )受到一定程度抑制，而非產(chǎn)甲烷菌活性所受的影響較小，其產(chǎn)生的VFA不能全部被產(chǎn)甲烷菌利用，使得厭氧體系內VFA大量積累，兩大類(lèi)細菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、ORP、有機負荷等條件均導致厭氧酸化現象的產(chǎn)生。

 

此外，溝流問(wèn)題也常會(huì )導致厭氧反應器的酸化現象。當厭氧反應器內污泥粒度過(guò)細、密度大、液流分布不均勻時(shí)會(huì )出現溝流現象，由于活性污泥不能與進(jìn)水有效接觸，易造成反應器局部VFA的大量積累，進(jìn)而導致反應器酸化；而酸化會(huì )降低產(chǎn)氣量、加大污泥黏度、增大反應器“死區”體積，導致溝流問(wèn)題進(jìn)一步惡化。

 

2、酸化的表象

 

沼氣產(chǎn)量下降；

沼氣中甲烷含量降低；

消化液VFA增高；

有機物去除率下降；

消化液pH值下降；

碳酸鹽堿度與總堿度間差值明顯增加；

洗出的顆粒污泥顏色變淺沒(méi)有光澤；

反應器出水產(chǎn)生明顯異味；

ORP(氧化還原電位)值上升等；

微生物種群“畸變”或減少。

 

 

三、厭氧反應器“酸化”恢復措施

 

1、化學(xué)恢復法

 

01

投加氫氧化物

投加NaOH、Ca(OH)2等氫氧化物可有效提升反應器pH，實(shí)現短期內厭氧體系中pH的恢復。然而投加的氫氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸鹽所消耗，由于缺乏酸堿緩沖能力，厭氧反應器內pH會(huì )出現大幅震蕩過(guò)程，難以保持長(cháng)期穩定，不利于耗氫產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷菌的活性恢復，部分情況下甚至會(huì )導致反應器崩潰；其次，氫氧化物會(huì )消耗產(chǎn)甲烷過(guò)程中所需的CO2，破壞產(chǎn)甲烷的進(jìn)行，對產(chǎn)甲烷菌的恢復不利，因此這種方法目前已不常用。

 

02

投加NaHCO3

僅從理論角度講，NaHCO3的投加能夠在不干擾微生物敏感的理化平衡的情況下平穩地將pH調節到理想狀態(tài)，且不影響CO2的含量，pH的波動(dòng)相對其他化學(xué)藥品也較��；但NaHCO3飽和溶液的pH值僅為8.2，在不考慮NaHCO3隨出水流失以及與VFA反應的消耗量，將容積為800m³反應器的pH值從6.0提升到7.0需固體NaHCO3質(zhì)量為12t，況且將反應器中pH值和VFA都恢復正常并不是一兩天的事，需要一定的恢復期，所以有可能需要長(cháng)期投加NaHCO3。顯然，這是一個(gè)相當沉重的經(jīng)濟負擔，雖然試驗中有較好的效果，但在工程實(shí)際中，不宜采用NaHCO3。

 

2、物理恢復法

 

01

提高混合程度

通過(guò)增加反應器水力停留時(shí)間（HRT），或改進(jìn)反應器的設計，可提高厭氧反應器混合程度，降低“死區”范圍，進(jìn)而抑制或減少溝流現象。例如，改變ABR導流擋板的角度與安插方向，可促進(jìn)水流在反應器底部的均勻分布，最大限度地增加反應器的混合程度。此種方法通常用于預防酸化或對酸化進(jìn)行輔助恢復。

 

02

降低進(jìn)水濃度

通過(guò)降低進(jìn)水濃度（通常<2000mg/L），進(jìn)而降低反應器的有機負荷，是實(shí)現酸化反應器恢復的常用方法。但單獨采用這種方法的恢復效果并不明顯，通常要配合堿液投加方法一起使用。例如，采用降低進(jìn)水濃度同時(shí)配合加入一定NaHCO3的方法將酸化反應器的pH從4.5調至7.0，9d后UASB的出水pH從最初被酸化時(shí)的5.4回升到6.5。

 

03

處理出水回流

處理出水回流是保障厭氧反應器進(jìn)水負荷的條件下，降低其進(jìn)水濃度的一種有效措施。采用該方法，回流水中產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)生的堿度，可在酸化階段被充分利用，大幅降低了反應器進(jìn)水堿度的需求。此外，該方法不會(huì )引起反應器內CO2含量的劇烈變化，可以平穩地提升反應器pH；由于回流水溫度與反應器溫度基本一致，容易實(shí)現反應器溫度的恒定；回流水溶解氧較低，不會(huì )對反應器內厭氧顆粒污泥產(chǎn)生不良影響，因而恢復效果明顯。研究表明：輕度酸化后采用該方法，厭氧反應器pH僅需36h，即可恢復至6.5，因而該方法比較適用于高效厭氧反應器的酸化恢復。

 

04

處理出水置換

處理出水置換是利用儲存的反應器出水一次性置換反應器內含高濃度有機酸的污水。由于反應器正常出水中有較高的堿度，在換水的同時(shí)相當于加入大量的堿，因而該方法既不需要額外的投資(加堿的費用)，也不需要考慮加堿量，是一種較經(jīng)濟的恢復辦法。研究顯示，采用該方法僅8d，反應器出水pH就可以從酸化時(shí)的5.35回升到6.58，氣體產(chǎn)量上升，出水中揮發(fā)酸含量恢復到反應器正常運行水平。

 

3、生物恢復法

 

01

投加顆粒污泥

投加新鮮、成熟的顆粒污泥可以快速補充反應器中微生物數量，降低污染負荷，因而是一種時(shí)間短、效果好的酸化恢復方法。然而，由于缺乏必要的厭氧顆粒物污泥活性保持技術(shù)的支持，顆粒污泥投加常伴隨高昂的成本，因而該方法目前多局限于實(shí)驗研究。隨著(zhù)厭氧顆粒污泥活性快速恢復及活性激活技術(shù)的逐漸發(fā)展及推廣，該技術(shù)有望在實(shí)際工程中得到應用。

 

02

投加關(guān)鍵微生物種群

厭氧反應器的過(guò)渡酸化直接來(lái)源于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌無(wú)法及時(shí)降解VFA而導致VFA積累，因而通過(guò)采取一定的工程措施，使厭氧消化系統中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸獲得優(yōu)先生長(cháng)，提高VFA轉化為乙酸的效率，使后續的產(chǎn)甲烷菌群獲得更多可直接利用的營(yíng)養底物，將有助于加快厭氧消化鏈反應的恢復。

 

總結

對比研究顯示，僅僅采用降低COD的自然恢復法，酸化反應器需要近3個(gè)月才能重新正常運行，這與重新接種、馴化并培養污泥的時(shí)間接近。單獨采用堿性藥劑投加法很難長(cháng)期實(shí)行，無(wú)法達到恢復酸化的目的。而采用投加堿液+降低COD、間歇稀釋進(jìn)水+加堿、出水回流稀釋、投加顆粒污泥法和換水法5種恢復方法結果表明，這5種方法均能促進(jìn)反應器快速恢復正常，其中投加顆粒污泥法和換水法效果較好，其次為出水回流稀釋法和投加堿液+降低COD法。

 

pH值是影響厭氧消化過(guò)程的重要因素，厭氧消化需要一個(gè)相對穩定的pH值范圍。如果生長(cháng)環(huán)境的pH值過(guò)低，而出現“酸化”現象，產(chǎn)甲烷菌的生長(cháng)代謝和繁殖就會(huì )受到抑制，進(jìn)而對整個(gè)厭氧消化過(guò)程產(chǎn)生不利影響。因此當厭氧反應器出現“酸化”現象時(shí)，要分析其產(chǎn)生的原因，并及時(shí)采取一定的措施對反應器運行進(jìn)行調節和控制，以保證厭氧消化穩定的運行環(huán)境。