污水處理設備中影響厭氧消化的因素

污水處理設備中影響厭氧消化的因素

pH

pH 值是污水處理設備中污泥厭氧消化最重要的影響因素之一。pH  值的變化會引起細胞膜電荷的改變,進而影響微生物對營養物質的吸收,影響代謝中酶的活性。在污泥厭氧消化系統中,如水解菌和產酸菌等非產甲烷菌對 pH 值的變化不如產甲烷菌敏感[26],大多數非產甲烷菌可以在 pH 值為 5. 0~8. 5 范圍生長良好,而產甲烷菌對 pH 值的適應范圍較窄,應維持在 6. 5~7. 8 范圍內,最宜在 pH 值范圍是 7. 0~7. 3。pH 值的變化對水解菌和產酸菌影響較小,它們會繼續將進泥中的有機物轉化為脂肪酸等,而產甲烷菌受 pH 值影響較大,影響了消耗脂肪酸和氫的速度導致反應器內有機酸的積累,酸堿平衡失調,從而使產甲烷菌的活性受到更大抑制。因此在厭氧消化體系中的微生物需要適宜的 pH 值才能保證正常的生化反應[27]。

② 堿度

堿度可以中和酸,具有一定的緩沖能力,能夠避免反應器內部 pH 值的突然降低,使反應器內部維持適宜的 pH 值。一般在消化系統中,為了使反應器具有足夠的緩沖能力,堿度應該維持在 2000mg/L 以上。

③ 攪拌

在厭氧消化系統中細菌體內的內酶和外酶需要與底物充分接觸才能保證有效的反應,因此一般情況下厭氧消化系統需要設置攪拌裝置。攪拌可以使原料分布均勻,增加微生物與基質的接觸,也可以使發酵產物及時分離,加快反應速度, 提高產氣量。根據劉鴻霞[28]的實驗結果表明,攪拌能夠明顯提高反應器 VS 的去除率增加產氣量。

 

④ 溫度

溫度是影響污水處理設備中污泥厭氧消化的重要因素之一。由于溫度可以影響細菌酶的活性, 進而影響細菌的生長速率,特別是產甲烷菌,對溫度的變化尤為敏感[29]。

根據厭氧消化溫度的不同,可以把厭氧消化分為常溫消化、中溫消化和高溫消化。一般常溫消化溫度不穩定,隨四季變化而變化,但是系統運行不穩定,甲烷產量不穩定,轉化效率低[30]。中溫消化所需的溫度是 28~38℃,中溫消化甲烷產量穩定,轉化效率高,但是由于溫度接近人體溫度,不能有效殺死寄生蟲卵、致病病毒細菌等。高溫消化 所需的溫度是 48~60℃,高溫消化反應速率快,反應時間短,產氣量大,并且可以殺死大部分寄生蟲卵和致病病毒細菌等,但是高溫消化需要升溫和保溫措施,對設備和操作的要求較高。

⑤ 揮發性脂肪酸(VFA

揮發性脂肪酸是厭氧消化過程十分重要的中間產物。VFA 可以被產甲烷菌直接利用,生成甲烷,但是發生溫度發生劇烈變化、營養物質缺乏等不利情況時會造成 VFA 的積累,使 pH 值下降,進一步抑制產甲烷菌的生長。在正常運行的中溫消化系統中,VFA 的濃度適宜維持在 200~300mg/L。

⑥ 生物固體停留時間和有機負荷

污泥厭氧消化的效果與生物固體停留時間有直接關系。隨著生物固體停留時間的延長,有機物降解率和甲烷產率可以得到提高,但提高的幅度與污泥的性質、溫度條件、有無毒性物質等因素相關。

有機負荷也是決定污泥厭氧消化效果的關鍵因素之一。有機負荷過高,可能影響產甲烷菌的正常生理代謝,反應器內脂肪酸可能因此而積累,pH 值下降,污泥消化不完全;有機負荷過低,污泥消化較完全,產氣率較高,但相應地,消化周期長,基建費用增高。

⑦ 重金屬

市政污水在處理過程中,污水中的重金屬離子會通過微生物和礦物顆粒的吸附作用沉淀于污泥中[31,32]。重金屬對污泥厭氧消化系統具有兩面性:一方面少量的鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、磷等元素能夠促進厭氧反應的進行,這是由于鈣、鎂、錳等金屬離子是微生物酶活性中心的組成成分,其中錳鋅還能夠提高微生物水解酶的活性,促進纖維素等大分子物質的水解;另一方面過量的重金屬離子對厭氧消化系統有抑制作用,這是由于過量的重金屬會與酶結合,使酶變性失活,并且重金屬離子會與氫氧化物結合產生絮凝作用,使酶沉淀。


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