1、水解酸化工藝的啟動和運行3.1水解酸化工藝的主要生化反應3.1.1水解階段有機物降解途徑1纖維素的水解機理纖堆索是植物細魁堰的主要成分，在植物殘體和有機肥料中的含盤約內重的356曲口土壌中含有大殂的纖錐素印染匸業山于洗布和上漿，造紙工業由于用木材做療料，其排出廢水中均含仃人星纖維索.在大然存在的仃機物中.纖維索腿數雖於大的-類壞塩河染物.纖維素是倔繇稱的高分子縮楽物h由r來源不同.分齊盤有很大差別*介于soooojijlooooozW含有soosbqq個HI曹常分子，IUB1&箱甘U聯結成貞的Ktt-不溶于水!在環境中比較穩定°能將分解纖堆索的微生物很彩,大多數徽生物必須亦以

2、纖錐秦為唯”炭源的條杵卜才能產牛纖緋素酶人們把纖紙案師歸為誘導酶.凡岸右卩一稱卄遜的化舍厠.人部分可作為真誘F底物"3.1.1.2脂肪的水解機理脂肪右自然界存在狀態比較穩定.供生物對具吸收利用比較緩慢n在脂肪酶鄒微生物胞外酶的作用卜.脂肪苗先菠水解為甘油和脂肪酸n脂肪酸在微生物細胞內通11011化.即脂肪腋的活化、脫氫、水合、在悅勾L硫解過桎.使碳原了兩個、餐地從脂肪酸fit上不斯地新裂卜來，形成乙醸輔師Au6-JXYI條件卜，乙釀輔幽A進一步轉化為JI他閒單有機物"蛋白質的水解機理境門質的降解分胞內和胞外兩個冊段"亦胞外水解階段.蛋白質和蛋白酶的催化下逐步分解成

3、氨基酸.埶基酸分子中阿同時含有氮基和竣基的有機化存物通式是HJSRCOOH.瓠基酸是水榕性有機物.可被微牛物吸進細胞.大部分奴堪酸用于細咆物質的合成.少部分代化分解口張化分解的主要途鋰是脫鼠基和脫般基3.1.1.4淀粉的水解機理淀粉是由葡萄輔經脫水聚臺而成的髙Yftft物.葡萄蒯朮口一淀粉酶、卩一淀粉酶、蒯化淀粉啊、并淀粉側的其同作用卜，水解為葡荀輔°酸化階段的重要生化反應3.1.2.1葡萄糖的產酸發酚徹萄橢進入細胞后借功于胞內酶的催化作用，一部分用于合成細胞物質.另一部分在無氧條件下被氧化成丙胡酸旳。丙酶酸作為重耍的中何產物進一步形成CO,It和乙酸。根據環境條件如pH、底物濃度、

4、比分壓的變化，丙酮酸在不同細閑的作用卜進入不同的代謝途徑，產牛丙酸、丁酸、乳酸和乙醇等.其生化反應如下：乙醉生成：CtHEOt-2CHjCH.OH+2CO2乳股生成：CJirOt-2CHjCHOHCOOHCeHj-Ot-CHjCHOHCOHjCHiOH+2C022CtH1204-2CH<H0HC00H+3CHjCOOHJ.酸生成：CeHrOe-CHj（CH=）5OH+2CO2+2H=乙股生成：IH2+2CO2一CHSCOOH+HsO內酸牛成：3CtHEOe-4CHjCHsC00H+2CHiC00H+2C02+2H-0氨基酸的產酸分解氨基酸是水溶性仃機物，可被微空物吸收進細胞內.大部分氨基

5、酸用于細胞物質的合成，少部分氧化分解。在細胞中，仃氣或無氧條件卜都可以發生脫帆基作用，其生化反應如卜：在有氧條件下:rchmh=cooh-k）2-rcooh+co:+nh3（Yt化脫換基）在無氧條件卜：RCHNH-COOH+H-0-RCH20H-K?0:+NH5（水解脫奴壓）無論仃氧還是無氣，猱基酸都分解為胺和一些不含按的仃機物。胺可作為氯源而披微生物利用.這些不含胺的物質大都是-些分不大的，易生物降解的物質，町參細胞的介成，使微生物不斷覽殖，也可以被微牛物進步氧化，風終分解為co：、乙酸、甲酸和丙酸等。3.1.2.3甘油和脂肪酸的進一步轉化甘油和脂肪酸在微生物細胞內分別生成丙嗣酸和乙釀CoA

6、。脂肪酸生成乙釀CoA的過程是通過0-氧化完成的。在有氧條件下.丙酮酸和乙IttCoA經三梭酸循環生成C0：和H=0。在無氧條件下.甘油分解生成的內酮酸經發酵生成乙酸、乙醇和屮酸等；而脂肪酸經0氣化生成的CoA可轉化為乙酸.這些產物在產甲烷菌的作用卜生成CH,和C0：»3.2影響水解酸化的因素廢水中污染物的種類、形態和粒徑.水力停留時間.水解液的pH值.水解池的水力負荷等因素對水解酸化過程的速度和效率,以及最終產物有著重要的影響.并直接影響到水解酸化池的出水水質155-511«3.2.1溫度的影響溫度是影響微生物生存及生化反應進程的飯要影響因索Z。并類微生物是在特定溫度范國

7、內生長的嗜冷微生物適宜在5120C條件卜進行低溫厭筑反應，嗜溫微生物適宣在20CI5CZ何進行中溫厭氣反應，嗜熱微生物是在45U以上進行高溫厭氧反應也就是說厭氧在那個溫度卜運行則該溫度區間內適宜生長的微生物種群占優勢,他們的生長速度也很快.而其他不適宜該溫度卜生存的微生物種群則敵址較少，代謝較弱，生長緩慢。溫度的變化對水解酸化法反應的影響符合一般的生物反應規律.即在一定的范圍內,溫度較高,水解反應速率較大.當溫度在1030'C變化時，水解酸化的速率和效率變化不大。變化不大的原因一方血在于水解菌和酸化俯是兼性微生物，其生化反應溫度的影響相對較小,另一方Ifli由于水解酸化的初期吸附過程上

8、要是物理過程,即水解污泥或生物膜對懸浮物的截流和吸附過程.而水解酸化池中的水解污泥fi往彳P.較大，從而部分抵消溫度低造成速率降低的形響。所以水解菌和酸化菌對溫度的適應性強于甲烷菌和人多數好氧菌1551O3.2.2pH值的影響廢水的pH值對微生物的影響很大.主要作用在于：引起細胞膜電荷的變化，從而彩響了做生物對營養物碩的吸收：澎響代謝過桎中的的活性：改變生長環境中營養物質的可給性及有害物質的毒性I迥。在水解酸化階段的處理中,由于pH值不同，水解酸化的產物可能不同.水解聞與嚴酸IW對pH值的適應范閑絞大.大多數這類細¥|nJ以在pR值為5085的范隅內生長良好。某些產嚴菌在pH值小f5

9、.0時仍可以生長.廢水中的ft類、蛋白質及脂肪等大分子物質被水解、酸化為各種脂肪酸后將引起水解液PH值下降。因此測定水解池進水和出水的pH值變化可何接反應水解過程進行的程度，是U前實際工程中最為簡單的方法之一3.2.3基質的種類和形態的影響呈質的種類和形態對水解（酸化）過程的速率仃著車要的莎響。就橢、蛋白質和脂肪三種物質，在相同的條件卜.水解速率依次減小。相同種類的仃機物.分/雖越大.水解越閑難，水解速率越小“田。例如.就糖類物質來講.二樂橢比三聚橢容易水解：低聚橢比高聚橢容易水解。就分子結構來說，苴鏈比支鏈易于水解：支鏈比環狀易于水解：單環化和物比雜環化合物易于水解。另外廢水中成分的粒徑也是

10、形響有機物水解的重要因素之一粒徑越大，單位重量的有機物比表面積越小,水解速率就越小。有研表明,當進水中顆粒態召機物的濃度及水解液的pH值一定時.粒徑越小,水解液中溶解態COD濃度越高，水解速率越大：/此相應，固態仃機物轉化為液態仃機物的比率越大，說明粒徑越小，在同一停射時間下，水解效率越高。3.2.4水力停留時間的影響水解池的水力停留時何是水解池運行控制的匝要參數Z-。對于單純以水解為H的的匸藝，水解池水力停留時間越長，被水解物質與微生物的接觸時間也越長,相應的水解效率也就越高.但也有資料表明陶處于水解和產酸階段的反應.停留時間在255.6hZ間COD、BOD、SS的去除率變化不大.即使再增加

11、停留時間到5h以上，去除率的提髙也是仃限的.以上結果說明，水解反應在一定程度I：不受反W時間的控制，這與水解酸化階段的去除機理仃關。3.3水解酸化階段運行條件的控制水解酸化階段是整個反應I藝的重耍環節，水解池運行的好壞，直接關系到彊終出水能否達標。水解酸化反應進行的程度，閆接戲響到水解池出水、VSS、仃機酸濃度VFA（volatilefattedacid）、pH值、溶解態BOD和好氣速率的變化“叫3.3.1揮發性有機酸（VFA）濃度的變化廢水中的仃機物水解酸化后的產物.一般為揮發性冇機酸。因此，測定反應池進出水揮發性仃機酸濃度的變化，可£1接反映水解酸化池內的工作狀況，也赧為克觀.進

12、出水的VFA的差異越大，則說明水解酸化效果越好.丈際匸程中，測定反應池進水出水VFA變化來判斷水解酸化進行的狀態是常用的有效方法之一值的變化廢水中的糖類、蛋白質及脂肪等大分子物質被水解、酸化為各種脂肪酸后將引起水解液pH值卜降。因此,測定水解池進水和出水的PH值變化可何接反應水解過程進行的程度，是口前實際工程中最為簡也的方法z3.3.3VSS(volatilesuspendedsolid)的變化以顆粒態白機物為基顧的水解池.隨看水解反應的進行,顆粒態令機物轉化為溶解態仃機物，這樣勢必引起VSS的減小.抑:此，對F接觸式反應器，在穩態卜，出水VSS濃度必然小于進水VSS濃度，兩者差值越大，表明水解進行的程度越好。而對于污泥床反應器,由于佇污泥層的截留過濾作用因此用VSS變化只能部分地判斷反應器的水解狀態.溶解態B0D5和好氧速率的變化廢水經水解酸化后，一些在511內難以全部測定出B0D值的物質，被轉化為易FT物降解的物質.致便工