水解酸化工藝與厭氧工藝原理
污水生物處理工藝分好氧工藝和厭氧工藝，這兩類工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著生物處理技術(shù)的發(fā)展，作為生物處理的主角仍是微生物。如何能使好氧生物處理工藝提高污泥濃度，減少氧的消耗‘如何使厭氧生物處理工藝縮短處理時(shí)間和提高處理負(fù)荷，是值得進(jìn)一步研究的課題。各種類型有機(jī)污染物的厭氧(缺氧)、好氧降解反應(yīng)過(guò)程匯總?cè)缦隆?/p>
好氧(微需氧)過(guò)程 厭氧(缺氧)過(guò)程
(1)COD→H2O+CO2 (2)COD→CH4+CO2
傳統(tǒng)好氧工藝 傳統(tǒng)厭氧工藝
(3)NH4+→NO3- (4)NO3-→N2
硝化工藝 反硝化或缺氧工藝
(5)H2S→S0 (6)SO42-→H2S
微需氧或好氧工藝 厭氧反應(yīng)
(7)R-Cl→CO2+Cl- (8)R3CCl→CH4+CO2+Cl-
好氧反應(yīng) 厭氧反應(yīng)
從化學(xué)反應(yīng)式(1)-(8)來(lái)看，除反應(yīng)式(1)、(2)為傳統(tǒng)的好氧和厭氧工藝外，其他均為兼性菌的反應(yīng)。人們過(guò)去對(duì)于好氧微生物和專性厭氧微生物研究十分充分，而對(duì)兼氧性微生物的研究不夠。
事實(shí)上，利用兼性細(xì)菌的工藝人們已開始有所涉及。如，對(duì)去除N、P的A2O或AO工藝(反應(yīng)式(3)、(4))，是利用了兼性菌在好氧條件下進(jìn)行好氧代謝，而在厭氧條件下進(jìn)行不同代謝反應(yīng)的工藝。在含有硫酸鹽的有機(jī)廢水中，厭氧反應(yīng)將有機(jī)物和硫酸鹽分別轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸和硫化氫(反應(yīng)式(6))，產(chǎn)生的硫化氫被微需氧細(xì)菌直接氧化為硫元素。這可以用來(lái)去除硫化物并回收硫元素(反應(yīng)式(5))。最新研究表明，一些在好氧狀態(tài)下難降解芳香族和鹵代烴在厭氧條件下容易分解(反應(yīng)式(7)、(8))。
以上反應(yīng)是一些新工藝的化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)，其基本原理是新工藝開發(fā)的基礎(chǔ)和生長(zhǎng)點(diǎn)。例如，目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)上流行的AB工藝和序批式活性污泥(SBR)工藝。前者是在A段的高吸附段發(fā)生了水解和部分酸化反應(yīng)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，所以使得整個(gè)工藝的效率大為提高。對(duì)于后者而言，在SBR的反應(yīng)過(guò)程同樣經(jīng)歷了好氧-缺氧和厭氧的過(guò)程。
成功地利用兼性微生物的典型工藝是由北京市環(huán)境保護(hù)研究院在20世紀(jì)80年代開發(fā)的水解-好氧生物處理工藝。水解池利用水解和產(chǎn)酸微生物，將污水中的固體、大分子和不易生物降解的有機(jī)物降解為易于生物降解的小分子有機(jī)物，使得污水在后續(xù)的好氧單元以較少的能耗和較短的停留時(shí)間下得到處理。采用水解-活性污泥法與傳統(tǒng)的活性污泥相比，其基建投資、能耗和運(yùn)行費(fèi)用可分別節(jié)省30%左右。由于水解池具有改善污水可生化性的特點(diǎn)，使得本工藝不僅適用于易于生物降解的城市污水等，同時(shí)更加適用于處理不易生物降解的某些工業(yè)廢水，如紡織廢水，印染廢水，焦化廢水，釀酒廢水，化工廢水，造紙廢水等。
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