【Перепост】Анализ принципов анаэробного удаления ХПК! 

Анаэробная очистка использует действие анаэробных бактерий для удаления органических веществ из сточных вод, что, как правило, требует значительного времени.

Анаэробные процессы можно разделить на стадию гидролиза, стадию подкисления и стадию метаногенеза.

Продуктами гидролиза и подкисления являются в основном низкомолекулярные органические соединения, которые значительно увеличивают количество растворимых органических веществ в сточных водах. Микроорганизмы могут непосредственно поглощать в свои клетки только растворимые низкомолекулярные соединения; нерастворимые макромолекулы должны сначала расщепляться внеклеточными ферментами, прежде чем попадать в клетки микроорганизмов для метаболизма. Например, природные желирующие агенты (в основном производные крахмала) сначала преобразуются в полисахариды, а затем гидролизуются до моносахаридов. Целлюлоза гидролизуется целлюлазой до целлобиозы и глюкозы, а гемицеллюлоза гидролизуется ксиланазой и другими ферментами до олигосахаридов и моносахаридов. Этот процесс гидролиза относительно медленный и зависит от множества факторов, что делает его стадией, ограничивающей скорость анаэробного разложения.

Во время подкисления небольшие молекулы, образовавшиеся на первом этапе, преобразуются в ферментативных бактериях (ацидогенах) в более простые соединения и выделяются за пределы бактериальных клеток. К ним относятся в первую очередь летучие органические кислоты (ЛОК), лактоны и спирты, которые впоследствии преобразуются в уксусную кислоту, водород и углекислый газ. Процесс подкисления осуществляется многочисленными ферментирующими бактериями и ацетогенными бактериями, подавляющее большинство которых являются строгими анаэробами, способными разлагать сахара, аминокислоты и органические кислоты.

Как правило, сточные воды содержат значительное количество сложных органических веществ, которые подвергаются анаэробному разложению в четырехэтапном процессе для облегчения деградации.

1.Стадия гидролиза

Из-за своего макромолекулярного размера высокомолекулярные органические соединения не могут напрямую проходить через клеточные стенки анаэробных бактерий и должны расщепляться на более мелкие молекулы внеклеточными ферментами за пределами микробных клеток. Типичные органические вещества в сточных водах, такие как целлюлоза, расщепляются целлюлазой на целлобиозу и глюкозу; крахмал разлагается на мальтозу и глюкозу; белки разлагаются на короткие пептиды и аминокислоты. Эти более мелкие молекулы могут затем проходить через клеточную стенку внутрь клетки для дальнейшего разложения.

2.Стадия подкисления

Вышеупомянутые низкомолекулярные органические соединения попадают в клетку, где преобразуются в более простые соединения и распределяются во внеклеточном пространстве. Основными продуктами этого этапа являются летучие жирные кислоты (ЛЖК), а также другие побочные продукты, включая некоторые спирты, молочную кислоту, углекислый газ, водород, аммиак и сероводород.

3.Этап производства уксусной кислоты

На этом этапе продукты предыдущего этапа далее преобразуются в уксусную кислоту, углекислый газ, водород и новые клеточные вещества.

4.Этап производства метана

На этом этапе уксусная кислота, водород, углекислый газ, муравьиная кислота и метанол преобразуются в метан, углекислый газ и новый клеточный материал. Эта фаза также представляет собой наиболее критическую стадию всего анаэробного процесса и является скорость-ограничивающим этапом всей анаэробной реакции.

В вышеупомянутых четырех стадиях некоторые считают, что вторая и третья стадии могут быть объединены в одну фазу, поскольку реакции, происходящие в рамках этих двух стадий, завершаются в пределах одной и той же бактериальной популяции. Скорость реакций на первых трех стадиях заметно высока. Если использовать уравнение Монода для моделирования скорости реакций на этих начальных стадиях, то Ks (постоянная полускорости) может быть ниже 50 мг/л, а μ может достигать 5 кг ХПК/кг MLSS·д. Четвертый этап реакции обычно протекает медленно, но является наиболее важным процессом. На предыдущих этапах загрязняющие вещества в сточных водах претерпевают только морфологические изменения с незначительным удалением ХПК. Только на четвертом этапе загрязняющие вещества превращаются в газы, такие как метан, что приводит к значительному снижению ХПК в сточных водах. Одновременно на этом этапе образуется значительная щелочность, которая уравновешивает органические кислоты, образовавшиеся на первых трех этапах. Это равновесие поддерживает стабильный уровень pH в сточных водах, обеспечивая непрерывное протекание реакции.

Источник текста: Инженер по охране окружающей среды (Только для обмена и обсуждения, не для коммерческого использования. Все тексты и изображения остаются собственностью их первоначальных авторов и источников. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, оставьте сообщение через бэкэнд, и мы незамедлительно решим этот вопрос.)