廢水處理產酸發酵
檸檬酸廢水的處理方法
點擊數：77 發布時間：2013年2月1日 來源：
【摘要】檸檬酸也稱第一食用酸味劑,廣泛應用於食品、化工、建築、皮革、農業、鑄造、電子、紡織、石油、攝影、塑料和陶瓷等工業領域G檸檬酸的生產主要有兩種方法:一種是從含檸檬....
檸檬酸也稱第一食用酸味劑,廣泛應用於食品、化工、建築、皮革、農業、鑄造、電子、紡織、石油、攝影、塑料和陶瓷等工業領域G檸檬酸的生產主要有兩種方法:一種是從含檸檬酸的天然果實中榨汁提取,另一種是用發酵法生產G目前,世界上普遍採用發酵法生產檸檬酸G我國檸檬酸工業起步較晚,直到60年代才建立檸檬酸廠,但到90年代已達80多家,目前,檸檬酸年總產量約為200ktG檸檬酸生產會產生大量的高濃度有機廢水G本文分析了檸檬酸廢水的來源和水質特性,對採用的厭氧生物法、生物接觸氧化法、乳狀液膜法以及檸檬酸中和廢水回用。從檸檬酸發酵廢液製取糖化酶制劑等技術進行了綜述。
一、檸檬酸生產廢水的主要排放源
在我國檸檬酸的生產主要以薯干玉米等為原料以玉米原料生產檸檬酸為例其生產工藝及廢水排放源見圖1.
由圖1可見玉米檸檬酸的生產工藝主要包括糖化、發酵、提取和精製等。
1、檸檬酸廢水的主要來源為糖化洗濾布水在糖化過程中糖化液必須過濾除去玉米渣過濾機的濾布需要定期清洗產生糖化洗濾布水主要含有澱粉蛋白質纖維素玉米脂肪及鈉離子等。
2、二壓洗濾布水糖液在發酵罐中發酵得到發酵液經壓濾機壓濾去除菌絲體成為發酵清液送到提取車間壓濾機的濾布需要定期清洗由此而產生二壓洗濾布水主要含有檸檬酸殘糖蛋白質和維生素。
3、刷罐水發酵罐排放發酵液後在下一次進料前要用清水將發酵罐洗滌干凈從而產生刷罐水主要含有檸檬酸殘糖蛋白質維生素和聚醚等。
4、濃糖水發酵清液與中和生成檸檬酸鈣沉澱上部母液稱為濃糖水含有檸檬酸檸檬酸鈣殘糖油脂蛋白質微量鈉鹽聚醚及有機色素等。
5、洗糖水中和工序得到的固相檸檬酸鈣調漿後送入過濾機繼續使用的熱水進一步洗去殘糖及可溶解性雜質抽濾後排放出洗糖水含有檸檬酸檸檬酸鈣殘糖油脂蛋白質無機鈣及有機色素等。
6、沙柱沖洗水精製工序中要把固體物質在沙濾器中除去沙柱需定期沖洗形成沙柱沖洗水含有硫酸鈣檸檬酸以及其他結成濾餅的固性物。
7、離子交換淡酸水離子交換淡酸水由個位置產生沙柱炭柱陰柱陽柱離子交換柱再生前將淡酸液排入後柱然後用清水無離子水把殘液沖向後柱所產生的廢水為離子交換淡酸水含有檸檬酸鐵鈣氯等離子以及濾層微粒和破碎的陰陽樹脂。
8、炭柱廢鹼水酸鹼液經沙柱過濾後進入活性炭柱吸附炭柱每周用水溶液再生再生所排放的水為炭柱廢鹼水含有檸檬酸鹽及有機色素等。
9、陽柱廢酸水來自炭柱的酸解液經過陽離子交換柱再生時先放去濃酸液用清水洗滌殘液形成陽柱廢酸水含有檸檬酸金屬離子等。
10、陰柱廢氨水來自陽柱的酸解液經過陰離子交換柱再生時先放去濃縮液用清水洗滌放去淡酸水以後用氨水溶液再生形成陽柱廢酸水含有N~3檸檬酸非金屬離子等,(11D再生沖洗水,交換柱再生沖洗水包括炭柱陰柱陽柱3部分9再生結束9放去再生廢水後9用無離子水沖洗殘留的再生廢水9形成b再生沖洗水9含有NaO~~CIN~3以及相應的鹽類和破碎的樹脂,以上各工藝點所排放廢水的水量和水質見表1。
由表1可見9檸檬酸廢水主要來自提取車間的濃糖水和洗糖水9其濃度高排放量大;發酵車間的刷罐水雖然濃度高9但水量很少9有機負荷較小;其他各點排放的廢水濃度較低9水量也不大,檸檬酸廢水中含有大量的有機物(有機酸糖蛋白質脂肪澱粉纖維素等D及NPS等物質9生產中未糖化的澱粉質未發酵的殘糖未能提取的檸檬酸等都進入廢水中9形成高濃度的有機污染物。
二、檸檬酸廢水的處理方法
1、厭氧生物法
厭氧生物法主要是利用厭氧微生物在無氧條件下分解有機物9在處理檸檬酸廢水時9其具體過程主要可分兩個階段:(1D在不同的厭氧微生物種群作用下9將蛋白質脂肪碳水化合物等有機物水解和厭氧分解成脂肪酸及其他產物;(2D在有生理獨特性的專性厭氧菌產甲烷菌的作用下9將第一階段的最終代謝產物轉化成C~4或CO2,檸檬酸廢水的厭氧處理技術主要有管道式厭氧消化器高溫厭氧消化池和上流式厭氧污泥床(UASBD等。
2.1.1管道式厭氧消化器
管道式厭氧消化器具有兩步厭氧消化性狀:在消化器前面的管段9處於產酸階段9對較低p~的進水有一定的緩沖作用9後面的管段則以產甲烷為主9這樣減少了不同階段的厭氧微生物群落間的相互抑製作用,浙江省工業環保設計研究所。採用管道式厭氧消化器對檸檬酸廢水進行厭氧處理9在進水p~3.44~4.38COD14187.5mg/L處理水量200t/dCOD容積負荷7.09kg/(m3-dD條件下9出水p~7.0~7.5COD去除率為81.1%9去除1kgCOD產沼氣0.43m3,管道式厭氧消化器內充填填料作為微生物載體9能滯留高濃度厭氧活性污泥9增強耐進水低p~和耐負荷變化的能力,採用這種方法9酸性的高濃度廢水無需進行p~調整可直接進入處理系統9從而減少葯劑消耗量9降低運行費用9便於操作管理,但此法存在污泥流失現象9且需定期排泥。
2.1.2高溫厭氧消化池
廣東佛山環境工程裝備公司採用高溫厭氧消化法處理寧鄉檸檬酸廢水9進水COD9914~17014mg/L9BOD54882~77700mg/L9p~4~59控制消化池溫度60C左右水力停留時間48h9則出水COD為1314~1600mg/L9BOD5139~416mg/L9p~4~59COD和BOD5去除率分別達85%和90%以上,此法的優點是消化時間短9消化溫度適應性強9運行費用低9有機物去除率高,但廢水升高溫度需消耗額外的能量9因此9適用於原廢水溫度較高的情況。
2.1.3上流式厭氧污泥床
上流式厭氧污泥床(UASBD在國外已普遍推廣使用,我國將UASB反應器技術列為b八五攻關項目9國家環保局首選UASB技術用於處理釀造食品屠宰行業廢水,山東莒縣化工股份有限公司則率先採用了UASB技術處理檸檬酸廢水9其UASB厭氧反應器結構見圖2。廢水通過反應器底部的進水管進入內筒9逐步上升到反應器頂部的水分布器9通過虹吸管均勻進入外筒和中筒之間與其中馴化好的污泥相混合9在厭氧菌的作用下9廢水中的有機物被分解產生沼氣,通過斜板三相分離器的分離作用9水通過三相分離器上部的出水管排出9污泥被留在反應器的底部沼氣通過水封的作用經沼氣管排出進入氣櫃被鍋爐利用。
北京桑德環保產業集團[6]利用兩級准中溫UASB反應器試驗處理檸檬酸廢水一級反應器的水力停留時間為Z9h二級反應器的水力停留時間為10h進水溫度約30Cp~為5.0~6.0設計COD容積負荷為10kg/(m3.d)穩定運行階段COD去除率達90%以上出水COD穩定在300mg/L以下去除1kgCOD產生沼氣0.58m30上流式厭氧污泥床有更強的耐負荷沖擊能力處理效果好剩餘污泥少操作管理方便。
厭氧生物法用於處理有機物濃度高~可生化性好的檸檬酸廢水有機物去除率高運行費用低但隨著國家對排水要求的更加嚴格單獨採用厭氧生物處理出水COD和BOD5等指標尚不能滿足國家排放標准要求。
2.2厭氧好氧生物組合法
單獨採用厭氧生物法處理高濃度檸檬酸廢水往往不能達到國家排放標准需組合其他處理技術如好氧生物處理技術。
針對檸檬酸生產廢水首先採用UASB技術對COD在5000~50000mg/L的高濃度廢水進行處理處理後的廢水與低濃度廢水混合再進入生物接觸氧化池最後再由物化處理把關盡可能降低水中污染物和色度使出水達標排放0整個工藝流程(厭氧好氧生物組合法處理檸檬酸廢水工藝流程)見圖3。
採用這種工藝處理檸檬酸廢水能將85%以上的有機污染物轉化成沼氣運行穩定操作管理方便剩餘污泥少而且整個工藝過程不產生二次污染。
2.3乳狀液膜法
液膜分離技術是一項高效~快速~節能的新型分離技術近年來液膜分離技術在重金屬分離。生物工程等領域得到廣泛應用特別是在處理高濃度有機廢水方面液膜法取得了顯著成績[10~1Z]。乳液與廢水通過攪拌充分混合接觸廢水中的檸檬酸透過液膜濃縮在膜內從而達到分離的目的。
以LMA-1為表面活性劑~正三辛胺為流動載體~NaZCO3溶液為內相試劑~煤油為膜溶劑所組成的液膜體系處理檸檬酸廢水當進水COD為4000~5000mg/L時控制一定的攪拌速度表面活性劑種類和用量載體用量乳水比和油內比可使廢水中的COD去除率達99%G該法工藝簡單效率高成本低易於工業化。
2.4中和廢水回用技術
檸檬酸生產過程排放的各股廢水中中和工序產生的廢水水量最大污染最嚴重G探討中和廢水的回用技術對於保護環境節約用水資源具有重要意義。
中國科學院生態環境研究中心研究了在中和廢水中馴化選育檸檬酸生產菌並輔助簡單預處理措施的中和廢水回用工藝。
試驗廢水選自山東萊蕪檸檬酸廠中和廢水採用活性炭吸附離子交換和鹼處理回調H等預處理方法處理後廢水進行搖瓶發酵試驗。試驗結果表明:廢水經活性炭單獨處理後發酵檸檬酸產量提高了23.4%;經活性炭結合陽離子交換樹脂處理檸檬酸產量提高了53.0%但採用再生和清洗時將產生二次廢水。而採用鹼(NaOH)預處理中和廢水去除影響發酵產率的部分雜質再用酸(H2SO4)調H至6.5處理後出水利用從黑麴黴CBX-12馴化獲得的耐受廢水的C-98菌株在總還原糖質量分數為14%~16%麥麩質量分數為2.5%乙醇質量分數為1.5%的最佳條件下進行發酵總產酸率已接近利用自來水在同等條件進行發酵的產酸率。該工藝投資省運行費用低可使中和廢水經處理後回用於生產。
2.5發酵廢液製糖化酶
檸檬酸生產排放的發酵廢液中含有大量黑麴黴菌絲體。從廢液中提取黑麴黴菌絲體不僅可獲得大量具有較高利用價值的糖化酶制劑也可使廢液的COD降低從而減少排污量和治污負荷G四川輕化工學院在檸檬酸發酵廢液中加入絮凝劑於35~45C保溫攪拌15~20min待廢液中固形物沉澱完畢收集菌泥。將所得菌泥壓濾至含水80%(質量分數)以下添加等量石英砂研磨30min然後在60C以下風干製成干菌體常法粉碎得菌粉。在干菌體中添加纖維素酶(每克干菌體添加纖維素酶200g)50~60C保溫3製得酶處理液其糖化力更高。試驗結果表明獲得的菌粉具有較高的糖化力最適作用溫度為60C最適H為4.6可用於酒精生產。
三、結語
檸檬酸應用廣泛是世界上以生物化學方法生產的產量最大的有機酸。我國是世界上檸檬酸第一生產和出口大國生產規模還在不斷擴大。針對檸檬酸生產中排放的大量高濃度有機廢水應根據實際廢水的來源組成和水質特性選擇投資少收效大的處理方法。同時從節約水資源廢物綜合利用角度出發探索投資省運行費用低效果好的檸檬酸廢水處理技術具有重要的現實意義。
Ⅱ 污水凈化處理厭氧生物處理的三個階段是怎樣的
理論研究認為三個階段，即厭氧消化過程分為水解發酵階段、產乙酸產氫階段、版產甲烷階權段三部分。
水解發酵階段和產乙酸產氫階段又可合稱為酸性發酵階段。在這個階段，污水中的復雜有機物，在酸性腐化菌或產酸菌的作用下，分解成簡單的有機物，如有機酸，醇類等，以及CO2、NH3和H2S等無機物。由於有機酸的積累，污水的pH值下降到6以下。此後，由於有機酸和含氮化合物的分解，產生碳酸鹽和氨等使酸性減退，pH值回升到6.6～6.8左右。
⑴ 水解酸化階段。污水中復雜的大分子、不溶性的有機物在細胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機物，然後滲入細胞體內，水解產生揮發性有機酸、醇類及醛類等。
⑵ 產氫產乙酸階段。在產氫產酸菌的作用下，各種有機酸分解轉化為乙酸、氫和二氧化碳。
⑶ 產甲烷階段。產甲烷菌將乙酸、氫及二氧化碳轉化為甲烷。
Ⅲ 廢水處理營養鹽加在預酸化池前後原因是
營養鹽應添加於酸化池前，因厭氧工藝要求 C: N :P= (350-500):5:1；
其反應機理：
水解階段——被細菌胞版外酶分解權成小分子。例如：纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖，澱粉被澱粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產物能被溶解於水，並透過細胞為細胞所利用。
發酵階段——小分子的化合物在發酵菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物，並分泌到細胞外。這一階段主要產物為揮發性脂肪酸（VFA）醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。
產酸階段——上一階段產物被進一步轉化為乙酸、氫、碳酸以及新的細胞物質。
產甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新細胞物質。
Ⅳ 廢水處理問題，在線等，急.....
1、出現浮泥可能是污泥解絮造成的，解絮是因為負荷過低，污泥發生自身的氧化，白色的泡沫是表面活性物質過多或者是洗滌劑過多，也可能是負荷過高
2、UASB里有很多的厭氧微生物，厭氧消化過程中的主要微生物
主要介紹其中的發酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸菌、產甲烷菌等。
①、發酵細菌（產酸細菌）：
發酵產酸細菌的主要功能有兩種： 水解——在胞外酶的作用下，將不溶性有機物水解成可溶性有機物； 酸化——將可溶性大分子有機物轉化為脂肪酸、醇類等；
主要的發酵產酸細菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；水解過程較緩慢，並受多種因素影響（pH、SRT、有機物種類等），有時回成為厭氧反應的限速步驟；產酸反應的速率較快；大多數是厭氧菌，也有大量是兼性厭氧菌；可以按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解菌、澱粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌等。
②產氫產乙酸菌：
產氫產乙酸細菌的主要功能是將各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和H2；為產甲烷細菌提供合適的基質，在厭氧系統中常常與產甲烷細菌處於共生互營關系。
主要的產氫產乙酸反應有：
乙醇：
丙酸：
丁酸：
注意：上述反應只有在乙酸濃度很低、系統中氫分壓也很低時才能順利進行，因此產氫產乙酸反應的順利進行，常常需要後續產甲烷反應能及時將其主要的兩種產物乙酸和H2消耗掉。
主要的產氫產乙酸細菌多為：互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬、暗桿菌屬等；多數是嚴格厭氧菌或兼性厭氧菌。
○3、產甲烷菌
Ⅳ 水解（酸化）與厭氧發酵的區別有哪些
水解（酸化）復-好氧處理工藝中的水制解（酸化）段與厭氧消化是兩種不同的處理方法。水解（酸化）-好氧處理系統中的水解（酸化）段的目的，對於城市污水是將原水中的非溶解態有機物截留並逐步轉變為溶解態有機物；對於工業廢水處理，主要是將其中難生物降解物質轉變為易生物降解物質，提高廢水的可生化性，以利於後續的好氧生物處理。而連續厭氧過程中水解、酸化的目的是為混合厭氧消化過程中的甲烷化階段提供基質。在兩相厭氧消化中的產酸段（產酸相）是將混合厭氧消化中的產酸段和產甲烷段分開，以便形成各自的最佳環境。
Ⅵ 有關於污水處理的知識,詳細點,
環境保護是我國的基本國策。世界經濟發展的實踐證明，為實現經濟的持續穩定的發展，必須解決好發展與環境保護的矛盾。隨著我國社會和經濟的高速發展，城市環境污染特別是水污染的問題日趨嚴重。城鎮生活污水的排放量逐年增加，2002年全國工業和城鎮生活廢水排放總量為439.5億噸，比上年增加1.5%。其中工業廢水排放量207.2億噸，比上年增加2.3%；城鎮生活污水排放量232.3億噸，比上年增加0.9%，其中僅有10%得到處理。[1]生活污水中含有較高的氮、磷等營養物質,未經處理直接排入江河湖海,是導致水域富營養化污染的主要原因。2002年監測數據顯示,遼河、海河水系污染嚴重，劣V類水體佔60%以上；淮河幹流水質以III-V類水體為主，支流及省界河段水質仍然較差；黃河水系總體水質較差，幹流水質以III-IV類水體為主，支流污染普通嚴重；松花江水系以III-IV類水體為主；珠江水系水質總體良好，以II類水體為主；長江幹流及主要一級支流水質良好，以II類水體為主。由於「污染性」造成的水資源短缺，已成為嚴重製約我國社會經濟持續發展的突出問題，丞待解決。目前我國水污染控制的重點已從以工業點源為主，逐步轉變為以城市污水污染為主的控制。根據預測 [2]，到2010年我國城市污水排放總量為1050億m3，城市污水處理率要達到50%，預計需新建污水處理廠1000餘座，而決定城市污水處理廠投資和運行成本的主要因素是污水處理工藝和技術的選擇，因此開發適合我國國情的、高效、低耗、能滿足排放要求、基建和運行費用低的污水處理新技術和新工藝，具有十分重要的現實意義。
二、生活污水處理工藝研究和應用領域共同關注的問題
長期以來，城市生活污水的二級生物處理多採用活性污泥法，它是當前世界各國應用最廣的一種二級生物處理流程，具有處理能力高，出水水質好等優點。但卻普遍存在著基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹、污泥上浮等問題，且不能去除氮、磷等無機營養物質。對於我國這樣一個資源不足、人口眾多的發展中國家，從可持續發展的角度來看，並不適合中國國情。由於污水處理是一項側重於環境效益和社會效益的工程，因此在建設和實際運行過程中常受到資金的限制，使得治理技術與資金問題成為我國水污染治理的「瓶頸」。歸納起來，目前在城市生活污水處理研究和應用領域，普遍存在的問題有：
（1）採用傳統的活性污泥法，往往基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹現象；工藝設備不能滿足高效低耗的要求。
（2）隨著污水排放標準的不斷嚴格，對污水中氮、磷等營養物質的排放要求較高，傳統的具有脫氮除磷功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主，往往需要將多個厭氧和好氧反應池串聯，形成多級反應池，通過增加內循環來達到脫氮除磷的目的，這勢必要增加基建投資的費用及能耗，並且使運行管理較為復雜。
（3）目前城市污水的處理多以集中處理為主，龐大的污水收集系統的投資遠遠超過污水處理廠本身的投資，因此建設大型的污水處理廠，集中處理生活污水，從污水再生回用的角度來說不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩餘污泥量、最方便的操作管理，以及實現磷回收和處理水回用等可持續的方向發展。已成為目前水處理技術研究和應用領域共同關注的問題，就要求污水處理不應僅僅滿足單一的水質改善，同時也需要一並考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題，且所採用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提。
三、生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究發展
在污水生物處理的發展和應用中，活性污泥和生物膜法一直占據主導地位。隨著新型填料的開發和配套技術的不斷完善，與活性污泥法平行發展起來的生物膜法處理工藝在近年來得以快速發展。由於生物膜法具有處理效率高，耐沖擊負荷性能好，產泥量低，佔地面積少，便於運行管理等優點，在處理中極具競爭力。
1．生物膜法凈化污水機理
污水中有機污染物質種類繁多，成分復雜。但對於生活污水來說，其有機成分歸納起來主要包括：蛋白質（40%-60%），碳水化合物（25%-50%）和油脂（10%），此外還含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定於載體表面上的微生物膜來降解有機物，由於微生物細胞幾乎能在水環境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細胞內向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結結構，因此生物膜通常具有孔狀結構，並具有很強的吸附性能。
生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質，在污水不斷流動的條件下，其外側總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質，在膜的表面上和一這深度的內部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機污染物 →細菌→原生動物（後生動物）組成的食物鏈。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、後生動物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。其中細菌一般有：假單苞菌屬、芽苞菌屬、產鹼桿菌屬和動膠菌屬以及球衣菌屬，原生動物多為鍾蟲、獨縮蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。後生動物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現，且主要為線蟲。污水在流過載體表面時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附，並通過氧向生物膜內部擴散，在膜中發生生物氧化等作用，從而完成對有機物的降解。生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內層微生物則往往處於厭氧狀態，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應器的正常運行。
生物膜法通過將微生物細胞固定於反應器內的載體上，實現了微生物停留時間和水力停留時間的分離，載體填料的存在，對水流起到強制紊動的作用，同時可促進水中污染物質與微生物細胞的充分接觸，從實質上強化了傳質過程。生物膜法克服了活性污泥法中易出現的污泥膨脹和污泥上浮等問題，在許多情況下不僅能代替活性污泥法用於城市污水的二級生物處理，而且還具有運行穩定、抗沖擊負荷強、更為經濟節能、具有一定的硝化反硝化功能、可實現封閉運轉防止臭味等優點。
通過人工強化作用將生物膜引入到污水處理反應器中，便形成了生物膜反應器。近年來，物物膜反應器發展迅速，由單一到復合，有好氧也有厭氧，逐步形成了一套較完整的生物處理系統。
填料是生物膜技術的核心之一，它的性能對廢水處理工藝過程的效率、能耗、穩定性以及可靠性均有直接關系。
2、厭氧生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究進展
（1）、復雜物料的厭氧降解階段
在廢水的厭氧處理過程中，廢水中的有機物經大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。在此過程中，不同的微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成復雜的生態系統。對復雜物料的厭氧過程的敘述，有助於我們了解這一過程的基本內容。所謂復雜物料，即指那些高分子的有機物，這些有機物在廢水中以懸浮物或膠體形式存在。
復雜物料的厭氧降解過程可以被分為四個階段。
水解階段：高分子有機物因相對分子質量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。因此它們在第一階段被細菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，澱粉被澱粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產物能夠溶解於水並透過細胞膜為細菌所利用。
發酵（或酸化）階段：在這一階段，上述小分子的化合物在發酵細菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物並分泌到細胞外。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸（簡寫作VFA）、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質，因此未酸化廢水厭氧處理時產生更多的剩餘污泥。
產乙酸階段：在此階段，上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。
產甲烷階段：這一階段里，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。
在以上階段里，還包含著以下這些過程：a、水解階段里有蛋白質水解、碳水化合物的水解和脂類水解；b、發酵酸化階段包含氨基酸和糖類的厭氧氧化與較高級的脂肪酸與醇類的厭氧氧化；c、產乙酸階段里有從中間產物中形成乙酸和氫氣和由氫氣和 氧化碳形成乙酸；d、甲烷化階段包括由乙酸形成甲烷和從氫氣和二氧化碳形成甲烷。除以上這些過程之外，當廢水含有硫酸鹽時還會有硫酸鹽還原過程。復雜化合物的厭氧降解可以利用圖來表述（見圖1）
（2）厭氧生物膜法處理工藝的應用研究進展
a、厭氧濾器（AF）
厭氧濾器是60年代末由美國McCarty 等在Coulter等研究基礎上發展並確立的第一個高速厭氧反應器。傳統的好氧生物系統一般容積負荷在2KgCOD/（m3?d）以下。而在AF發明之前的厭氧反應器一般容積負荷也在4-5kgCOD/（m3?d）以下。但AF在處理溶解性廢水時負荷可高達10-15 kgCOD/（m3?d）。[4]因此AF的發展大大提高了厭氧反應器的處理速率，使反應器容積大大減少。
AF作為高速厭氧反應器地位的確立，還在於它採用了生物固定化的技術，使污泥在反應器內的停留時間（SRT）極大地延長。McCarty發現在保持同樣處理效果時，SRT的提高可以大大縮短廢水的水力停留時間（HRT），從而減少反應器容積，或在相同反應器容積時增加處理的水量。這種採用生物固定化延長SRT，並把SRT和HRT分別對待的思想推動了新一代高速厭氧反應器的發展。
SRT的延長實質是維持了反應器內污泥的高濃度，在AF內，厭氧污泥的濃度可以達到10-20gVSS/L。AF內厭氧污泥的保留由兩種方式完成：其一是細菌在AF內固定的填料表面（也包括反應器內壁）形成生物膜；其二是在填料之間細菌形成聚集體。高濃度厭氧污泥在反應器內的積累是AF具有高速反應性能的生物學基礎，在一定的污泥比產甲烷活性下，厭氧反應器的負荷與污泥濃度成正比。同時，AF內形成的厭氧污泥較之厭氧接觸工藝的污泥密度大、沉澱性能好，因而其出水中的剩餘污泥不存在分離困難的問題。由於AF內可自行保留高濃度的污泥，也不需要污泥的迴流。
在AF內，由於填料是固定的，廢水進入反應器內，逐漸被細菌水解酸化、轉化為乙酸和甲烷，廢水組成在不同反應器高度逐漸變化。因此微生物種群的分布也呈現規律性。在底部（進水處），發酵菌和產酸菌佔有最大的比重，隨反應器高度上升，產乙酸菌和產甲烷菌逐漸增多並佔主導地位。細菌的種類與廢水的成分有關，在已酸化的廢水中，發酵與產酸菌不會有太大的濃度。
細菌在反應器內分布的另一特徵是反應器進水處（例如上流式AF的內部）細菌由於得到營養最多因而污泥濃度最高，污泥的濃度隨高度迅速減少。
污泥的這種分布特徵賦予AF一些工藝上的特點。首先，AF內廢水中有機物的去除主要在AF底部進行（指上流式AF），據Young和Dahab報道[4]， AF反應器在1m以上COD的去除率幾乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以內去除的。因此研究者認為在一定的容積負荷下,淺的AF反應器比深的反應器能有更好的處理效率。其次,由於反應器底部污泥濃度特別大，因此容易引起反應器的堵塞。堵塞問題是影響AF應用的最主要問題之一。據報道,上流式AF底部污泥濃度可高達60g/L。厭氧污泥在AF內的有規律分布還使得反應器對有毒物質的適應能力較強,可以生物降解的毒性物質在反應器內的濃度也呈現出規律性的變化,加之厭氧生物膜形成各種菌群的良好共生體系,因此在AF內易於培養出適應有毒物質的厭氧污泥。例如在處理三氯甲烷和甲醛廢水中,發現AF反應器內的污泥產生了良好的適應性,這些有毒物質的去除效果和允許的進液濃度逐漸上升。AF同時也具有較大的抗沖擊負荷能力。一般認為在相同的溫度條件下，AF的負荷可高出厭氧接觸工藝2~3倍，同時會有較高的COD去除率。
AF在應用上的問題除了堵塞和由局部堵塞引起的溝流以外，另一個問題是它需要大量的填料，填料的使用使其成本上升。由於以上問題，國外生產規模的AF系統應用也不是很多。據Le-ttinga在1993年估計，國外生產規模的AF系統大約僅有30~40個。[4]
作為升流式厭氧濾池的革新技術——厭氧膜床（S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB）,採用較大顆粒及孔隙率的填料代替傳統的小粒徑填料，有效地解決了反應器的堵塞問題。厭氧膜床具有如下特點：
有效克服了厭氧濾池易堵塞和出水水質差的缺點；
生物固體濃度高，因此可獲得較高的有機負荷；
在厭氧膜床內微生物通過附著在填料表面形成生物膜，以及懸浮於填料孔隙間形成細菌聚集體，因此在厭氧膜床內可以保持較高的生物量。因此可縮短水力停留時間，耐沖擊負荷能力較強；
啟動時間短，停止運行後再啟動也較容易；
不需要迴流污泥，運行管理方便；
在水量和負荷有較大變化的情況下，耐沖擊性較好。
b、厭氧流化床反應器（AFBR）
在流化床系統中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜來保留厭氧污泥，液體與污泥的混合、物質的傳遞依靠使這些帶有生物膜的微粒形成流態化來實現。
流化床反應器的主要特點可歸納如下：
流態化能最大程度使厭氧污泥與被處理的廢水接觸；
由於顆粒與流體相對運動速度高，液膜擴散阻力小，且由於形成的生物膜較薄，傳質作用強，因此生物化學過程進行較快，允許廢水在反應器內有較短的水力停留時間；
克服了厭氧濾器堵塞和溝流問題；
高的反應器容積負荷可減少反應器體積，同時由於其高度與直徑的比例大於其它厭氧反應器，因此可以減少佔地面積。
但是，厭氧流化床反應器存在著幾個尚未解決的問題。其一，為了實現良好的流態化並使污泥和填料不致從反應器流失，必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度，但這幾乎是難以做到的，因此穩定的流態化也難以保證。[5]其次，一些較新的研究認為流化床反應器需要有單獨的預酸化反應器。同時，為取得高的上流速度以保證流態化，流化床反應器需要大量的迴流水，這樣導致能耗加大，成本上升。由於以上原因，流化床反應器至今沒有生產規模的設施運行。有人認為它在今後應用的前景也不大。[5]
c、厭氧附著膜膨脹床反應器（AAFEB）
厭氧附著膜膨脹床（Anaerobic Attached Film Expanded Bed）是Jewell等人在1974年研究和開發出來的一種污水處理工藝。與生物流化床相比，區別在於載體的膨脹程度。以填料層高度計，膨脹床的膨脹率約為10%~20%，此時顆粒間仍保持互相接觸，而流化床則為20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通過對比厭氧膨脹床、滴濾池和活性污泥法等工藝的經濟性，發現對於小型污水處理廠而言，厭氧膨脹床後續滴濾池的設計是最為經濟的選擇，能耗量少，污泥產率量低。但目前此工藝仍主要停留在小試和中試研究階段。
綜上所述，採用厭氧生物膜反應器為主體的厭氧處理技術，作為生活污水處理的核心方法，在技術上已經成熟，並且較之其它方法有獨到的一些優勢。但是，厭氧方法在濃縮營養物（氮和磷）方面效果不大，同時它僅能除去部分病源微生物。此外，殘存的BOD、懸浮物或還原性物質可能影響到出水的質量。所以厭氧生物膜反應器要成為完整的環境治理技術，合適的後處理手段必不可少。
3、好氧生物膜法處理技術——生物接觸氧化
生物接觸氧化法是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的。早在20世紀30年代，已在美國出現生產型裝置。當時的生物接觸氧化池，填料的材質是砂石、竹木製品和金屬製品，主要用於處理低濃度、低有機負荷的污水，它克服了活性污泥法在處理此類污水時，因污泥流失而不能維持正常運行的缺點，並取得了較好的效果。進入70年代，隨著大孔徑、高比表面積的蜂窩直管填料和立體波紋塑料填料的出現，使生物接觸氧化法的應用范圍得到拓寬，它不僅可用於處理生活污水，而且可用於處理高濃度有機廢水和有毒有害工業廢水，與其他生物處理方法相比，展現出了優越性，我國在70年代開始對生物接觸氧化法進行了研究，第一座生產性試驗裝置用於處理城市污水，在處理效果、動力消耗、經濟效益和管理維護等方面都明顯優於活性污泥法。與活性污泥法比較，生物接觸氧化具有以下主要優點：①生物接觸化法以填料作為載體，供生物群棲息生長，形成穩定的生態體系，有較高的微生物濃度，一般可達10~20g/l；氧的利用率高，可達10%。具有較高的耐沖擊負荷能力和對環境變化的適應能力，剩餘污泥量少。②生物接觸氧化法可以充分利用絲狀菌的強氧化能力且不產生污泥膨脹。並且不需要象活性污泥法那樣採用污泥迴流以調整污泥量和溶解氧濃度，易於管理和操作。隨著十餘年的大量實踐，對氧化池結構形式、填料的品種和安裝方式、供氣裝置的種類和布置形式等方面進行了不斷創新、不斷優化。目前，生物接觸氧化技術已經廣泛應用處理生活污水、生活雜用水和不同有機物濃度的工業廢水。
填料是微生物棲息的場所、生物膜的載體。填料的表面生長生物膜，生物膜的新陳代謝過程使污水得利凈化。填料的性能直接影響著生物接觸氧化技術的效果和經濟上的合理性，因而填料的選擇是生物接觸氧化技術的關鍵。
填料的特性取決於填料的材質和結構形式。填料的材質應具有分子結構穩定、抗老化、耐腐蝕和生物穩定性好等特性。填料的結構形式應具有比表面積大、空隙率高、硬度高、有布水布氣和切割氣泡的功能。填料之間的空隙在外力作用下可發生變化，有利於剝落的生物膜及時排出填料區，以及填料的體積應具有可壓縮性，並在復原後不發生變形，便於運輸和安裝。
固定化載體的發展
（1）固定式填料
固定式填料以蜂窩狀及波紋狀填料為代表，多用玻璃鋼、各種薄形塑料片構成。新近有陶土直接燒結生產的陶瓷蜂窩填料，孔形為六角形，孔徑在20~100mm之間。由於比表面積小，生物膜量小，表面光滑，生物膜易脫落，填料橫向不流通，造成布氣不均勻，易堵塞以至無法正常運轉，且造價較高，近年來，此類填料已逐漸淘汰。
（2）懸掛式填料
懸掛式填料包括軟性、半軟性及組合填料、軟性填料，理論比表面積大,空隙率>90%，掛膜快，空隙的可變性使之不易堵塞，而且造價低，組裝方便，出水穩定，處理效果較好,COD和BOD5去除率達80%以上。但廢水濃度高或水中懸浮物較大時，填料絲會結團，大大減少了實際利用的比表面積，且易發生斷絲、中心繩斷裂等情況，影響使用壽命，其壽命一般為1~2年。半軟性填料，具有較強的氣泡切割性能和再行布水布氣的能力、掛膜脫膜效果較好、不堵塞；COD和BOD去除率在70-80%。使用壽命較軟性填料長。但其理論比表面積較小（87-93m2/m3）生物膜總量不足影響污水處理效果，且造價偏高。
組合式填料，是鑒於軟性、半軟性存在的上述缺點並吸取軟性填料比表面積大、易掛膜和半軟性填料不結團，氣泡切割性能好而設計的新型填料，在填料中央設計半軟性部件支撐著外圍的軟性纖維束，其平面有如盾形，故又稱盾式填料。其比表面積1000~2500 m2/m3，空隙率98%-99%，具有掛膜快，生物總量大，不結團等優點。污水處理能力優於軟性、半軟性填料，在正常水力負荷條件下COD去除率70%-85%，BOD5去除率達80%~90%，與之類似的還有燈籠式（或龍式）和YDT彈性立體填料。
（3）分散式填料
分散式填料包括堆積式、懸浮式填料，種類繁多。特點是無需固定和懸掛，只需將之放置於處理裝置之中，使用方便，更換簡單。北京曉清環保公司的多孔球形懸浮填料和北京桑德公司的SNP無剩餘污泥懸浮填料等，具有充氧性能好，掛膜快，使用壽命長等優點。江西萍鄉佳能環保工程公司新近開發的堆積式填料—球形輕質陶料，填料粒徑2~4 mm，有巨大的比表面積，使反應器中單位體積內可保持較高的生物量，而且填料上的生物膜較薄，其活性相對較高，具有完全符合曝氣生物濾池填料的國際性能標准，在法國承建的我國大連馬欄河污水處理廠使用，這是我國新型填料開發的一項重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工藝在生活污水處理中的應用
城市污水經厭氧處理後，在現有的技術條件下，要達到二級出水標准，需要相當長的停留時間，結果使厭氧處理雖然在運行管理費用上佔有優勢，但在基建投資上卻失去了競爭力。因此從微生物和化學角度講，厭氧處理僅僅提供了一種預處理，它一般需要後處理方能滿足新的污水排放標准。印度和南美國家在積極推廣應用厭氧生活污水處理技術的同時，普遍意識到由於厭氧處理後氮和磷基本上沒有去除，因此對厭氧出水進一步處理很有必要。缺乏合適的後處理技術，是導致厭氧生物處理技術在生活污水處理領域應用緩慢的主要原因之一。雖然已有的小試實驗結果表明，兩級厭氧系統組合可以獲得良好的處理效果。但目前，在實際生產中，應用最為廣泛的仍然是厭氧與好氧組合系統。在印度，氧化塘是最常用的後處理方法。經厭氧、氧化塘兩級處理後的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分別為87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水處理工程中，以及哥倫比亞Bucarmanga鎮的160000人生活污水處理工程中，後處理均採用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厭氧生活污水處理工程中，後處理方法比較多樣化，二沉池＋氯消毒、淹沒濾池＋二沉池＋氯消毒、氧化溝等，最後直接排入城市污水管網或用於農灌。在日本，城鎮生活污水一般採用厭氧消化＋好氧活性污泥法聯合處理、厭氧濾池＋好氧濾池以及厭氧濾池＋接觸氧化法組合處理。並且最新研製的具有脫氮除磷功能的高級型JOHKASO小型家用生活污水凈化器系統，廣泛應用於分散處理生活污水方面。[7]厭氧和好氧生物處理技術的組合能夠有效的去除大部分有機和無機污染物。厭氧生物專家G·Lettinga教授斷言厭氧處理生物技術如果有合適的後處理方法相配合，可以成為分散型生活污水處理模式的核心手段，這一模式較之於傳統的集中處理方法更具有可持續性和生命力，尤其適合發展中國家的情況。[8]
厭氧-好氧組合處理工藝，充分發揮了厭氧技術節能、好氧技術高效的優勢，成為目前污水處理工藝發展的主要趨勢。在國外，由上流式厭氧污泥床反應器（UASB）和好氧生物膜反應器組成的厭氧—好氧組合處理工藝一直是研究的重點，[9，10，11]並針對組合工藝的硝化/反硝化性能和動力學機理展開了較為深入的研究。[12，13]近年來，Ricardo Franci Goncalves等[14，15]進行的小試和中試的研究結果表明，採用UASB和淹沒式曝氣生物濾池（BF）組合工藝處理生活污水，兩段HRT分別為6h和0.17h時系統對CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上，並且該組合系統相對單一的UASB污水處理系統而言，有更好的穩定出水水質的作用。當BF段的污泥迴流至UASB段時，厭氧反應器內有機物甲烷化的能力提高，使產氣量增加、剩餘污泥量減少，可以減少甚至省去污泥濃縮池和消化池。
由於以UASB為主體的厭氧-好氧組合處理工藝,受溫度的影響較大,特別是在低溫條件下,系統的性能不能得到充分的發揮。Igor Bodik等[16]通過中試試驗研究了厭氧折流板生物濾池反應器和淹沒式曝氣生物濾池組合工藝低溫下處理生活污水時的脫氮性能。系統經過一年的運行，在厭氧段和好氧段的水力停留時間分別為15 h和4h的條件下，即使環境溫度低於10℃（平均氣溫5.9℃），對CODcr、BOD5和SS的去除率仍達80%左右。低溫使硝化的活性受到一定的影響，溫度在4.5-23℃范圍內，TKN的去除率在46.4-87.3%間變化,並且該系統也具有一定的反硝化功能，為低溫環境下生活污水的脫氮處理提供了參考。
參考資料：http://..com/question/23545633.html?si=4
Ⅶ 在進行糖發酵實驗時如何區分氧化產酸和發酵產酸目的和意義是什麼
發酵產酸與氧化產酸是兩個概念，須要從目的產品的生成機理來討論，氧化產酸，不是代謝產物，而發酵產酸，我們嚴格可以理解為三羧酸循環中的中間產物積累 。
Ⅷ 發酵性腌制酸化過程各階段的特點是什麼
水解（酸化）-好氧處理工藝中的水解（酸化）段與厭氧消化是兩種不內同的處理方法。水解容（酸化）-好氧處理系統中的水解（酸化）段的目的，對於城市污水是將原水中的非溶解態有機物截留並逐步轉變為溶解態有機物；對於工業廢水處理，主要是將其中難生物降解物質轉變為易生物降解物質，提高廢水的可生化性，以利於後續的好氧生物處理。而連續厭氧過程中水解、酸化的目的是為混合厭氧消化過程中的甲烷化階段提供基質。在兩相厭氧消化中的產酸段（產酸相）是將混合厭氧消化中的產酸段和產甲烷段分開，以便形成各自的最佳環境。
Ⅸ 酸性廢水用水解酸化預處理合適不不用調節pH，是不是能省些費用
是的，我們做過類似的廢水處理。在水解酸化步驟上的節省成本是非常可觀的。
Ⅹ 有機廢物發酵處理的基本原理
它屬於厭氧發酵。厭氧發酵也叫厭氧消化、沼氣發酵、甲烷發酵，是將復雜有機物在無氧條件下利用厭氧微生物：發酵性細菌、產氫產乙酸菌、耗氫耗乙酸菌、食氫產甲烷菌、食乙酸產甲烷菌等降解生成N、P等無機化合物和甲烷、二氧化碳等氣體的過程。
厭氧處理在廢棄物處理上大多用於水處理，在生活垃圾的處理上用的較少，尤其是我國。厭氧處理方法無論是在水處理還是有機垃圾處理發面原理都是一樣的，都存在三階段理論。
第一階段為水解發酵階段，是指復雜的有機物在微生物胞外酶的作用下進行水解和發酵，將大分子物質破鏈形成小分子物質如：單糖、氨基酸等為後一階段做准備。
第二階段為產氫、產乙酸階段，該階段是在產酸菌如膠醋酸菌、部分梭狀芽孢桿菌等的作用下分解上一階段產生的小分子物質，生成乙酸和氫。這一階段產酸速率很快，致使料液pH值迅速下降，使料液具有腐爛氣味。
第三階段為產甲烷階段，有機酸和溶解性含氮化合物分解成氨、胺、碳酸鹽和二氧化碳、甲烷、氮氣、氫氣等。甲烷菌將乙酸分解產生甲烷和二氧化碳，利用氫將二氧化碳還原為甲烷，在此階段pH值上升。
這三個階段當中有機物的水解和發酵為總反應的限速階段。一般來說，碳水化合物的降解最快，其次是蛋白質、脂肪，最慢的是纖維素和木質素。聯合厭氧發酵的這幾種原料當中糞便是反應最快的物質幾乎看不到酸化過程，剩餘污泥次之，因為剩餘污泥經過了污水處理的過程，這就相當於給了它一個預處理過程，接下來是生活垃圾當中分離出來的有機物，反應最慢的是廚余物。這就要求我們聯合的過程當中尋找一個契合點讓各種物料都完成水解和酸化的步驟，一同進入產甲烷階段，最終同時完成甲烷發酵。為了解決這以問題我們進行了兩相厭氧發酵，將產酸和產甲烷的過程分離，讓難降解的有機物在產酸階段停留的時間較長一些以便跟上反應較快的糞便和剩餘污泥。我們廠生活垃圾經過分選、餐廚垃圾經過前處理後混合進入水解池，攪拌加溫到35℃ 水解時間為10天左右然後和糞便、剩餘污泥混合一同進入甲烷發酵罐進行甲烷發酵。