废水处理产酸发酵
柠檬酸废水的处理方法
点击数：77 发布时间：2013年2月1日 来源：
【摘要】柠檬酸也称第一食用酸味剂,广泛应用于食品、化工、建筑、皮革、农业、铸造、电子、纺织、石油、摄影、塑料和陶瓷等工业领域G柠檬酸的生产主要有两种方法:一种是从含柠檬....
柠檬酸也称第一食用酸味剂,广泛应用于食品、化工、建筑、皮革、农业、铸造、电子、纺织、石油、摄影、塑料和陶瓷等工业领域G柠檬酸的生产主要有两种方法:一种是从含柠檬酸的天然果实中榨汁提取,另一种是用发酵法生产G目前,世界上普遍采用发酵法生产柠檬酸G我国柠檬酸工业起步较晚,直到60年代才建立柠檬酸厂,但到90年代已达80多家,目前,柠檬酸年总产量约为200ktG柠檬酸生产会产生大量的高浓度有机废水G本文分析了柠檬酸废水的来源和水质特性,对采用的厌氧生物法、生物接触氧化法、乳状液膜法以及柠檬酸中和废水回用。从柠檬酸发酵废液制取糖化酶制剂等技术进行了综述。
一、柠檬酸生产废水的主要排放源
在我国柠檬酸的生产主要以薯干玉米等为原料以玉米原料生产柠檬酸为例其生产工艺及废水排放源见图1.
由图1可见玉米柠檬酸的生产工艺主要包括糖化、发酵、提取和精制等。
1、柠檬酸废水的主要来源为糖化洗滤布水在糖化过程中糖化液必须过滤除去玉米渣过滤机的滤布需要定期清洗产生糖化洗滤布水主要含有淀粉蛋白质纤维素玉米脂肪及钠离子等。
2、二压洗滤布水糖液在发酵罐中发酵得到发酵液经压滤机压滤去除菌丝体成为发酵清液送到提取车间压滤机的滤布需要定期清洗由此而产生二压洗滤布水主要含有柠檬酸残糖蛋白质和维生素。
3、刷罐水发酵罐排放发酵液后在下一次进料前要用清水将发酵罐洗涤干净从而产生刷罐水主要含有柠檬酸残糖蛋白质维生素和聚醚等。
4、浓糖水发酵清液与中和生成柠檬酸钙沉淀上部母液称为浓糖水含有柠檬酸柠檬酸钙残糖油脂蛋白质微量钠盐聚醚及有机色素等。
5、洗糖水中和工序得到的固相柠檬酸钙调浆后送入过滤机继续使用的热水进一步洗去残糖及可溶解性杂质抽滤后排放出洗糖水含有柠檬酸柠檬酸钙残糖油脂蛋白质无机钙及有机色素等。
6、沙柱冲洗水精制工序中要把固体物质在沙滤器中除去沙柱需定期冲洗形成沙柱冲洗水含有硫酸钙柠檬酸以及其他结成滤饼的固性物。
7、离子交换淡酸水离子交换淡酸水由个位置产生沙柱炭柱阴柱阳柱离子交换柱再生前将淡酸液排入后柱然后用清水无离子水把残液冲向后柱所产生的废水为离子交换淡酸水含有柠檬酸铁钙氯等离子以及滤层微粒和破碎的阴阳树脂。
8、炭柱废碱水酸碱液经沙柱过滤后进入活性炭柱吸附炭柱每周用水溶液再生再生所排放的水为炭柱废碱水含有柠檬酸盐及有机色素等。
9、阳柱废酸水来自炭柱的酸解液经过阳离子交换柱再生时先放去浓酸液用清水洗涤残液形成阳柱废酸水含有柠檬酸金属离子等。
10、阴柱废氨水来自阳柱的酸解液经过阴离子交换柱再生时先放去浓缩液用清水洗涤放去淡酸水以后用氨水溶液再生形成阳柱废酸水含有N~3柠檬酸非金属离子等,(11D再生冲洗水,交换柱再生冲洗水包括炭柱阴柱阳柱3部分9再生结束9放去再生废水后9用无离子水冲洗残留的再生废水9形成b再生冲洗水9含有NaO~~CIN~3以及相应的盐类和破碎的树脂,以上各工艺点所排放废水的水量和水质见表1。
由表1可见9柠檬酸废水主要来自提取车间的浓糖水和洗糖水9其浓度高排放量大;发酵车间的刷罐水虽然浓度高9但水量很少9有机负荷较小;其他各点排放的废水浓度较低9水量也不大,柠檬酸废水中含有大量的有机物(有机酸糖蛋白质脂肪淀粉纤维素等D及NPS等物质9生产中未糖化的淀粉质未发酵的残糖未能提取的柠檬酸等都进入废水中9形成高浓度的有机污染物。
二、柠檬酸废水的处理方法
1、厌氧生物法
厌氧生物法主要是利用厌氧微生物在无氧条件下分解有机物9在处理柠檬酸废水时9其具体过程主要可分两个阶段:(1D在不同的厌氧微生物种群作用下9将蛋白质脂肪碳水化合物等有机物水解和厌氧分解成脂肪酸及其他产物;(2D在有生理独特性的专性厌氧菌产甲烷菌的作用下9将第一阶段的最终代谢产物转化成C~4或CO2,柠檬酸废水的厌氧处理技术主要有管道式厌氧消化器高温厌氧消化池和上流式厌氧污泥床(UASBD等。
2.1.1管道式厌氧消化器
管道式厌氧消化器具有两步厌氧消化性状:在消化器前面的管段9处于产酸阶段9对较低p~的进水有一定的缓冲作用9后面的管段则以产甲烷为主9这样减少了不同阶段的厌氧微生物群落间的相互抑制作用,浙江省工业环保设计研究所。采用管道式厌氧消化器对柠檬酸废水进行厌氧处理9在进水p~3.44~4.38COD14187.5mg/L处理水量200t/dCOD容积负荷7.09kg/(m3-dD条件下9出水p~7.0~7.5COD去除率为81.1%9去除1kgCOD产沼气0.43m3,管道式厌氧消化器内充填填料作为微生物载体9能滞留高浓度厌氧活性污泥9增强耐进水低p~和耐负荷变化的能力,采用这种方法9酸性的高浓度废水无需进行p~调整可直接进入处理系统9从而减少药剂消耗量9降低运行费用9便于操作管理,但此法存在污泥流失现象9且需定期排泥。
2.1.2高温厌氧消化池
广东佛山环境工程装备公司采用高温厌氧消化法处理宁乡柠檬酸废水9进水COD9914~17014mg/L9BOD54882~77700mg/L9p~4~59控制消化池温度60C左右水力停留时间48h9则出水COD为1314~1600mg/L9BOD5139~416mg/L9p~4~59COD和BOD5去除率分别达85%和90%以上,此法的优点是消化时间短9消化温度适应性强9运行费用低9有机物去除率高,但废水升高温度需消耗额外的能量9因此9适用于原废水温度较高的情况。
2.1.3上流式厌氧污泥床
上流式厌氧污泥床(UASBD在国外已普遍推广使用,我国将UASB反应器技术列为b八五攻关项目9国家环保局首选UASB技术用于处理酿造食品屠宰行业废水,山东莒县化工股份有限公司则率先采用了UASB技术处理柠檬酸废水9其UASB厌氧反应器结构见图2。废水通过反应器底部的进水管进入内筒9逐步上升到反应器顶部的水分布器9通过虹吸管均匀进入外筒和中筒之间与其中驯化好的污泥相混合9在厌氧菌的作用下9废水中的有机物被分解产生沼气,通过斜板三相分离器的分离作用9水通过三相分离器上部的出水管排出9污泥被留在反应器的底部沼气通过水封的作用经沼气管排出进入气柜被锅炉利用。
北京桑德环保产业集团[6]利用两级准中温UASB反应器试验处理柠檬酸废水一级反应器的水力停留时间为Z9h二级反应器的水力停留时间为10h进水温度约30Cp~为5.0~6.0设计COD容积负荷为10kg/(m3.d)稳定运行阶段COD去除率达90%以上出水COD稳定在300mg/L以下去除1kgCOD产生沼气0.58m30上流式厌氧污泥床有更强的耐负荷冲击能力处理效果好剩余污泥少操作管理方便。
厌氧生物法用于处理有机物浓度高~可生化性好的柠檬酸废水有机物去除率高运行费用低但随着国家对排水要求的更加严格单独采用厌氧生物处理出水COD和BOD5等指标尚不能满足国家排放标准要求。
2.2厌氧好氧生物组合法
单独采用厌氧生物法处理高浓度柠檬酸废水往往不能达到国家排放标准需组合其他处理技术如好氧生物处理技术。
针对柠檬酸生产废水首先采用UASB技术对COD在5000~50000mg/L的高浓度废水进行处理处理后的废水与低浓度废水混合再进入生物接触氧化池最后再由物化处理把关尽可能降低水中污染物和色度使出水达标排放0整个工艺流程(厌氧好氧生物组合法处理柠檬酸废水工艺流程)见图3。
采用这种工艺处理柠檬酸废水能将85%以上的有机污染物转化成沼气运行稳定操作管理方便剩余污泥少而且整个工艺过程不产生二次污染。
2.3乳状液膜法
液膜分离技术是一项高效~快速~节能的新型分离技术近年来液膜分离技术在重金属分离。生物工程等领域得到广泛应用特别是在处理高浓度有机废水方面液膜法取得了显著成绩[10~1Z]。乳液与废水通过搅拌充分混合接触废水中的柠檬酸透过液膜浓缩在膜内从而达到分离的目的。
以LMA-1为表面活性剂~正三辛胺为流动载体~NaZCO3溶液为内相试剂~煤油为膜溶剂所组成的液膜体系处理柠檬酸废水当进水COD为4000~5000mg/L时控制一定的搅拌速度表面活性剂种类和用量载体用量乳水比和油内比可使废水中的COD去除率达99%G该法工艺简单效率高成本低易于工业化。
2.4中和废水回用技术
柠檬酸生产过程排放的各股废水中中和工序产生的废水水量最大污染最严重G探讨中和废水的回用技术对于保护环境节约用水资源具有重要意义。
中国科学院生态环境研究中心研究了在中和废水中驯化选育柠檬酸生产菌并辅助简单预处理措施的中和废水回用工艺。
试验废水选自山东莱芜柠檬酸厂中和废水采用活性炭吸附离子交换和碱处理回调H等预处理方法处理后废水进行摇瓶发酵试验。试验结果表明:废水经活性炭单独处理后发酵柠檬酸产量提高了23.4%;经活性炭结合阳离子交换树脂处理柠檬酸产量提高了53.0%但采用再生和清洗时将产生二次废水。而采用碱(NaOH)预处理中和废水去除影响发酵产率的部分杂质再用酸(H2SO4)调H至6.5处理后出水利用从黑曲霉CBX-12驯化获得的耐受废水的C-98菌株在总还原糖质量分数为14%~16%麦麸质量分数为2.5%乙醇质量分数为1.5%的最佳条件下进行发酵总产酸率已接近利用自来水在同等条件进行发酵的产酸率。该工艺投资省运行费用低可使中和废水经处理后回用于生产。
2.5发酵废液制糖化酶
柠檬酸生产排放的发酵废液中含有大量黑曲霉菌丝体。从废液中提取黑曲霉菌丝体不仅可获得大量具有较高利用价值的糖化酶制剂也可使废液的COD降低从而减少排污量和治污负荷G四川轻化工学院在柠檬酸发酵废液中加入絮凝剂于35~45C保温搅拌15~20min待废液中固形物沉淀完毕收集菌泥。将所得菌泥压滤至含水80%(质量分数)以下添加等量石英砂研磨30min然后在60C以下风干制成干菌体常法粉碎得菌粉。在干菌体中添加纤维素酶(每克干菌体添加纤维素酶200g)50~60C保温3制得酶处理液其糖化力更高。试验结果表明获得的菌粉具有较高的糖化力最适作用温度为60C最适H为4.6可用于酒精生产。
三、结语
柠檬酸应用广泛是世界上以生物化学方法生产的产量最大的有机酸。我国是世界上柠檬酸第一生产和出口大国生产规模还在不断扩大。针对柠檬酸生产中排放的大量高浓度有机废水应根据实际废水的来源组成和水质特性选择投资少收效大的处理方法。同时从节约水资源废物综合利用角度出发探索投资省运行费用低效果好的柠檬酸废水处理技术具有重要的现实意义。
Ⅱ 污水净化处理厌氧生物处理的三个阶段是怎样的
理论研究认为三个阶段，即厌氧消化过程分为水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段、版产甲烷阶权段三部分。
水解发酵阶段和产乙酸产氢阶段又可合称为酸性发酵阶段。在这个阶段，污水中的复杂有机物，在酸性腐化菌或产酸菌的作用下，分解成简单的有机物，如有机酸，醇类等，以及CO2、NH3和H2S等无机物。由于有机酸的积累，污水的pH值下降到6以下。此后，由于有机酸和含氮化合物的分解，产生碳酸盐和氨等使酸性减退，pH值回升到6.6～6.8左右。
⑴ 水解酸化阶段。污水中复杂的大分子、不溶性的有机物在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，水解产生挥发性有机酸、醇类及醛类等。
⑵ 产氢产乙酸阶段。在产氢产酸菌的作用下，各种有机酸分解转化为乙酸、氢和二氧化碳。
⑶ 产甲烷阶段。产甲烷菌将乙酸、氢及二氧化碳转化为甲烷。
Ⅲ 废水处理营养盐加在预酸化池前后原因是
营养盐应添加于酸化池前，因厌氧工艺要求 C: N :P= (350-500):5:1；
其反应机理：
水解阶段——被细菌胞版外酶分解权成小分子。例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。
发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。
产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。
Ⅳ 废水处理问题，在线等，急.....
1、出现浮泥可能是污泥解絮造成的，解絮是因为负荷过低，污泥发生自身的氧化，白色的泡沫是表面活性物质过多或者是洗涤剂过多，也可能是负荷过高
2、UASB里有很多的厌氧微生物，厌氧消化过程中的主要微生物
主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
①、发酵细菌（产酸细菌）：
发酵产酸细菌的主要功能有两种： 水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物； 酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等；
主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时回成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。
②产氢产乙酸菌：
产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。
主要的产氢产乙酸反应有：
乙醇：
丙酸：
丁酸：
注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。
主要的产氢产乙酸细菌多为：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等；多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。
○3、产甲烷菌
Ⅳ 水解（酸化）与厌氧发酵的区别有哪些
水解（酸化）复-好氧处理工艺中的水制解（酸化）段与厌氧消化是两种不同的处理方法。水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的，对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；对于工业废水处理，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。而连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。在两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。
Ⅵ 有关于污水处理的知识,详细点,
环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。随着我国社会和经济的高速发展，城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。城镇生活污水的排放量逐年增加，2002年全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿吨，比上年增加1.5%。其中工业废水排放量207.2亿吨，比上年增加2.3%；城镇生活污水排放量232.3亿吨，比上年增加0.9%，其中仅有10%得到处理。[1]生活污水中含有较高的氮、磷等营养物质,未经处理直接排入江河湖海,是导致水域富营养化污染的主要原因。2002年监测数据显示,辽河、海河水系污染严重，劣V类水体占60%以上；淮河干流水质以III-V类水体为主，支流及省界河段水质仍然较差；黄河水系总体水质较差，干流水质以III-IV类水体为主，支流污染普通严重；松花江水系以III-IV类水体为主；珠江水系水质总体良好，以II类水体为主；长江干流及主要一级支流水质良好，以II类水体为主。由于“污染性”造成的水资源短缺，已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题，丞待解决。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。根据预测 [2]，到2010年我国城市污水排放总量为1050亿m3，城市污水处理率要达到50%，预计需新建污水处理厂1000余座，而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处理工艺和技术的选择，因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺，具有十分重要的现实意义。
二、生活污水处理工艺研究和应用领域共同关注的问题
长期以来，城市生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法，它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好等优点。但却普遍存在着基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题，且不能去除氮、磷等无机营养物质。对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家，从可持续发展的角度来看，并不适合中国国情。由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程，因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制，使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来，目前在城市生活污水处理研究和应用领域，普遍存在的问题有：
（1）采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；工艺设备不能满足高效低耗的要求。
（2）随着污水排放标准的不断严格，对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高，传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主，往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联，形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必要增加基建投资的费用及能耗，并且使运行管理较为复杂。
（3）目前城市污水的处理多以集中处理为主，庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资，因此建设大型的污水处理厂，集中处理生活污水，从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展。已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题，就要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善，同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。
三、生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究发展
在污水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善，与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高，耐冲击负荷性能好，产泥量低，占地面积少，便于运行管理等优点，在处理中极具竞争力。
1．生物膜法净化污水机理
污水中有机污染物质种类繁多，成分复杂。但对于生活污水来说，其有机成分归纳起来主要包括：蛋白质（40%-60%），碳水化合物（25%-50%）和油脂（10%），此外还含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。
生物膜附着在载体的表面，是高度亲水的物质，在污水不断流动的条件下，其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面上和一这深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物，形成由有机污染物 →细菌→原生动物（后生动物）组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。其中细菌一般有：假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属，原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现，且主要为线虫。污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散，在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态，当生物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重新生成，通过生物膜的周期更新，以维持生物膜反应器的正常运行。
生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的载体上，实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离，载体填料的存在，对水流起到强制紊动的作用，同时可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触，从实质上强化了传质过程。生物膜法克服了活性污泥法中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题，在许多情况下不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理，而且还具有运行稳定、抗冲击负荷强、更为经济节能、具有一定的硝化反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味等优点。
通过人工强化作用将生物膜引入到污水处理反应器中，便形成了生物膜反应器。近年来，物物膜反应器发展迅速，由单一到复合，有好氧也有厌氧，逐步形成了一套较完整的生物处理系统。
填料是生物膜技术的核心之一，它的性能对废水处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠性均有直接关系。
2、厌氧生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究进展
（1）、复杂物料的厌氧降解阶段
在废水的厌氧处理过程中，废水中的有机物经大量微生物的共同作用，被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中，不同的微生物的代谢过程相互影响，相互制约，形成复杂的生态系统。对复杂物料的厌氧过程的叙述，有助于我们了解这一过程的基本内容。所谓复杂物料，即指那些高分子的有机物，这些有机物在废水中以悬浮物或胶体形式存在。
复杂物料的厌氧降解过程可以被分为四个阶段。
水解阶段：高分子有机物因相对分子质量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
发酵（或酸化）阶段：在这一阶段，上述小分子的化合物在发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸（简写作VFA）、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。
产乙酸阶段：在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段：这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
在以上阶段里，还包含着以下这些过程：a、水解阶段里有蛋白质水解、碳水化合物的水解和脂类水解；b、发酵酸化阶段包含氨基酸和糖类的厌氧氧化与较高级的脂肪酸与醇类的厌氧氧化；c、产乙酸阶段里有从中间产物中形成乙酸和氢气和由氢气和 氧化碳形成乙酸；d、甲烷化阶段包括由乙酸形成甲烷和从氢气和二氧化碳形成甲烷。除以上这些过程之外，当废水含有硫酸盐时还会有硫酸盐还原过程。复杂化合物的厌氧降解可以利用图来表述（见图1）
（2）厌氧生物膜法处理工艺的应用研究进展
a、厌氧滤器（AF）
厌氧滤器是60年代末由美国McCarty 等在Coulter等研究基础上发展并确立的第一个高速厌氧反应器。传统的好氧生物系统一般容积负荷在2KgCOD/（m3?d）以下。而在AF发明之前的厌氧反应器一般容积负荷也在4-5kgCOD/（m3?d）以下。但AF在处理溶解性废水时负荷可高达10-15 kgCOD/（m3?d）。[4]因此AF的发展大大提高了厌氧反应器的处理速率，使反应器容积大大减少。
AF作为高速厌氧反应器地位的确立，还在于它采用了生物固定化的技术，使污泥在反应器内的停留时间（SRT）极大地延长。McCarty发现在保持同样处理效果时，SRT的提高可以大大缩短废水的水力停留时间（HRT），从而减少反应器容积，或在相同反应器容积时增加处理的水量。这种采用生物固定化延长SRT，并把SRT和HRT分别对待的思想推动了新一代高速厌氧反应器的发展。
SRT的延长实质是维持了反应器内污泥的高浓度，在AF内，厌氧污泥的浓度可以达到10-20gVSS/L。AF内厌氧污泥的保留由两种方式完成：其一是细菌在AF内固定的填料表面（也包括反应器内壁）形成生物膜；其二是在填料之间细菌形成聚集体。高浓度厌氧污泥在反应器内的积累是AF具有高速反应性能的生物学基础，在一定的污泥比产甲烷活性下，厌氧反应器的负荷与污泥浓度成正比。同时，AF内形成的厌氧污泥较之厌氧接触工艺的污泥密度大、沉淀性能好，因而其出水中的剩余污泥不存在分离困难的问题。由于AF内可自行保留高浓度的污泥，也不需要污泥的回流。
在AF内，由于填料是固定的，废水进入反应器内，逐渐被细菌水解酸化、转化为乙酸和甲烷，废水组成在不同反应器高度逐渐变化。因此微生物种群的分布也呈现规律性。在底部（进水处），发酵菌和产酸菌占有最大的比重，随反应器高度上升，产乙酸菌和产甲烷菌逐渐增多并占主导地位。细菌的种类与废水的成分有关，在已酸化的废水中，发酵与产酸菌不会有太大的浓度。
细菌在反应器内分布的另一特征是反应器进水处（例如上流式AF的内部）细菌由于得到营养最多因而污泥浓度最高，污泥的浓度随高度迅速减少。
污泥的这种分布特征赋予AF一些工艺上的特点。首先，AF内废水中有机物的去除主要在AF底部进行（指上流式AF），据Young和Dahab报道[4]， AF反应器在1m以上COD的去除率几乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以内去除的。因此研究者认为在一定的容积负荷下,浅的AF反应器比深的反应器能有更好的处理效率。其次,由于反应器底部污泥浓度特别大，因此容易引起反应器的堵塞。堵塞问题是影响AF应用的最主要问题之一。据报道,上流式AF底部污泥浓度可高达60g/L。厌氧污泥在AF内的有规律分布还使得反应器对有毒物质的适应能力较强,可以生物降解的毒性物质在反应器内的浓度也呈现出规律性的变化,加之厌氧生物膜形成各种菌群的良好共生体系,因此在AF内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥。例如在处理三氯甲烷和甲醛废水中,发现AF反应器内的污泥产生了良好的适应性,这些有毒物质的去除效果和允许的进液浓度逐渐上升。AF同时也具有较大的抗冲击负荷能力。一般认为在相同的温度条件下，AF的负荷可高出厌氧接触工艺2~3倍，同时会有较高的COD去除率。
AF在应用上的问题除了堵塞和由局部堵塞引起的沟流以外，另一个问题是它需要大量的填料，填料的使用使其成本上升。由于以上问题，国外生产规模的AF系统应用也不是很多。据Le-ttinga在1993年估计，国外生产规模的AF系统大约仅有30~40个。[4]
作为升流式厌氧滤池的革新技术——厌氧膜床（S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB）,采用较大颗粒及孔隙率的填料代替传统的小粒径填料，有效地解决了反应器的堵塞问题。厌氧膜床具有如下特点：
有效克服了厌氧滤池易堵塞和出水水质差的缺点；
生物固体浓度高，因此可获得较高的有机负荷；
在厌氧膜床内微生物通过附着在填料表面形成生物膜，以及悬浮于填料孔隙间形成细菌聚集体，因此在厌氧膜床内可以保持较高的生物量。因此可缩短水力停留时间，耐冲击负荷能力较强；
启动时间短，停止运行后再启动也较容易；
不需要回流污泥，运行管理方便；
在水量和负荷有较大变化的情况下，耐冲击性较好。
b、厌氧流化床反应器（AFBR）
在流化床系统中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥，液体与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。
流化床反应器的主要特点可归纳如下：
流态化能最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触；
由于颗粒与流体相对运动速度高，液膜扩散阻力小，且由于形成的生物膜较薄，传质作用强，因此生物化学过程进行较快，允许废水在反应器内有较短的水力停留时间；
克服了厌氧滤器堵塞和沟流问题；
高的反应器容积负荷可减少反应器体积，同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器，因此可以减少占地面积。
但是，厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题。其一，为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器流失，必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度，但这几乎是难以做到的，因此稳定的流态化也难以保证。[5]其次，一些较新的研究认为流化床反应器需要有单独的预酸化反应器。同时，为取得高的上流速度以保证流态化，流化床反应器需要大量的回流水，这样导致能耗加大，成本上升。由于以上原因，流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。有人认为它在今后应用的前景也不大。[5]
c、厌氧附着膜膨胀床反应器（AAFEB）
厌氧附着膜膨胀床（Anaerobic Attached Film Expanded Bed）是Jewell等人在1974年研究和开发出来的一种污水处理工艺。与生物流化床相比，区别在于载体的膨胀程度。以填料层高度计，膨胀床的膨胀率约为10%~20%，此时颗粒间仍保持互相接触，而流化床则为20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通过对比厌氧膨胀床、滴滤池和活性污泥法等工艺的经济性，发现对于小型污水处理厂而言，厌氧膨胀床后续滴滤池的设计是最为经济的选择，能耗量少，污泥产率量低。但目前此工艺仍主要停留在小试和中试研究阶段。
综上所述，采用厌氧生物膜反应器为主体的厌氧处理技术，作为生活污水处理的核心方法，在技术上已经成熟，并且较之其它方法有独到的一些优势。但是，厌氧方法在浓缩营养物（氮和磷）方面效果不大，同时它仅能除去部分病源微生物。此外，残存的BOD、悬浮物或还原性物质可能影响到出水的质量。所以厌氧生物膜反应器要成为完整的环境治理技术，合适的后处理手段必不可少。
3、好氧生物膜法处理技术——生物接触氧化
生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在20世纪30年代，已在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池，填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品，主要用于处理低浓度、低有机负荷的污水，它克服了活性污泥法在处理此类污水时，因污泥流失而不能维持正常运行的缺点，并取得了较好的效果。进入70年代，随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现，使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽，它不仅可用于处理生活污水，而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水，与其他生物处理方法相比，展现出了优越性，我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究，第一座生产性试验装置用于处理城市污水，在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。与活性污泥法比较，生物接触氧化具有以下主要优点：①生物接触化法以填料作为载体，供生物群栖息生长，形成稳定的生态体系，有较高的微生物浓度，一般可达10~20g/l；氧的利用率高，可达10%。具有较高的耐冲击负荷能力和对环境变化的适应能力，剩余污泥量少。②生物接触氧化法可以充分利用丝状菌的强氧化能力且不产生污泥膨胀。并且不需要象活性污泥法那样采用污泥回流以调整污泥量和溶解氧浓度，易于管理和操作。随着十余年的大量实践，对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的种类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。目前，生物接触氧化技术已经广泛应用处理生活污水、生活杂用水和不同有机物浓度的工业废水。
填料是微生物栖息的场所、生物膜的载体。填料的表面生长生物膜，生物膜的新陈代谢过程使污水得利净化。填料的性能直接影响着生物接触氧化技术的效果和经济上的合理性，因而填料的选择是生物接触氧化技术的关键。
填料的特性取决于填料的材质和结构形式。填料的材质应具有分子结构稳定、抗老化、耐腐蚀和生物稳定性好等特性。填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功能。填料之间的空隙在外力作用下可发生变化，有利于剥落的生物膜及时排出填料区，以及填料的体积应具有可压缩性，并在复原后不发生变形，便于运输和安装。
固定化载体的发展
（1）固定式填料
固定式填料以蜂窝状及波纹状填料为代表，多用玻璃钢、各种薄形塑料片构成。新近有陶土直接烧结生产的陶瓷蜂窝填料，孔形为六角形，孔径在20~100mm之间。由于比表面积小，生物膜量小，表面光滑，生物膜易脱落，填料横向不流通，造成布气不均匀，易堵塞以至无法正常运转，且造价较高，近年来，此类填料已逐渐淘汰。
（2）悬挂式填料
悬挂式填料包括软性、半软性及组合填料、软性填料，理论比表面积大,空隙率>90%，挂膜快，空隙的可变性使之不易堵塞，而且造价低，组装方便，出水稳定，处理效果较好,COD和BOD5去除率达80%以上。但废水浓度高或水中悬浮物较大时，填料丝会结团，大大减少了实际利用的比表面积，且易发生断丝、中心绳断裂等情况，影响使用寿命，其寿命一般为1~2年。半软性填料，具有较强的气泡切割性能和再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不堵塞；COD和BOD去除率在70-80%。使用寿命较软性填料长。但其理论比表面积较小（87-93m2/m3）生物膜总量不足影响污水处理效果，且造价偏高。
组合式填料，是鉴于软性、半软性存在的上述缺点并吸取软性填料比表面积大、易挂膜和半软性填料不结团，气泡切割性能好而设计的新型填料，在填料中央设计半软性部件支撑着外围的软性纤维束，其平面有如盾形，故又称盾式填料。其比表面积1000~2500 m2/m3，空隙率98%-99%，具有挂膜快，生物总量大，不结团等优点。污水处理能力优于软性、半软性填料，在正常水力负荷条件下COD去除率70%-85%，BOD5去除率达80%~90%，与之类似的还有灯笼式（或龙式）和YDT弹性立体填料。
（3）分散式填料
分散式填料包括堆积式、悬浮式填料，种类繁多。特点是无需固定和悬挂，只需将之放置于处理装置之中，使用方便，更换简单。北京晓清环保公司的多孔球形悬浮填料和北京桑德公司的SNP无剩余污泥悬浮填料等，具有充氧性能好，挂膜快，使用寿命长等优点。江西萍乡佳能环保工程公司新近开发的堆积式填料—球形轻质陶料，填料粒径2~4 mm，有巨大的比表面积，使反应器中单位体积内可保持较高的生物量，而且填料上的生物膜较薄，其活性相对较高，具有完全符合曝气生物滤池填料的国际性能标准，在法国承建的我国大连马栏河污水处理厂使用，这是我国新型填料开发的一项重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工艺在生活污水处理中的应用
城市污水经厌氧处理后，在现有的技术条件下，要达到二级出水标准，需要相当长的停留时间，结果使厌氧处理虽然在运行管理费用上占有优势，但在基建投资上却失去了竞争力。因此从微生物和化学角度讲，厌氧处理仅仅提供了一种预处理，它一般需要后处理方能满足新的污水排放标准。印度和南美国家在积极推广应用厌氧生活污水处理技术的同时，普遍意识到由于厌氧处理后氮和磷基本上没有去除，因此对厌氧出水进一步处理很有必要。缺乏合适的后处理技术，是导致厌氧生物处理技术在生活污水处理领域应用缓慢的主要原因之一。虽然已有的小试实验结果表明，两级厌氧系统组合可以获得良好的处理效果。但目前，在实际生产中，应用最为广泛的仍然是厌氧与好氧组合系统。在印度，氧化塘是最常用的后处理方法。经厌氧、氧化塘两级处理后的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分别为87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水处理工程中，以及哥伦比亚Bucarmanga镇的160000人生活污水处理工程中，后处理均采用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厌氧生活污水处理工程中，后处理方法比较多样化，二沉池＋氯消毒、淹没滤池＋二沉池＋氯消毒、氧化沟等，最后直接排入城市污水管网或用于农灌。在日本，城镇生活污水一般采用厌氧消化＋好氧活性污泥法联合处理、厌氧滤池＋好氧滤池以及厌氧滤池＋接触氧化法组合处理。并且最新研制的具有脱氮除磷功能的高级型JOHKASO小型家用生活污水净化器系统，广泛应用于分散处理生活污水方面。[7]厌氧和好氧生物处理技术的组合能够有效的去除大部分有机和无机污染物。厌氧生物专家G·Lettinga教授断言厌氧处理生物技术如果有合适的后处理方法相配合，可以成为分散型生活污水处理模式的核心手段，这一模式较之于传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力，尤其适合发展中国家的情况。[8]
厌氧-好氧组合处理工艺，充分发挥了厌氧技术节能、好氧技术高效的优势，成为目前污水处理工艺发展的主要趋势。在国外，由上流式厌氧污泥床反应器（UASB）和好氧生物膜反应器组成的厌氧—好氧组合处理工艺一直是研究的重点，[9，10，11]并针对组合工艺的硝化/反硝化性能和动力学机理展开了较为深入的研究。[12，13]近年来，Ricardo Franci Goncalves等[14，15]进行的小试和中试的研究结果表明，采用UASB和淹没式曝气生物滤池（BF）组合工艺处理生活污水，两段HRT分别为6h和0.17h时系统对CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上，并且该组合系统相对单一的UASB污水处理系统而言，有更好的稳定出水水质的作用。当BF段的污泥回流至UASB段时，厌氧反应器内有机物甲烷化的能力提高，使产气量增加、剩余污泥量减少，可以减少甚至省去污泥浓缩池和消化池。
由于以UASB为主体的厌氧-好氧组合处理工艺,受温度的影响较大,特别是在低温条件下,系统的性能不能得到充分的发挥。Igor Bodik等[16]通过中试试验研究了厌氧折流板生物滤池反应器和淹没式曝气生物滤池组合工艺低温下处理生活污水时的脱氮性能。系统经过一年的运行，在厌氧段和好氧段的水力停留时间分别为15 h和4h的条件下，即使环境温度低于10℃（平均气温5.9℃），对CODcr、BOD5和SS的去除率仍达80%左右。低温使硝化的活性受到一定的影响，温度在4.5-23℃范围内，TKN的去除率在46.4-87.3%间变化,并且该系统也具有一定的反硝化功能，为低温环境下生活污水的脱氮处理提供了参考。
参考资料：http://..com/question/23545633.html?si=4
Ⅶ 在进行糖发酵实验时如何区分氧化产酸和发酵产酸目的和意义是什么
发酵产酸与氧化产酸是两个概念，须要从目的产品的生成机理来讨论，氧化产酸，不是代谢产物，而发酵产酸，我们严格可以理解为三羧酸循环中的中间产物积累 。
Ⅷ 发酵性腌制酸化过程各阶段的特点是什么
水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段与厌氧消化是两种不内同的处理方法。水解容（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的，对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；对于工业废水处理，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。而连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。在两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。
Ⅸ 酸性废水用水解酸化预处理合适不不用调节pH，是不是能省些费用
是的，我们做过类似的废水处理。在水解酸化步骤上的节省成本是非常可观的。
Ⅹ 有机废物发酵处理的基本原理
它属于厌氧发酵。厌氧发酵也叫厌氧消化、沼气发酵、甲烷发酵，是将复杂有机物在无氧条件下利用厌氧微生物：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢耗乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌等降解生成N、P等无机化合物和甲烷、二氧化碳等气体的过程。
厌氧处理在废弃物处理上大多用于水处理，在生活垃圾的处理上用的较少，尤其是我国。厌氧处理方法无论是在水处理还是有机垃圾处理发面原理都是一样的，都存在三阶段理论。
第一阶段为水解发酵阶段，是指复杂的有机物在微生物胞外酶的作用下进行水解和发酵，将大分子物质破链形成小分子物质如：单糖、氨基酸等为后一阶段做准备。
第二阶段为产氢、产乙酸阶段，该阶段是在产酸菌如胶醋酸菌、部分梭状芽孢杆菌等的作用下分解上一阶段产生的小分子物质，生成乙酸和氢。这一阶段产酸速率很快，致使料液pH值迅速下降，使料液具有腐烂气味。
第三阶段为产甲烷阶段，有机酸和溶解性含氮化合物分解成氨、胺、碳酸盐和二氧化碳、甲烷、氮气、氢气等。甲烷菌将乙酸分解产生甲烷和二氧化碳，利用氢将二氧化碳还原为甲烷，在此阶段pH值上升。
这三个阶段当中有机物的水解和发酵为总反应的限速阶段。一般来说，碳水化合物的降解最快，其次是蛋白质、脂肪，最慢的是纤维素和木质素。联合厌氧发酵的这几种原料当中粪便是反应最快的物质几乎看不到酸化过程，剩余污泥次之，因为剩余污泥经过了污水处理的过程，这就相当于给了它一个预处理过程，接下来是生活垃圾当中分离出来的有机物，反应最慢的是厨余物。这就要求我们联合的过程当中寻找一个契合点让各种物料都完成水解和酸化的步骤，一同进入产甲烷阶段，最终同时完成甲烷发酵。为了解决这以问题我们进行了两相厌氧发酵，将产酸和产甲烷的过程分离，让难降解的有机物在产酸阶段停留的时间较长一些以便跟上反应较快的粪便和剩余污泥。我们厂生活垃圾经过分选、餐厨垃圾经过前处理后混合进入水解池，搅拌加温到35℃ 水解时间为10天左右然后和粪便、剩余污泥混合一同进入甲烷发酵罐进行甲烷发酵。