水解酸化裝置調(diào)試運(yùn)行報(bào)告

1、生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告學(xué) 院 名 稱(chēng)： 土木與水利工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí)： 給排水一班 學(xué) 號(hào)： 20093924 姓 名： 李京春 指 導(dǎo) 教 師： 胡真虎、董方、蘇饋?zhàn)?實(shí) 習(xí) 日 期： 2012.7.92012.7.13 水解酸化裝置調(diào)試運(yùn)行報(bào)告一、工藝及裝置簡(jiǎn)介水解酸化工藝基本原理：作用：減小有機(jī)物分子量，產(chǎn)生不完全氧化的產(chǎn)物，有利于后續(xù)的好氧段處理。水解酸化一種生物氧化方式，在沒(méi)有外源最終電子受體的條件下，化能異養(yǎng)型微生物細(xì)胞對(duì)能源有機(jī)化合物的氧化與內(nèi)源的有機(jī)化合物的還原相耦合，一般并不發(fā)生經(jīng)包含細(xì)胞色素等的電子傳遞鏈上的電子傳遞和電子傳遞磷酸化，而是通過(guò)底物（激酶的底物）水平磷酸化來(lái)獲得代

2、謝能atp；能源有機(jī)化合物釋放的電子一級(jí)電子載體nad（一種轉(zhuǎn)遞電子的輔酶），以nadh的形式直接將電子交給內(nèi)源的有機(jī)受體而再生成nad，同時(shí)將后者還原成水解酸化產(chǎn)物（不完全氧化的產(chǎn)物，有利于后續(xù)的好氧段處理）。細(xì)胞中的nad是有限的，如果作為一級(jí)電子載體的輔酶nad不能得到再生，有效的電子載體就會(huì)愈來(lái)愈少，脫氫反應(yīng)就不能持續(xù)進(jìn)行下去了。因此輔酶nad的再生是生物氧化（包括發(fā)酵）繼續(xù)進(jìn)行下去的必要條件。水解酸化工藝可以從有機(jī)物的厭氧分解過(guò)程的分析得出。有機(jī)物的厭氧分解一般可以分解為三個(gè)階段，第一階段是由兼性細(xì)菌產(chǎn)生的水解酶類(lèi)將大分子物質(zhì)或不溶性物質(zhì)水解成低分子可溶性的有機(jī)物，這一階段主要是促使

3、有機(jī)物增加溶解性。第二階段為產(chǎn)酸和脫氫階段。它把水解形成的溶性小分子由產(chǎn)酸菌氧化成為低分子的有機(jī)酸等，并合成新的細(xì)胞物質(zhì)。第三階段是由產(chǎn)甲烷細(xì)菌把第二階段的產(chǎn)物進(jìn)一步氧化成甲烷、二氧化碳等，并合成新的細(xì)胞物質(zhì)。難降解的有機(jī)化合物通常都是一些大分子的有機(jī)化合物、纖維素等，這類(lèi)污染物的降解首先要經(jīng)過(guò)水解過(guò)程，而好氧微生物的水解能力很弱，致使有機(jī)物降解緩慢。1厭氧生物處理恰恰利用了水解酸化階段，使一些難降解的物質(zhì)得到降解。只要適應(yīng)水解酸化的微生物菌群生成，就可以使一些難降解的物質(zhì)得到降解。1967年，人們發(fā)現(xiàn)氯代烴在厭氧條件下可以脫氯而分解為較易生物降解的中間體。2在水解和酸化階段，主要微生物為水解

4、菌和產(chǎn)酸菌，他們均為兼性細(xì)菌，利用水解菌和產(chǎn)酸菌，將大分子、難降解的有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，改善廢水的可生化性，為后續(xù)處理創(chuàng)造有利條件。uasb裝置及其工藝簡(jiǎn)介：uasb由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過(guò)程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分

5、離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過(guò)水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。升流式厭氧污泥床uasb( up-flow anaerobic sludge bed，注：以下簡(jiǎn)稱(chēng)uasb）工藝由于具有厭氧過(guò)濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn)，作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源沼氣的一項(xiàng)技術(shù)。1971年荷蘭瓦格寧根（wageningen）農(nóng)業(yè)大學(xué)拉丁格（let

6、tinga）教授通過(guò)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用重力場(chǎng)對(duì)不同密度物質(zhì)作用的差異，發(fā)明了三相分離器。使活性污泥停留時(shí)間與廢水停留時(shí)間分離，形成了上流式厭氧污泥床（uasb）反應(yīng)器的雛型。1974年荷蘭csm公司在其6m3反應(yīng)器處理甜菜制糖廢水時(shí)，發(fā)現(xiàn)了活性污泥自身固定化機(jī)制形成的生物聚體結(jié)構(gòu)，即顆粒污泥（granular sludge）。顆粒污泥的出現(xiàn)，不僅促進(jìn)了以u(píng)asb為代表的第二代厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用和發(fā)展，而且還為第三代厭氧反應(yīng)器的誕生奠定了基礎(chǔ)。uasb工藝對(duì)于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng)，且其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)也相對(duì)較低，技術(shù)已經(jīng)成熟，正日益受到污水處理業(yè)界的重視，得到廣泛的歡迎和

7、應(yīng)用。cod測(cè)定裝置：具有密封的加熱管-500ml,錐形瓶-150ml，酸式滴定管-25ml，恒溫定時(shí)加熱裝置。cod測(cè)定試劑： 消解液：稱(chēng)取9.8g重鉻酸鉀。50.0g硫酸鋁鉀，10.0g鉬酸銨，溶解于500ml水中，加入200ml濃硫酸，冷卻后移至1000ml容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線(xiàn)。該溶液的重鉻酸鉀濃度約為0.4mol/l ag2so4-h2so4催化劑：稱(chēng)取8.8g分析純ag2so4，溶解于1000ml的濃硫酸中。 掩蔽劑：稱(chēng)取10.0g分析純h2so4，溶解于100ml 10%硫酸中。二、測(cè)量方法廢水的測(cè)定指標(biāo)：sbr：進(jìn)出水的cod，進(jìn)出水的氨氮，ph，do，sv30活性炭吸附：進(jìn)

8、出水的cod，進(jìn)出水的氨氮，phuasb：進(jìn)出水的cod，ph，氣體成分及其含量，出水vfa測(cè)量方法及其原理：cod的測(cè)定：（分光光度法）該方法是在重絡(luò)酸鉀-硫酸消解體系中加入助催化劑硫酸鉀與鉬酸銨。同時(shí)密封消解過(guò)程是在加壓下進(jìn)行的，因此大大縮減了消解的時(shí)間。消解后測(cè)定化學(xué)需氧量的方法，既可以采用滴定法也可以采用光度法。水樣的采集與保存水樣采集后，應(yīng)加入硫酸將ph調(diào)至2,以控制微生物活動(dòng)。樣品應(yīng)盡快分析，必要時(shí)應(yīng)在4。c冷藏保存，并在48h內(nèi)測(cè)定。使用的范圍該方法可以測(cè)定地表水，生活污水，工業(yè)廢水（包括高鹽廢水）的化學(xué)需氧量。水樣因其化學(xué)需氧量值的有高有低，因此在消解時(shí)應(yīng)選擇不同濃度的重鉻酸鉀

9、消解液進(jìn)行消解。步驟準(zhǔn)確吸取3.00水樣，置于50ml具密封塞的加熱管中，加入1ml掩蔽劑和3ml消化液和5ml催化劑，旋緊密封蓋子，依次將消化管插入已經(jīng)到達(dá)165度的cod消解裝置恒溫體孔中，定時(shí)定溫進(jìn)行催化消解工作。當(dāng)定時(shí)器發(fā)出呼叫信號(hào)時(shí)，整個(gè)消解過(guò)程完畢，將消解管按順序從裝置中取出，冷卻后用滴定法測(cè)出cod值。將樣液轉(zhuǎn)移到150ml錐形瓶中，用20ml蒸餾水分三次沖洗消化管沖洗進(jìn)入錐形瓶中，加入2-3滴試亞鐵靈指示劑用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，溶液顏色由黃色經(jīng)藍(lán)綠色至紅褐色即為終點(diǎn)，記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，算出cod的值codcr=（v0-v1）c81000/v2v0 空白消耗硫酸亞

10、鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液用量v1 水樣消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液用量v2 水樣的體積（ml）c 硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mol/l）8 氧摩爾質(zhì)量（g/mol）ph的測(cè)定按照ph計(jì)說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行操作，啟動(dòng)儀器，預(yù)熱10min。ph計(jì)校正：依次用上述三種標(biāo)準(zhǔn)溶液校正儀器。將電極和塑料杯用水沖洗干凈后，再用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液沖洗2-3次，用濾紙吸干。注入70ml標(biāo)準(zhǔn)溶液于塑料杯中，插入電極，校正儀器刻度。樣品的測(cè)定：小心移開(kāi)校正液，先用水沖洗電極。在樣品中插入電極，測(cè)定樣品的ph，測(cè)完后將電極和塑料杯沖洗干凈。vfa的測(cè)定按照氣相色譜儀的操作要求進(jìn)行操作，依次打開(kāi)氮?dú)?、空氣和氫氣源，啟?dòng)儀器，預(yù)熱30min。儀器工

11、作條件如下：fid檢測(cè)器，檢測(cè)器和汽化室溫度均為250，柱室采用程序升溫，初始溫度為120，停留3min后以10/min的速度升至180，并在該溫度下停留2min，載氣使用空氣、氮?dú)夂蜌錃狻Ｋ畼拥奶幚恚河?ml離心管取適量反應(yīng)器出水水樣，在1400r/min下離心10min后，取上清液加入等量甲酸酸化，然后經(jīng)0.45m微孔濾膜過(guò)濾。樣品的測(cè)定：用10m進(jìn)樣器取1l水樣按照儀器的操作要求進(jìn)行樣品的測(cè)定。甲烷含量的測(cè)定利用氣相色譜儀分析產(chǎn)氣中的甲烷含量，儀器工作條件如下：tcd檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度60，汽化室60，柱室溫度40，橋流90ma，高壓氬作載氣。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄及分析標(biāo)準(zhǔn)氣體實(shí)驗(yàn)結(jié)果：樣品

12、的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄：vfa結(jié)果記錄：cod滴定：（ph=7.0）空白：vo=2.60 v=9.50 v=6.9進(jìn)水: vo =3.11 v=10.85 v=7.74出水：vo =1.00 v=7.20 v=6.20氣體含量：樣品：前峰142 后峰400 標(biāo)樣：前峰1440 后峰335cod滴定：（ph=7.11）進(jìn)水3520 出水125空白：vo=12.95 v=19.82 v=6.87進(jìn)水: vo =8.25 v=13.80 v=5.55出水：vo =2.70 v=9.10 v=6.40氣體含量：樣品：前峰494 后峰339 標(biāo)樣：前峰1374后峰317cod滴定：（ph=7.14）空白：vo=

13、9.47 v=15.01 v=5.54進(jìn)水: vo =4.52 v=9.47 v=4.95出水：vo =15.01 v=20.09 v=5.08氣體含量：樣品：前峰336 后峰603 標(biāo)樣：前峰1819后峰412cod滴定：（ph=7.12）空白：vo=10.70 v=16.20 v=5.50進(jìn)水: vo =8.10 v=12.90 v=4.80出水：vo =13.00 v=17.70 v=4.70氣體含量：樣品：前峰336 后峰603 標(biāo)樣：前峰1819后峰412四、結(jié)論水解酸化法的主要優(yōu)點(diǎn)如下。（1） 水解酸化工藝能將污水中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。小分

14、子有機(jī)物易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入菌體內(nèi)進(jìn)行生化代謝，使后續(xù)的好氧單元或厭氧單元以較少的能耗和較短的停留時(shí)間得到處理。（2） 停留時(shí)間短，占地面積小，工程投資少。水解酸化工藝停留時(shí)間一般在310h不等，要根據(jù)污水的溫度和污水中有機(jī)物的可生化性而定。在污水處理工程中常把調(diào)節(jié)池用，節(jié)約占地，減少工程投資。（3） 抗沖擊負(fù)荷，防止好氧工段的污泥膨脹。（4） 具有脫磷除氮作用，同時(shí)節(jié)約能耗。然而，水解酸化工藝只是利用兼性厭氧菌對(duì)有機(jī)物進(jìn)行初級(jí)分解，后續(xù)必須通過(guò)厭氧甲烷發(fā)酵和好氧處理才能使有機(jī)物礦化穩(wěn)定。水解酸化codcr的去除率也較低，一般情況下cod的去除率在30%40%之間。ab法利用活性污泥的吸附性能，c

15、od的去除率可達(dá)50%60%之間。 水解是指有機(jī)物進(jìn)入微生物細(xì)胞前、在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。微生物通過(guò)釋放胞外自由酶或連接在細(xì)胞外壁上的固定酶來(lái)完成生物催化反應(yīng)。 酸化是一類(lèi)典型的發(fā)酵過(guò)程，微生物的代謝產(chǎn)物主要是各種有機(jī)酸。 從機(jī)理上講，水解和酸化是厭氧消化過(guò)程的兩個(gè)階段，但不同的工藝水解酸化的處理目的不同。水解酸化-好氧生物處理工藝中的水解目的主要是將原有廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是工業(yè)廢水，主要將其中難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧處理?？紤]到后續(xù)好氧處理的能耗問(wèn)題，水解主要用于低濃度難降解廢水的預(yù)處理。混合厭氧消化工藝

16、中的水解酸化的目的是為混合厭氧消化過(guò)程的甲烷發(fā)酵提供底物。而兩相厭氧消化工藝中的產(chǎn)酸相是將混合厭氧消化中的產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分開(kāi)，以創(chuàng)造各自的最佳環(huán)境。 一、厭氧生化處理的概述 廢水厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧的條件下通過(guò)厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過(guò)程。 厭氧生化處理過(guò)程：高分子有機(jī)物的厭氧降解過(guò)程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。 1、水解階段 水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。 2、發(fā)酵（或酸化）階段 發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體

17、的生物降解過(guò)程，在此過(guò)程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過(guò)程也稱(chēng)為酸化。 3、產(chǎn)乙酸階段 在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。 4、甲烷階段 這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。 二、水解酸化分析 高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過(guò)細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)谒怆A段被細(xì)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，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利

18、用。水解過(guò)程通常較緩慢，多種因素如溫度、有機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。 酸化階段，上述小分子的化合物在酸化菌的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類(lèi)、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類(lèi)和參與酸化的微生物種群。 水解階段是大分子有機(jī)物降解的必經(jīng)過(guò)程，大分子有機(jī)想要被微生物所利用，必須先水解為小分子有機(jī)物，這樣才能進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)進(jìn)一步降解。酸化階段是有機(jī)

19、物降解的提速過(guò)程，因?yàn)樗鼘⑺夂蟮男》肿佑袡C(jī)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這也是為何在實(shí)際的工業(yè)廢水處理工程中，水解酸化往往作為預(yù)處理單元的原因。 兩點(diǎn)普遍認(rèn)同的作用： 1、提高廢水可生化性：能將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子。 2、去除廢水中的cod：既然是異養(yǎng)型微生物細(xì)菌，那么就必須從環(huán)境中汲取養(yǎng)分，所以必定有部分有機(jī)物降解合成自身細(xì)胞。五、個(gè)人總結(jié)水解酸化主要用于有機(jī)物濃度較高、ss較高的污水處理工藝，是一個(gè)比較重要的工藝。如果后級(jí)接入uasb工藝，可以大大提高uasb的容積負(fù)荷，提高去除效率。水中有機(jī)物為復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，水解酸化菌利用h2o電離的h+和-oh將有機(jī)物分子中的c-c打開(kāi)，一端加入h+，一端加入-oh，可以將長(zhǎng)鏈水解為短鏈、支鏈成直鏈、環(huán)狀結(jié)構(gòu)成直鏈或支鏈，提高污水的可生化性。水中ss高時(shí)，水解菌通過(guò)胞外粘膜將其捕捉，用外酶水解成分子斷片再進(jìn)入胞內(nèi)代謝，不完全的