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对于生物除磷以及反硝化过程,VFA的存在是反应正常进行的一个重要条件。提高低脂肪酸含量的一个有效方法是对初沉污泥进行水解和酸化。经过水解酸化,初沉污泥中的一部分碳水化合物、蛋白质和类脂(长碳链)等将转化为简单的脂肪酸如醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐等。这些溶解性的水解产物是生物除磷和反硝化过程的良好底物。
水解反应可在以下条件下发生:
1、厌氧条件下进行生物水解;
2、强酸和强碱以及高温条件下的化学水解;
3、在250℃、5~10个大气压力条件下的物理-化学水解;
4、复合的生物和化学水解。
基于以上研究发现,由于水解产物量在一定的条件下,物理和化学方法要比生物方法消耗更多的能源和化学试剂,所以对于城市污水处理而言采用生物方法是经济可行的,而且现在研究的重点也是选择生物水解和酸化。
在理论上,初沉污泥的水解和酸化可以在现有的处理单元中进行。然而在主流工艺和侧流工艺中发生的水解反应还有所不同。对于主流工艺,可以在两个主要构筑物中进行:
在初沉池中。在初沉淀池中可以增加污泥层高度来进行水解。由于初沉池污泥的循环,短链脂肪酸进入到水相中(沉淀后的污水);
(2)在位于初沉池前或位于初沉污泥线中的独立的反应器(发酵池)。通过初沉池,能够增加沉淀后污水中的低级挥发性有机酸含量。
图(1)主流液中污水和初沉污泥的预处理,带有或不带有单独
的发酵罐;(2)在侧流中经过浓缩池,与循环复合或不复合;(3)在侧流中利用一个单独的发酵罐,与循环复合或不复合
PS=初沉池,TH=浓缩池,FER=发酵罐
这些主流工艺的方法增加了暴雨天污泥被冲失的可能性,从而对其他处理工艺产生不利影响。对于侧流工艺,可以在两个主要构筑物中进行:
(1)初沉污泥浓缩池。在传统的浓缩池中,初沉污泥的停留时间大约为2~4天,这在理论上对于获得一定程度的水解和酸化是足够的。然而,当不进行污泥回流或未冲洗污泥床以将水解产物冲洗到水相中时,VFA产量较低。
(2)独立的泥水分离水解复合反应器。在这样的构筑物中,有可能在较高的、更加适宜的温度下进行水解反应。水解后的污泥采用重力或机械浓缩(离心机或带式压滤机)的方法与水进行分离。分离后的滤液和浓缩液加入到进水或直接进入厌氧池。