影响厌氧工艺运行的因素

厌氧过程有效大于2的函数温度范围:中温范围为85-100°F(29-38°C),热范围为120-135°F(49-57°C)。虽然在嗜热范围内反应速率要大得多,但保持较高的温度通常在经济上是不合理的。

甲烷生物在pH值6.6-7.6范围内发挥作用,最佳pH值接近7.0。当生成酸的速率超过分解成甲烷的速率时,pH值下降,产气量下降,CO2含量增加,过程不平衡。因此,pH值控制对于确保高甲烷产量至关重要。根据德国文献,厌氧微生物的耐受pH范围在6.8 - 7.5之间。这意味着厌氧生物群落是非常ph特异性的[38]。

关于初始浓度对厌氧降解的影响,对稀释橄榄油厂废水进行了初步实验室和中试试验

(OME)[44]表明厌氧接触过程在35°C和低于4kg COD/m3-day的有机负荷下,能够提供较高的有机去除率(80-85%);然而,特别是在饲料浓度高时,由于物质的抑制作用,该过程被证明是不稳定的

好氧和无氧处理
图6厌氧-好氧处理方法。

比如多酚类。此外,还需要添加碱性来中和酸性,添加氨来提供细胞生物合成所需的氮。

为了克服这些困难,提高工艺效率和稳定性,基本上可以采用两种方法:(a)接触生物反应器中OME与污水污泥的联合处理;(b)在高速率生物反应器中使用更稀释的OME(如UASB反应器而且固定床过滤器)。

在第一种方法中,传统的消化器可以装满浓缩的可溶性废物,如OME,但仍能令人满意地运行。此外,氨和缓冲液等营养物质是通过降解污泥中的蛋白质物质提供的。在此基础上,实验室规模实验[45]表明,在35°C和4.2 kg COD/m3-day的有机负荷(66%来自污水污泥,34%来自OME)下,COD和VSS的去除率分别为65%和37%。由于多酚的抑制作用,OME的添加量增加导致了过程的不平衡。这种基于OME和污水污泥组合厌氧接触消化的方法,似乎只适用于OME污染负荷低于生活污水负荷的地区。在这方面,值得考虑的是橄榄枝期间油磨季节,OME污染大大超过生活污水[23]。

第二种方法基于高速率生物反应器,在UASB反应器上进行实验[46,47],结果表明,在37℃,有机负荷12-18 kg COD/m3-day范围内,采用1:8 ~ 1:5的稀释倍数(OME:自来水;稀释后的OME初始浓度在11-19克COD/L范围内)。使用后得到的结果稍不满意厌氧过滤器填充大网状聚氨酯泡沫[45]。

重要的是要注意固定产甲烷菌可降低酚类化合物的毒性。另一个中试规模的厌氧-有氧治疗将OME与定居生活废水[48]混合,在稀释比为1:60 ~ 1:100的条件下,最终COD浓度约为160 mg/L,对应OME和生活废水的COD负荷比分别为3:1。这一比例是典型的那些高密度的地方橄榄油作坊.然而,除了稀释比要求较高的值外,最终出水在颜色和氮[23]方面不符合法律要求。

上述数据清楚地表明,在OME的处理中,即使使用最合适的技术,即厌氧消化,也很难达到整个地中海地区国家法规所要求的处理效率。特别是,甲烷生成(代表可溶性化合物厌氧消化的极限步骤)受到挥发性脂肪酸(VFAs)积聚和/或OME中高浓度酚类化合物和/或油酸存在的抑制作用的严重阻碍。对于苯酚,1.25 g/L可使乙酰化产甲烷菌[49]活性降低50%。至于油酸,据报道5 mM对产甲烷细菌[50]有毒性。

读者可参考以下的个案研究V,以更好地了解有关的OME中所含主要化合物的生物降解机制pH值、温度,流出物的初始浓度,特别是OME厌氧消化中发生的两个连续部分阶段的相互一致性,acidogenesis,和产甲烷作用。

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