VFA在厌氧工艺中的应用

VFA(挥发性酸)在工业厌氧系统过程中的应用

一、厌氧工艺分类

在工业生产中处理有机物含量高的废水一般采用厌氧废水工艺,根据最终目标不同又可分为两大类:

——以产沼气为目的发酵厌氧工艺——

——以降低有机物的废水处理工艺——

二、厌氧反应原理

厌氧反应过程大致如下:

水解--有机物/细胞被分解成可溶性形式

产酸--可溶性有机分子被产酸细菌转化为VFA

产乙酸--VFA进一步分解,主要为乙酸(步骤2和步骤3统称为发酵)

产甲烷--在产甲烷菌的作用下,VFA和H2转化为CH4(沼气)和CO2

三、厌氧难题-酸化

在厌氧过程中我们最怕碰到的麻烦之一就是:酸化,那么什么是酸化?在厌氧反应器中pH过低并长时间持续下,会导致产甲烷菌活力丧失,而产乙酸菌大量繁殖,引起反应系统的“酸化”,严重酸化发生后,反应系统难以恢复至原有状态(www.tuhou.net)。

四、厌氧VFA/PH监测

*****厌氧消化过程中:VFA是关键指标

VFA =短链酸,包括乙酸,丁酸,甲酸,丙酸……

甲烷生成的重要的中间产物

影响负荷、效率和过程的操作稳定性

VFA的堆积对生物培养物是有毒性的,这是由于不可避免的pH下降,特别是对于产甲烷细菌(活跃在很窄的pH范围内)

C6H12O6xCH3COOH + ... CH3COO-+ H+ GLUCOSE ACETIC ACID pH

为什么pH不是关键的过程指标?

过程控制策略经常关注厌氧消化过程的pH值是否在安全范围之内(6.5~7.5)

但是: pH 不是唯一的失败指示,因为高缓冲能力将容纳VFA的大量累积。

结论:需要测量pH,但不是一个关键的过程参数

五、其他参数

碱度(ALK)

厌氧处理系统中,较强的酸碱缓冲体系能够降低系统pH的变化幅度,当废水中的pH发生变化时,这些酸碱对的浓度也会发生相应的变化。

理论上,总碱度将包括水中的[HS-]、[CO32-]、[NH3]、[HCO3-]、[Ac-]、[OH-]和[S2-]等,常称之为“挥发性酸碱度”,也称“ALK”,因为一般厌氧体系的pH值为6.0~8.0,上述致碱物质中的[OH-]和[S2-]的浓度会相对较小,可以忽略不计。

酸化度(VFA/COD)

在厌氧工艺的研究中,将酸化度(VFA/COD)作为废水酸化程度的指标,但查阅相应的厌氧处理技术资料后发现,明确提出将酸化度(VFA/COD)作为厌氧反应器进水的一项重要水质指标的并不多。

VFA/ALK

VFA表示厌氧处理系统内的挥发性酸的含量,ALK则表示厌氧处理系统内的碱度。厌氧消化系统正常运行时,VFA一般在50~2500mg/L之间,ALK一般在1000~5000mg/L(以CaCO3计)之间,必须维持碱度和挥发性有机酸浓度之间的平衡,才能保持消化液pH值在6.5~7.5的范围内。

VFA/ALK反映了厌氧处理系统内的中间代谢产物的积累程度,正常运行的厌氧处理装置的VFA/ALK一般在0.3以下。如果VFA/ALK突然升高,往往表明中间代谢产物不能被甲烷及时分解利用,即系统已经出现异常,需要采取措施进行解决。

如果VFA/ALK刚刚超过0.3,在一定时间内,还不不会导致pH下降,还有时间分析造成VFA/ALK升高的原因以进行控制;如果VFA/ALK超过0.5,沼气中CO2含量开始升高,如果不及时采取措施控制,会很快导致pH下降,使甲烷菌的活动受到抑制;如果VFA/ALK超过0.8,厌氧反应器内pH开始下降,沼气中甲烷的含量往往只有42%~45%,沼气不能燃烧;如果pH持续下降到5以下,甲烷菌将全部失去活性,需要重新培养厌氧污泥。

作者:

上海禹利环境科技有限公司

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