(1) 1 mol的CH3COCOOH 分裂成各1mol的CH3COOH和HCOOH。HCOOH 在脱氢酶的作用下氧化成H2和CO2。其反应式为:
CH3COCOOH+H2O? CH3COOH+HCOOH (1)
HCOOH? H2+CO2 (2)
参与这一反应过程的微生物主要有:Escherichia, Enterobacter, Proteus 菌属,及Aeromonas, Beneckea, Photobacterium菌属的一部分。
(2) CH3COCOOH 直接降解为CH3COOH和H2、CO2。其反应式为:
CH3COCOOH+H2O? CH3COOH+H2+CO2 (3)
参与这一反应过程的微生物属于产芽孢菌,如:Clostridium, Bacillus等。这类微生物也能使丙、丁、乳酸和醇类脱氢氧化。
糖类脱氢发酵的总反应式为:
C6H12O6+2H2O? 2CH3COOH+4H2+2CO2 (4)
从(4)式可算出,1 mol C6H12O6降解为CH3COOH,需氧量降低33%,如扣除排泥带走的氧当量,则削减的耗氧量约50%。这条发酵途径的结果与实践中厌氧稳定削减的曝气耗氧量相近。
3 影响厌氧稳定的因素
影响厌氧稳定的因素主要有:原水含糖比、原水有机物浓度、MCRT、F/M、MLVSS等。
3.1 原水含糖比
发酵反应的对象是糖类等复杂的有机物,原水含糖比对厌氧稳定的影响最大。Randall等在其第二项研究中,曾以乙酸取代葡萄糖为基质,结果引起厌氧稳定效果的急剧下降。在MCRT为3天时,削减的曝气耗氧量接近于零。
3.2 原水有机物浓度
Randall等[1]在研究中发现,原水有机物浓度也对厌氧稳定效果产生重大的影响。应用相对较稀的腐化池出水作试验,当原水COD<190 mg/L时,厌氧稳定效果接近于零。但随着原水COD的提高而直线上升。
3.3 MCRT、F/M、MLVSS
这是三项互相关联的影响因素。Randall等[1]在第四项研究中,将MCRT由5天提高到15天时,厌氧稳定削减的曝气耗量由8%~18%上升至12%~27%,升幅达50%。而与此相应的是:MLVSS由1000mg/L上升至2000mg/L,F/M由0.2kgCOD/kg MLVSS降低至0.1mgCOD /kg MLVSS。结果提示,过低的MCRT将导致MLVSS下降、F/M上升,从而削弱厌氧稳定效果。
4 结束语
厌氧稳定是由一类非贮磷菌属的兼性厌氧菌发酵反应的结果,是一种脱氢氧化行为。厌氧稳定削减的曝气耗氧量可达20%~30%。厌氧稳定对含糖比大,有机物浓度高的污水较为合适。从削减曝气耗氧量的角度出发,厌氧稳定应是一个有利于产生并释放H2和CO2的过程,这个过程应促进NAD的再氧化并避免降解产物的还原。然而,迄今为止,有关厌氧稳定的理论知识仍相当贫乏,实践经验更是不足。如何优化筛选参与厌氧稳定的微生物,如何优化厌氧稳定的运行条件,如何将厌氧稳定与除氮、磷作用有机结合等一系列课题,都有待今后研究和探讨。
参考文献
1 Randall C W et al. The case for anaerobic reduction of oxygen requirements in biological phosphorus removal systems. Water Environment Research,1992, 64(6):824~833
2 王凯军,等.低能耗城市污水处理工艺研究.中国给水排水,1998(5)
3 McClintock S A et al. Effects of temperature and mean cell residence time on biological nutrient removal processes. Water Envionment Research, 1993, 65 (2),110~118
4 Jakub S C et al. Competition between poly-p and non poly -p bacteria in an enhanced phosphate removal system. Water Envinment Research, 1993, 65(3):690~692.