厭氧生物處理的緩沖體系

由于在厭氧生物處理過程中像碳水化合物這樣的未經(jīng)酸化的污染物可以轉(zhuǎn)化為VFA因此廢水中需要具有一定的pH值緩沖能力。厭氧體系pH值的穩(wěn)定性實際上取決于反應(yīng)器內(nèi)的緩沖能力。

厭氧消化過程中的混合液含有多種成分的物質(zhì)，特別是一些弱酸弱堿鹽類的物質(zhì)，進而使反應(yīng)器成為一個酸堿緩沖器。例如厭氧消化過程中的產(chǎn)酸產(chǎn)甲烷形成的CO2或者 HCOJ，能夠中和廢水中突然出現(xiàn)的強堿物質(zhì)，使混合液的pH值不會出現(xiàn)急劇增加的現(xiàn)象，減少了pH值不穩(wěn)定而帶來的風(fēng)險。厭氧消化過程中產(chǎn)酸是主要的反應(yīng)，因此，對pH值的穩(wěn)定性應(yīng)該受到重視。

一般情況下，pH值的下降應(yīng)加以警惕。消化液中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)主要為揮發(fā)性脂肪酸和溶解的碳酸。揮發(fā)性脂肪酸的絕大多數(shù)為乙酸、丙酸和丁酸。它們的電離常數(shù)比較接近，產(chǎn)生的pH效應(yīng)相差不大。所有揮發(fā)性脂肪酸的pH值大約為4.8，雖然他們也是弱酸，但他們不能為產(chǎn)甲烷菌提供合適的緩沖范圍。厭氧處理過程需要更弱的酸。當(dāng)以強堿中和時，碳酸產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的碳酸氫鹽緩沖液。碳酸氫鹽既可以存在于原來的廢水中也可以通過蛋白質(zhì)或氨基酸降解形成H而產(chǎn)生。如果由原廢水和原廢水的降解中不能形成碳酸氫鹽經(jīng)沖液，那么就應(yīng)當(dāng)向厭氧系統(tǒng)添加。此外，消化液中存在的HS和HPO等酸物質(zhì)因度不大，又是弱酸，對p?；褐行纬傻膲A性物質(zhì)主要是氨氮。它是蛋質(zhì)、氨基酸等含氮物質(zhì)在發(fā)酵細菌脫氨基作用下而形成的。它在酸性條件下多以NH形式存在，而性條件下多以H器的總氨濃度以50~200mg/L為宜，一般不宜超過1000mg/L。

厭氧生物處理所產(chǎn)生的酸堿物質(zhì)具有如下的電離平衡:

CHCOOHCHCO-+H+

CHCHCOOHCHCHC-+H+ CHCHCHCOHCHCHCHCO-+H+ CO2+H?O>H?COHc+H+

NH+H2ONH++OH

當(dāng)產(chǎn)酸過程比產(chǎn)甲烷占有較大優(yōu)勢時，如果廢水沒有足夠的緩沖能力就會產(chǎn)生嚴(yán)重的問題。所有過剩的VFA應(yīng)當(dāng)被中和，同時，為防止反應(yīng)器內(nèi)局部酸的大量積累，良好的混合也是需要的。實際上，pH值突然變化的概率非常小，因為廢水厭氧處理一般能產(chǎn)生足夠的 COz，這些二氧化碳可以中和強堿離子。僅在某些特別情況下，pH值才會升高到危險程度。例如pH值中性的甲酸鹽廢水或中性的甲酸、乙酸混合廢水進行處理時，pH值可能會上升過高。比較常見的是pH緩沖溶液，一個pH值被緩沖在某一特定值的溶液，它既含有能與加到溶液中的堿相作用的酸，又含有能與加到溶液中的酸相作用的堿。

弱酸可以提供甲烷菌所需要的足夠的緩沖能力。弱酸在高的pH值下能表現(xiàn)出緩沖性能。也就是弱酸(HA)在水溶液中依下式離解:

H?O+HAH3O++A-K=[HO+][A-]/HAT

式中，K1為離解常數(shù)。對上式取對數(shù)可得到:

pH=pK1+1g[A-7/THA7

**的緩沖能力是當(dāng)[A]=[HA]時，這時加入一定量的強酸或強堿時，pH值的化最小。顯而易見，緩沖物量的多少決定緩沖能力。