温度突变对厌氧消化的影响
将培养厌氧微生物的反应温度改变为其他温度时,对有机物的降解速率或者是产气速率的变化情况,下面将介绍温度突变对厌氧消化过程的影响。
厌氧微生物在每一个温度区间,随温度上升,生长速率逐渐上升并达到最大值,相应的温度为细菌的最适生长温度,过此温度后细菌生长速率迅速下降。在每个区间的上限,细菌的死亡速率已开始超过细菌的增殖速率。温度高出细菌的生长温度的上限,将导致细菌死亡,如果温度过高或持续时间足够长,当温度恢复后,细胞(或污泥 )的活性也不能恢复。而当温度下降并低于温度范围的下限,从整体上讲,细菌不会死亡,而只是逐渐停止或减弱其代谢活动,菌种处于休眠状态,其生命力可维持相当长的时间。当温度上升至其原来生长温度时,细胞(或污泥
) 活性能很快恢复。 因此温度超过上限会引起严重问题。但温度下降则一般引起细胞活力下降,如果相应降低反反应器负荷或停止进液,则不会发生严重问题,一日温度恢复正常,反应器运行可很快恢复正常。
厌氧消化对温度的敏感程度随负荷的增加而增加,温度影响基质去除率这一点对应用厌氧工艺是很重要的。因此当反应器在较高负荷下运行时,应特别注意控制温,而在较低负荷下运行时,温度对运行效果的影响有时并不是十分严重。其他一些常数,如比增长速率(k) 、自分解速率、产率系数和饱和常数(Ks) 等也与温度有关。丙酸盐的情况降解也被证明对温度相当敏感(vanLier,1996) 。Kelly 和Switzenbaum在1984年研究中温膨胀床反应器处理乳清废水,当水力停留时间维持不变,有机负荷为 10kg/(m3 ·d)时,温度的变化对COD的处理影响不大。这因为在较高的温度下附着生长的生物体浓度的增加补偿了温度变化的影响。研究发现活化能为 8.4~12.6kJ/mol 。Q1o值(温度每增加10 ℃生物活性速率比 )为12。VandenBerg 在1976 年的研究中曾经发现温度明显影响乙酸盐转化速率。利用乙酸盐的产甲烷作用的最佳温度为40~45℃。尽管温度降低到 10℃仍可以测出有甲烷生成,但 1~2d后则观察不到乙酸盐的转化。Dold等在 1987年报道用苹果汁做试验时温度降低 5℃,生物活性降低 34%,这相当于 Henze-Harremoes系数为 0.1。温度降低对有机负荷率也有同样程度的降低。在Dold 等的研究中温度为25℃和 30℃时的最大负荷率分别为29kg/(m3 ·d)和 44kg/(m3·d) 。Pavlostathis和 Giraldo-Gomez(1991)指出所观察到的基质利用速率依赖于温度是与催化反应中传质限制有关。一个基本的观念是与生物反应相比,溶质扩散和对流迁移受温度的影响要轻微。