長期以來，好氧生物處理技術(shù)在污水處理領(lǐng)域一直占據(jù)著重要地位。但近年來，隨著越來越多的合成有機物和有毒有害化學物質(zhì)的出現(xiàn)，污水處理，尤其是工業(yè)污水的處理難度越來越大，傳統(tǒng)的好氧生物處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足需要。而且好氧工藝運行費用高，剩余污泥的處理或處置一直是個難題。水解酸化技術(shù)以其高效、低耗、低投資的特點逐漸成為人們關(guān)注的焦點。

顧名思義，水解酸化具有水解酸化的特點。水解是指大分子有機物在被微生物利用之前，在細胞外降解為小分子有機物的生化反應(yīng)。它是酸化有機物降解的加速過程，因為它進一步將水解的小分子有機物轉(zhuǎn)化為簡單化合物并分泌到細胞外。在污水處理工藝中，通過水解酸化過程中的高污泥濃度和厭氧環(huán)境，實現(xiàn)污水中難降解有機物的分解和去除，降低處理成本，提高處理效率。

一、水解酸化工藝的原理

有機物厭氧生物降解過程可分為四個階段:一是水解階段，微生物通過釋放胞外游離酶或附著在細胞外壁的固定化酶完成生物催化氧化反應(yīng)；二是發(fā)酵(或酸化)階段，酸化細菌將這些小分子轉(zhuǎn)化為更簡單的化合物并分泌到細胞外，主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸等。第三階段是乙酸生產(chǎn)，即前一階段的產(chǎn)物進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸和新的細胞物質(zhì)；第四階段是產(chǎn)甲烷，即前一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質(zhì)。

水解酸化工藝是一種兼顧產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)酸菌生長速度不同，在反應(yīng)時間較短的厭氧處理第一、二階段控制厭氧處理的工藝，即在大量水解菌和酸化菌的作用下，將不溶性有機物水解為可溶性有機物，將難以生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)，從而提高有機廢水的可生化性，為后續(xù)處理打下良好基礎(chǔ)。

二、水解酸化工藝的特點

水解酸化工藝具有突出的特點:

①水解酸化階段的產(chǎn)物主要是小分子有機物，具有良好的可生物降解性，為好氧工藝提供了良好的進水水質(zhì)條件，提高了好氧處理的效率。同時利用產(chǎn)酸菌種類多、繁殖速度快、對環(huán)境條件適應(yīng)性強等特點，簡化操作條件的控制，減小設(shè)備體積，減少后續(xù)處理的反應(yīng)時間和能耗。

②厭氧工藝的污泥產(chǎn)量遠低于好氧工藝(僅為好氧工藝的1/10-1/6)，且礦化度高，易于處理。同時，后續(xù)好氧處理產(chǎn)生的剩余污泥可在必要時回流至厭氧段，增加厭氧段的污泥濃度，降低污泥處理量；

③厭氧處理去除廢水中的有機物，可以降低好氧階段的需氧量，節(jié)省整個工藝的運行費用。不需要密閉的罐體和水氣固三相分離器，水解酸化階段反應(yīng)迅速，水解池體積小，降低了工程成本；

④水解酸化控制在第二階段厭氧消化完成之前，所以出水沒有厭氧發(fā)酵的臭味，可以改善污水處理廠的環(huán)境；

⑤水解酸化池抗沖擊負荷能力強，能起到很好的緩沖作用；水解酸化池具有水力停留時間短、建設(shè)費用低、運行費用低、動力消耗低、污泥水解率高等優(yōu)點，可減少脫水機運行時間，降低能耗。因此，水解酸化池的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性遠遠優(yōu)于其他工藝。

三。影響水解和酸化的因素

水解酸化過程受多種因素影響，包括污水的成分、水力停留時間、營養(yǎng)物質(zhì)、pH值、溫度、粒徑和污泥濃度等，因此選擇合適的運行參數(shù)對保證處理效果至關(guān)重要。

3.1污水的成分

在相同條件下，相對分子量越高，分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，水解酸化越困難，水解率越低。比如糖類有機物比蛋白質(zhì)和月芝更容易水解，單糖比多糖更容易水解，直鏈比支鏈更容易水解。

3.2水力停留時間

不同水解底物的水解難度不同，反應(yīng)器的水力停留時間也不同。因此，水力停留時間的取值應(yīng)根據(jù)同類型工程經(jīng)驗數(shù)據(jù)，或通過小型或中試試驗確定。對于同一類型的廢水，水力停留時間越長，水解物與水解微生物的接觸時間越長，水解程度越完全。但當超過一定限度時，COD去除率沒有明顯變化。這是因為在一定程度上，水解酸化主要是改變有機物的形態(tài)，即溶解態(tài)COD濃度會更高，但對總COD濃度的變化影響不大。因此，在實際工程建設(shè)中，應(yīng)綜合考慮工程的投資和經(jīng)濟效益，選擇合適的水力停留時間，提高廢水的可生化性，達到較高的COD去除效率。

3.3營養(yǎng)素

在實際工程應(yīng)用中，工業(yè)廢水往往缺乏營養(yǎng)物質(zhì)(如氮、磷和微量元素)，不能滿足微生物的需要。因此，需要對處理對象的成分進行詳細調(diào)查，適當補充營養(yǎng)物質(zhì)的不足，否則會影響水解酸化的效率。

3.4 pH值

PH值主要影響水解速率、水解酸化產(chǎn)物的種類和含量以及污泥的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。酸化菌對pH的適應(yīng)性很強，在3.5-10.0范圍內(nèi)都能正常工作，最佳值為5.5-6.5。當pH向酸性或堿性方向移動時，水解速率會降低，水解酸化反應(yīng)器的出水效果變差，影響后續(xù)工藝的處理，往往導(dǎo)致系統(tǒng)出水不達標。

3.5溫度

根據(jù)一般的生物反應(yīng)規(guī)律，在一定范圍內(nèi)，溫度越高，水解反應(yīng)速率越大。而當溫度從10℃變化到20℃時，水解酸化的反應(yīng)速率變化不大，說明水解酸化微生物對低溫變化有很強的適應(yīng)性。

3.6顆粒尺寸

對于顆粒狀有機物，粒徑越大，水解速率越低。因此，顆粒有機物濃度高的廢水或污泥在進入水解反應(yīng)器前，可以用泵或粉碎機進行粉碎，以減小污染物的粒徑，加快水解反應(yīng)。

3.7污泥濃度

污泥濃度是水解酸化池最重要的控制參數(shù)之一。酸化池功能完成的重要條件之一是維持反應(yīng)器中厭氧微生物的高濃度污泥。由于污泥受到自身在重力場中的沉淀和污水自下而上的向上運動，污泥可以與污水充分接觸，達到良好的截留和水解酸化效果。一般情況下，建議將污泥濃度控制在10-20g/L，以達到良好的效果。

四。水解酸化工藝對后續(xù)處理的影響

①水解酸化池出水B/C值增大，增加了出水溶解性有機物的比例。同時，反應(yīng)器內(nèi)較高的污泥濃度對水解起到了很好的攔截作用，在有機物通過時對其進行吸附和攔截，增加了有機物的停留時間，消除了難降解物質(zhì)對后續(xù)生化處理的抑制，使后續(xù)好氧處理工藝的選擇范圍更加靈活。

②水解酸化池出水的NH3-N基本保持在20-30mg/L，降低了后續(xù)工藝的氨氮負荷，提高了出水的穩(wěn)定性。

③水解酸化反應(yīng)水解后的溶解COD和BOD5量增加，可生化性強，有利于后續(xù)好氧處理，后續(xù)需氧量也大大降低。保持氣水比為4: 1可以保證碳化和硝化的需氧量，降低后續(xù)運行成本。

④水解酸化反應(yīng)有機物去除率高，COD平均去除率40%-50%，懸浮物去除率高。這些因素對后續(xù)處理非常有利，后續(xù)工藝的停留時間和曝氣量相應(yīng)減少，總基建投資、能耗和運行費用可同比降低30%-50%。

動詞 （verb的縮寫）水解酸化反應(yīng)器的類型

根據(jù)廢水的不同性質(zhì)和后續(xù)處理工藝的不同類型，水解酸化反應(yīng)器根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)微生物的生長狀態(tài)可分為三種類型:懸浮反應(yīng)器、接觸反應(yīng)器和復(fù)合反應(yīng)器。

懸浮反應(yīng)器包括兩種類型:完全混合式和污泥床式。在完全混合水解酸化反應(yīng)器中設(shè)置攪拌裝置，實現(xiàn)完全混合，然后設(shè)置沉淀池，回流污泥，保證較高的污泥濃度，適用于高固含量的污水；污泥床反應(yīng)器中水解后的污泥可以很好的保留在反應(yīng)器中，污泥層對懸浮物有很強的截留作用。之后一般不設(shè)沉淀池，適用于懸浮物濃度相對較低的城市污水和難降解工業(yè)廢水。由于水解酸化菌難以形成致密的絮體，容易流失，且難以維持反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，工程上常采用接觸式反應(yīng)器。

接觸反應(yīng)器的特點是水解酸化微生物固定在反應(yīng)器內(nèi)的特殊載體上，在其表面形成一層主要由生物細胞組成的生物膜。該微生物世代周期長，抗沖擊負荷能力強，對水質(zhì)變化大、阻力大的有機廢水具有穩(wěn)定的處理效果。

復(fù)合反應(yīng)器中既有水解酸化污泥，又有水解酸化生物膜，形成水解酸化污泥和生物膜的復(fù)合體。復(fù)合反應(yīng)器一般采用上流式，下部為污泥層，上部設(shè)有一定的固定填料，增加了反應(yīng)器內(nèi)的生物量，延長了微生物與廢水的接觸時間。在復(fù)合反應(yīng)器中，厭氧污泥的濃度可以達到10-20g VSS/L，另外，高濃度的污泥可以自行保持，因此不需要污泥回流。

不及物動詞水解酸化池的設(shè)計參數(shù)

6.1水力停留時間

酸化池的水力停留時間一般為4-6h，具體參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)被處理對象的水質(zhì)類型而定。相對可生物降解的工業(yè)廢水，如糧食加工廢水、屠宰廢水、啤酒廢水等?？梢匀〉椭?，但應(yīng)該短于3h。對于難生物降解處理的工業(yè)廢水，如制藥廢水、造紙印染廢水、化工廢水等。其成分復(fù)雜，顏色大，可以適當延長水解酸化池的停留時間，一般水力停留時間在8h以上，使水解酸化菌與難降解有機物有更長的接觸轉(zhuǎn)化時間，提高難降解有機物的轉(zhuǎn)化率。

6.2上升速度

酸化池的上升速度與池內(nèi)污泥層高度和污泥濃度有關(guān)。由于污水處理廠早晚水量變化較大，應(yīng)分別選取較大流量、較小流量和平均流量情況下的上升流量進行校核計算。在大流量的情況下，由于污泥層的膨脹，污泥濃度降低，同時污泥層的沉降速率增加，可以自動保持池內(nèi)污泥濃度處于動態(tài)平衡狀態(tài)。當流量較小時，污泥濃度會增加，沉降速率會降低，使污泥濃度達到動態(tài)平衡。根據(jù)北京密云污水處理廠的數(shù)據(jù)，高流速時污泥濃度為20g/L，低流速時可達60g/L。水解酸化池污水上升流速為1.5-2.0m/h，黑龍江省某市污水處理廠設(shè)計規(guī)模為2萬t/d，水解酸化池污水上升速度為1.76m/h，污泥濃度波動范圍為15-20g/L

6.3配水方式

酸化池的進水系統(tǒng)要兼顧布水和攪拌功能，要保證布水均勻，保證每個單位面積的進水量基本一致，防止發(fā)生短路。水力攪拌應(yīng)能使進水有機物與水解池中的污泥快速混合，同時應(yīng)盡可能設(shè)置必要的反沖洗系統(tǒng)，以避免配水管堵塞。

無論布水方式是一管一孔還是布水，主要原則是保證每個單位面積的涌水量基本一致。目前，根據(jù)國內(nèi)工業(yè)園區(qū)水解酸化池的運行情況，一管一孔布水方式管道堵塞嚴重，建議采用脈沖布水方式布水。

6.4污泥排放系統(tǒng)

對于升流式和復(fù)合式水解反應(yīng)器，排泥管的設(shè)計應(yīng)考慮排出低活性污泥，將高活性污泥保留在反應(yīng)器內(nèi)。為防止污泥流失，清水區(qū)高度應(yīng)在1.0m以上，定期排放污泥以穩(wěn)定污泥界面；否則，隨著池內(nèi)污泥量的增加，污泥界面會上升，上升到一定液位時，水解酸化池內(nèi)的污泥會隨集水池溢流。為了使反應(yīng)池排泥均勻，應(yīng)采用多點排泥。

七、水解酸化工藝的應(yīng)用

各種類型的水解酸化反應(yīng)器集沉淀、吸附、生物絮凝等物理化學過程和水解、酸化、甲烷化等生物降解功能于一體，在生活污水、混合市政污水、石化廢水等工業(yè)廢水的處理中發(fā)揮了重要作用，取得了令人滿意的效果。

7.1生活污水處理

趙大川等研究表明，水解酸化反應(yīng)器對COD、BOD5和ss的去除率可分別達到73.2%、58.3%和24.2%，處理后出水COD和BOD可達到《污水綜合排放標準》一級標準，SS可達到國家二級排放標準。當最佳水力停留時間為3h時，廢水的B/C值可從0.42提高到0.67，提高了廢水的可生化性，減少了后續(xù)好氧生物處理負荷，降低了后續(xù)接觸氧化池的曝氣量，降低了設(shè)備運行費用。酸化反應(yīng)器的流出物可以在隨后的好氧處理后重復(fù)使用。

7.2混合城市污水處理

由于混合城市污水中含有大量工業(yè)廢水，進水負荷波動較大，水質(zhì)復(fù)雜，C/N值較低，一般生物處理工藝脫氮除磷效果較差。枝江市城西污水處理廠進水為工業(yè)廢水60%-70%，生活污水30%-40%。采用水解酸化工藝作為預(yù)處理工藝，混合污水的可生化性明顯提高，處理效果好。通過對B/C值、pH值、VFA和VSS濃度的檢測，發(fā)現(xiàn)水解酸化工藝水力停留時間為5h時，水解酸化出水的可生化性較好且較為經(jīng)濟。此外，通過優(yōu)化水解酸化池的布水方式和泥位，水解酸化工藝對COD、BOD5和SS的去除率分別可達36.80%、24.82%和95.92%，污水處理廠最終出水水質(zhì)可達到《城市污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-GB 18918)

7.3石化廢水處理

針對石化廢水污染嚴重、可生化性差的特點，采用水解酸化工藝進行處理。鐘的研究表明，石化廢水經(jīng)水解酸化后，COD和石油類的去除率分別為46.5%和67.3%，廢水的B/C比由27.9%提高到34.4%。不僅在一定程度上降低了石化廢水的污染程度，而且可生化性也有了很大的提高，為后續(xù)的生化處理打下了良好的基礎(chǔ)。

八。結(jié)論。

水解酸化工藝作為預(yù)處理，可以顯著提高廢水的可生化性，為后續(xù)好氧處理提供可靠保障。其高效率和經(jīng)濟性也得到了全國各地污水處理工廠的青睞。結(jié)合其他工藝，水解酸化反應(yīng)器具有巨大的潛力和廣闊的發(fā)展前景。今后應(yīng)解決污泥沉積和配水孔堵塞問題，旨在提高水解酸化反應(yīng)器的處理效率，為我國污水處理產(chǎn)業(yè)做出貢獻。(來源:南京工程學院；江蘇楊芳水務(wù)有限公司】

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