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長期以來，在污水處置范疇，好氧生物處置技術(shù)不斷占領(lǐng)著重要的位置。但是，近年來.隨著越來越多人工合成的有機物和有毒有害化學(xué)物質(zhì)的呈現(xiàn)，污水處置特別是工業(yè)污水處理難度越來越大，傳統(tǒng)的單純依托好氧生物處置技術(shù)曾經(jīng)無法滿足需求。而且好氧法的高運轉(zhuǎn)費用及剩余污泥處置或處置問題也不斷是個難題。水解酸化處置技術(shù)由于其高效、低耗、投資省的特性，逐漸成為人們關(guān)注的焦點。
望文生義，水解酸化處置辦法具有水解和酸化特性。水解是指大分子有機物在被微生物應(yīng)用前，在胞外降解為小分子有機物的生物化學(xué)反響。酸化是有機物降解的提速過程，由于它將水解后的小分子有機物進一步轉(zhuǎn)化為簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外。污水處置過程中，經(jīng)過水解酸化工藝中較高的污泥濃度和厭氧環(huán)境，完成污水中難生物降解有機物的合成和去除，能夠降低處置本錢，提升處置效率。
一、水解酸化工藝原理
有機物的厭氧生物降解過程可分為四個階段:一是水解階段，微生物經(jīng)過釋放胞外自在酶或銜接在細(xì)胞外壁上的固定酶來完成生物催化氧化反響，二是發(fā)酵(或酸化)階段，酸化菌將上述小分子轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外，主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸等;三是產(chǎn)乙酸階段，指上一階段產(chǎn)物被進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸及新的細(xì)胞物質(zhì);四是產(chǎn)甲烷階段，指上一階段產(chǎn)物被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳及新的細(xì)胞物質(zhì)。
水解酸化工藝就是思索到產(chǎn)甲烷菌與水解產(chǎn)酸菌生長速度不同，將厭氧處置控制在反響時間較短的厭氧處置第一和第二階段，即在大量水解細(xì)菌、酸化菌作用下將不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)的過程，進而改善有機廢水的可生化性，為后續(xù)處置奠定良好基。
二、水解酸化工藝特性
水解酸化工藝有著突出的特性：
①水解酸化階段的產(chǎn)物主要為小分子有機物，可生物降解性較好，為好氧工藝提供優(yōu)秀的進水水質(zhì)條件，提升好氧處置的效能，同時可應(yīng)用產(chǎn)酸菌品種多、繁衍速度快及對環(huán)境條件順應(yīng)性強的特性，簡化控制運轉(zhuǎn)條件和減少設(shè)備體積，減少后續(xù)處置的反響時間和處置能耗;
②厭氧工藝的產(chǎn)泥量遠(yuǎn)低于好氧工藝(僅為好氧工藝的1/10-1/6)，并已高度礦化，易于處置。同時其后續(xù)的好氧處置所產(chǎn)生的剩余污泥必要時可回流至厭氧段，增加厭氧段的污泥濃度同時減少污泥的處置量;
③厭氧處置對廢水中有機物的去除可減少好氧段的需氧量，儉省了整體工藝的運轉(zhuǎn)費用。不需求密閉的池體和水-氣-固三相別離器，水解酸化階段反響疾速，故水解池體積小，因而能夠降低工程造價;
④水解酸化控制在厭氧消化第二階段完成前，因而出水沒有厭氧發(fā)酵的不良?xì)庀ⅲ筛纳莆鬯幹脧S的環(huán)境;
⑤水解酸化池抗沖擊負(fù)荷才能強，能起到十分好的緩沖作用;水解酸化池水力停留時間短，土建費用較低，而且運轉(zhuǎn)費用低，電耗低，污泥水解率高，減少脫水機運轉(zhuǎn)時間，降低能耗，因而，水解酸化池的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其他工藝。
三、影響水解酸化的要素
水解酸化反響過程受許多要素的影響，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，所以選定適宜的運轉(zhuǎn)參數(shù)關(guān)于保證處置效果至關(guān)重要。
3.1 污水的成分
在相同的條件下，相對分子質(zhì)量越大，分子構(gòu)造越復(fù)雜，水解酸化越艱難，相應(yīng)地水解速率就越小。如糖類有機物比蛋白質(zhì)、月旨類容易水解，單糖比多糖容易水解，直鏈比支鏈容易水解。
3.2 水力停留時間
不同水解基質(zhì)的水解難易度不一樣，請求反響器的水力停留時間也不一樣。因而水力停留時間的數(shù)值應(yīng)依據(jù)同類型的工程經(jīng)歷數(shù)據(jù)，或經(jīng)過小試或中試肯定。關(guān)于同一類型廢水，水力停留時間越長，被水解物質(zhì)與水解微生物接觸時間越長，水解水平越徹底，但當(dāng)超越某一限值，其COD去除率就無明顯變化了。這是由于在某一水平，水解酸化主要是將有機物的形態(tài)改動，即溶岀的COD濃度會越高，但對總COD濃度變化的影響不大。因而，在實踐工程施工中，應(yīng)思索到工程的投資和經(jīng)濟效益，選擇適宜的水力停留時間，以提升廢水的可生化水平以到達最大的COD去除效率。
3.3 營養(yǎng)物質(zhì)
在實踐工程應(yīng)用中，工業(yè)廢水常常缺乏營養(yǎng)物質(zhì)(如N，P及微量元素)，不能滿足微生物的需求。因而，應(yīng)對處置對象成分作細(xì)致調(diào)查，恰當(dāng)補充缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)，否則會影響到水解酸化的效率。
3.4 pH值
pH值主要影響水解的速率、水解酸化產(chǎn)物的品種和含量以及污泥的形態(tài)構(gòu)造。水解酸化菌對pH的順應(yīng)性較強，在3.5-10.0范圍內(nèi)均能夠正常實行，最優(yōu)值為5.5-6.5，pH向酸性或堿性方向挪動時，水解速率都會減少，水解酸化反響器的出水效果變差，且影響到后續(xù)工序的處置，常常招致系統(tǒng)出水不達標(biāo)。
3.5 溫度
依據(jù)普通的生物反響規(guī)律.在一定范圍內(nèi)，溫度越高，水解反響速率越大。但溫度在10-20℃之間變化時，水解酸化反響速率變化不大，闡明水解酸化微生物對低溫變化的順應(yīng)才能較強。
3.6 粒徑
關(guān)于顆粒有機物來講，粒徑越大，水解速率越小。故對顆粒態(tài)有機物濃度高的廢水或污泥，在進水解反響器前可用泵或研磨機破碎，以減小污染物的粒徑，從而加快水解反響的實行。
3.7 污泥濃度
污泥濃度是水解酸化池的最重要的控制參數(shù)之一。水解酸化池完勝利能的重要條件之一是維持反響器內(nèi)含厭氧微生物高濃度的污泥，由于污泥受自身在重力場下的沉淀作用，及污水從下而上運動形成的污泥上升運動，因而，污泥與污水可充沛接觸，到達良好的截留和水解酸化效果，普通倡議污泥濃度控制在10-20g/L可到達良好效果。
四、水解酸化工藝對后續(xù)處置的影響
①水解酸化池出水B/C值提升，使得出水中溶解性的有機物比例提升，同時反響器內(nèi)高的污泥濃度起到了良好的截留水解作用，在有機物經(jīng)過時將其吸附截留，增加了有機物的停留時間，消弭了難降解物質(zhì)對后續(xù)生化處置的抑止性，后續(xù)好氧處置工藝的選擇范圍愈加靈敏。
②水解酸化池出水NH3-N根本保證在20-30mg/L，降低了后續(xù)工藝的氨氮負(fù)荷，提升了出水的穩(wěn)定性。
③水解酸化反響水解后的溶解性COD和BOD5數(shù)量增加，可生化性強，利于后續(xù)好氧處置，后續(xù)需氧量也大大降低，氣水比堅持在4：1即可保證碳化和硝化的需氧量，降低了后續(xù)的運轉(zhuǎn)費用。
④水解酸化反響對有機物有較高的去除率，COD均勻去除率為40%-50%，并且對懸浮物去除率高，這些要素對后續(xù)處置十分有利，后續(xù)工藝的停留時間和曝氣量相應(yīng)減少，基建總投資、能耗和運轉(zhuǎn)費同比可減少30%-50%。
五、水解酸化反響器類型
針對不同性質(zhì)的廢水，以及分離不同類型的后續(xù)處置工藝，能夠依據(jù)微生物在反響器內(nèi)的生長狀態(tài)，把水解酸化反響器分為三大類型：懸浮式反響器、接觸式反響器和復(fù)合式反響器。
懸浮式反響器包含完整混合式和污泥床兩種型式。完整混合式水解酸化反響器內(nèi)設(shè)置攪拌安裝完成完整混合，其后設(shè)置沉淀池并回流污泥以保證較高的污泥濃度，適用于含固率較高的污水;污泥床反響器內(nèi)水解污泥能較好地保存在反響器內(nèi)，污泥層對懸浮物等有較強的截留作用，其后普通不設(shè)沉淀池，適用于含懸浮物濃度相對較低的城市污水及難降解工業(yè)廢水。由于水解酸化菌難以構(gòu)成密實的絮凝體，易流失，難以維持反響器內(nèi)的污泥濃度，工程中多采用接觸式反響器。
接觸式反響器特性是將水解酸化微生物固定在反響器內(nèi)特設(shè)的載體上，在其外表構(gòu)成一層以生物細(xì)胞為主的生物膜。微生物的世代期較長，耐沖擊負(fù)荷才能較強，因而對水質(zhì)變化較大以及有抵抗性作用的有機廢水具有較穩(wěn)定的處置效果。
復(fù)合式反響器內(nèi)既存在水解酸化污泥，又存在水解酸化生物膜，構(gòu)成水解酸化污泥和生物膜的復(fù)合體。復(fù)合式反響器普通采用上流式，下部為污泥層，上部設(shè)置一定的固定填料，增加了反響器內(nèi)的生物量，延長了微生物與廢水的接觸時間。復(fù)合式反響器內(nèi)，厭氧污泥的濃度可達10-20gVSS/L，另外可自行保存高濃度污泥，因而也無需污泥回流。
六、水解酸化池的設(shè)計參數(shù)
6.1 水力停留時間
水解酸化池的水力停留時間普通為4-6h，詳細(xì)參數(shù)的選取應(yīng)依據(jù)處置對象的水質(zhì)類型而定。糧食深加工廢水、屠宰廢水、啤酒廢水等相對易生物降解的工業(yè)廢水可取低值，但最短不應(yīng)少于3h。關(guān)于醫(yī)藥廢水、造紙印染廢水、化工廢水等難生物降解而且較難處置的工業(yè)廢水，其成分復(fù)雜、色度大，可恰當(dāng)延長水解酸化池停留時間，普通水力停留時間大于8h，使水解酸化細(xì)菌和難降解有機物有更長的接觸轉(zhuǎn)化時間，提升難降解有機物的轉(zhuǎn)化
6.2 上升流速
水解酸化池上升流速關(guān)系到池內(nèi)污泥層的高度和污泥濃度。由于污水處置廠早晚水質(zhì)變化較大，應(yīng)選取最大流量、最小流量戰(zhàn)爭均流量下的上升流速分別驗算。在最大流量條件下，污泥層由于收縮而形成污泥濃度降低，同時會招致污泥層的沉淀速度提升，可自動堅持池內(nèi)的污泥濃度處于動態(tài)均衡狀態(tài)。而在最小流量時污泥濃度將增加，沉速降低使污泥濃度可到達動態(tài)均衡。依據(jù)北京密云污水處置廠的數(shù)據(jù)，在最高流量條件下污泥濃度為20g/L，在最低流量條件下污泥濃度可達60g/L，水解酸化池污水上升流速為1.5-2.0m/h。黑龍江某城市污水處置廠設(shè)計范圍為2.0萬t/d，水解酸化池內(nèi)污水最大上升流速為1.76m/h，污泥濃度動搖范圍為15-20g/L。
6.3 配水方式
水解酸化池的進水系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)籌配水和攪拌功用，需求留意保證配水的平均性，確保各單位面積的進水量根本相同，避免短路現(xiàn)象的發(fā)作。水力攪拌要能使進水有機物可以與水解池內(nèi)的污泥疾速混合，同時盡量設(shè)置必要的反沖洗系統(tǒng)，防止布水管的梗塞。
配水方式無論是一管一孔還是分支配水，主要準(zhǔn)繩還是確保各單位面積的進水量根本相同。依據(jù)目前國內(nèi)工業(yè)園區(qū)水解酸化池的運轉(zhuǎn)狀況，一管一孔配水方式呈現(xiàn)管道梗塞的狀況較為嚴(yán)重，因而引薦采用脈沖布水的分支配水方式。
6.4 排泥系統(tǒng)
關(guān)于升流式和復(fù)合式水解反響器，污泥排泥管的設(shè)計應(yīng)思索排出低活性的污泥，并將高活性污泥保存在反響器中。為避免污泥流失，清水區(qū)的高度應(yīng)在1.0m以上。污泥排放應(yīng)采用定時排泥穩(wěn)定污泥界面，否則污泥界面將隨著池內(nèi)污泥量的不時增加而上升，上升至一定液面標(biāo)高處將發(fā)作水解酸化池內(nèi)污泥隨集水槽溢流現(xiàn)象。為使反響池排泥平均，應(yīng)采用多點排泥方式。
七、水解酸化工藝的應(yīng)用
多品種型的水解酸化反響器集沉淀、吸附和生物絮凝等物理化學(xué)過程以及與水解、酸化和甲烷化過程等生物降解功用于一體，在生活污水、混合型城市污水、石化廢水等工業(yè)廢水的管理工程中發(fā)揮著重要的作用，取得了令人稱心的效果。
7.1 生活污水處置
趙大傳等在研討水解酸化反響器對生活污水的處置效果時標(biāo)明，水解酸化反響器對COD、BOD5和SS的去除率分別可到達73.2%、58.3%和24.2%，處置后的出水COD、BOD均可到達《污水綜合排放規(guī)范》一級規(guī)范，SS可到達國度二級排放規(guī)范。在最佳水力停留時間3h時，污水的B/C值可由0.42上升到0.67，提升了廢水的可生化性，降低了后繼好氧生物處置負(fù)荷.減少了后繼接觸氧化池的曝氣量，降低了設(shè)備運轉(zhuǎn)費用。水解酸化反響器出水再經(jīng)后續(xù)好氧處置后，能夠思索回用。
7.2 混合型城市污水處置
混合型城市污水由于其中含有大量的工業(yè)廢水，進水負(fù)荷動搖較大且水質(zhì)復(fù)雜，C/N值較低，普通生物處置工藝對其脫氮除磷效果較差。枝江市城西污水處置廠的進水為60%-70%的工業(yè)廢水和30%-40%的生活污水，采用水解酸化工藝作為預(yù)處置工藝，混合污水的可生化性得到明顯提升，處置效果良好。經(jīng)過檢測B/C值、pH值、VFA和VSS濃度等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水解酸化工藝的水力停留時間為5h時，水解酸化出水的可生化性最好且比擬經(jīng)濟;另外，經(jīng)過對水解酸化池的布水方式、泥位等要素的優(yōu)化，水解酸化工藝對COD，BOD5和SS的去除率分別可到達36.80%，24.82%和95.92%，污水處置廠最終出水水質(zhì)能到達《城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》(GB18918-2002)的一級A規(guī)范3。
7.3 石化廢水處置
針對石化廢水污染嚴(yán)重、可生化性差的問題，采用水解酸化工藝實行處置。鐘華文等研討標(biāo)明，石化廢水經(jīng)水解酸化處置后，COD和石油類的去除率分別到達46.5%和67.3%，廢水的B/C由進水的27.9%提升到34.4%。不只石化廢水的污染水平得到了一定的降低，而且可生化性也得到了較大的改善，為后續(xù)生化處置奠定了較好的根底。
八、結(jié)語
水解酸化工藝作為預(yù)處置，能夠顯著提升廢水的可生化性，為后續(xù)的好氧處置提供牢靠的保證，其高效性和經(jīng)濟性也得到了全國各地污水處置廠的喜愛。嘗試與其他工藝的分離，水解酸化反響器有很大的潛力可挖，也具有寬廣的開展前景。將來應(yīng)處理完善污泥堆積及配水孔梗塞問題，以提升水解酸化反響器的處置效率為目的，為我國污水處置行業(yè)做出奉獻。
