水解酸化工艺
说明一、水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。?酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。?从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。
水解酸化?-?处理过程
一、厌氧生化处理的概述?废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。?厌氧生化处理过程：高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。?1、水解阶段?水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。?2、发酵（或酸化）阶段?发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。?3、产乙酸阶段?在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。?4、甲烷阶段?这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。?二、水解酸化分析?高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢，多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。?酸化阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。
总结
水解阶段是大分子有机物降解的必经过程，大分子有机想要被微生物所利用，必须先水解为小分子有机物，这样才能进入细菌细胞内进一步降解。酸化阶段是有机物降解的提速过程，因为它将水解后的小分子有机进一步转化为简单的化合物并分泌到细胞外。这也是为何在实际的工业废水处理工程中，水解酸化往往作为预处理单元的原因。?两点普遍认同的作用：?1、提高废水可生化性：能将大分子有机物转化为小分子。?2、去除废水中的COD：既然是异养型微生物细菌，那么就必须从环境中汲取养分，所以必定有部分有机物降解合成自身细胞。
水解酸化?-?设计计算
水解（酸化）池设计计算?1、有效池容V可以根据污水在池内的水力停留时间计算的。水解（酸化）池内水力停留时间需根据污水的有机物种类（水解的速度情况）、进水有机物浓度、当地的平均气温情况综合而定。?2、池截面面积根据污水在池内的上升流速计算。对于水解酸化反应器,为了保持其处理的高效率,必须保持池内足够多的活性污泥,同时要使进入反应器的废水尽量快地与活性污泥混合,增加活性污泥与进水有机物的接触好。上升流速需要保证污泥不沉积，同时又不能使活性污泥流失，所以保持合适的上升流速是必要的。?3、反应池布水系统设计。水解酸化反应器良好运行的重要条件之一是保障污泥与废水之间的充分接触，为了布水均匀与克服死区，水解酸化池底部按多槽布水区设计，并且反应器底部进水布水?系统应该尽可能地布水均匀。?水解酸化池的布水系统形式有多种，布水系统兼有配水和水力搅拌的功能，为了保证这两个功能的实现，需要满足以下原则。?（1）、确保各单位面积的进水量基本相同，以防止发生短路现象；?（2）、尽可能满足水力搅拌需要，保证进水有机物与污泥迅速混合；?（3）、易观察到进水管的堵塞，并当堵塞发生后很容易被清除。
总结
对于设计来说较难掌控的是水解酸化池的停留时间，因为废水的种类不同，所含的有机物水解速度不同，所以停留时间自然不会相同。这就需要对所做的工程总结经验数据，或者通过做实验确定。对于水解酸化工艺本人并没有什么实际经验，从理论来看，觉得可以放大停留时间，保证水解时间，让其适当过渡到厌氧后两个阶段。?本文的设计计算部分摘录了《水解（酸化）反应器在工程应用中的研究与展望》—中山市环境科学研究所论文的内容，另外该论文里有介绍了水解（酸化）反应器的类型及其在工程应用中的效果，其常规设计的两个参数如下：?1、停留时间：一般为2.5-4.5h，考虑综合情况。?2、池内上升流速：一般控制在0.8-1.8m/h?较合适。?水解酸化主要用于有机物浓度较高、SS较高的污水处理工艺，是一个比较重要的工艺。如果后级接入UASB工艺，可以大大提高UASB的容积负荷，提高去除效率。水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开，一端加入H+，一端加入-OH，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链，提高污水的可生化性。水中SS高时，水解菌通过胞外粘膜将其捕捉，用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢，不完全的代谢可以使SS成为溶解性有机物，出水就变的清澈了。这其间水解菌是利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式。但是COD在表象上是不一定有变化的，这要根据你在设计时选择的参数和污水中有机物的性质共同确定的，长期的运行控制可以让菌种产生诱导酶定向处理有机物，这也就是调试阶段工艺控制好以后，处理效果会逐步提高的原因之一。水解工艺并不是简单的，设计时要考虑污水中有机物的性质，确定水解的工艺设计，水解停留时间、搅拌方式、循环方式、污泥回流方式、设计负荷、出水酸化度、污泥消解能力、后级配套工艺（UASB或接触氧化）。?有人提到水解后COD不降反升，可能有以下原因：一是复杂有机物在COD检测中不能显示出来，但是水解后就可能显示COD；另一种可能是调试时，运行参数控制不准确，造成水解菌胶团上升随出水流失；再一可能是没有考虑有机物的生物毒性浓度和系统的生物忍耐性，造成菌种中毒流失，流失的菌胶团在出水检测中显示COD增高，这就要求调试时加强生物相的观察和记录对比。水解酸化池
1.(水解与接触氧化工艺处理印染废水)设计的水解酸化池与一般的水解酸化池有不同之处：a.水解酸化池中挂填料，使污泥附着在填料上形成膜，从而增大污水与污泥的接触面积，达到增加泥水接触时间的目的；b.模仿UASB工艺，采用虹吸脉冲布水的方法，使布水均匀；c.控制每次脉冲的时间在5～7min，通过脉冲布水，可以造成剧烈搅动，激起池底的沉积污泥，又一次加强泥水之间的接触；d.根据实际经验确定污水在池中的停留时间，而不是单纯采用一般的容积负荷来设计池容。
2.?水解酸化工艺的作用机理为：考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时问段短的厌氧处理第1阶段，即在大量水解细菌、产酸菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程．水解酸化工艺作为各种生化处理的预处理，可改进废水的可生化性，为废水的有效处理创造良好的条件。以ABR作为水解酸化反应器，利用其水解酸化作用将废水中的大量悬浮物(主要是菌渣)及大分子有机物水解，转化成小分子有机物，提高废水的可生化性，同时除去部分COD；废水中的大量微生物将废水中(主要是菌渣中)的大量残余效价杀死，减少其对SBR反应池中微生物的抑制作用，提高SBR反应池的去除率。
3.水解酸化和调节池的功能有质的区别：调节池主要是解决生产生活排水的浓度及数量的不均衡而设的，既然要均衡就需要时间。为了防止在这个时间内的沉淀及厌氧酸化，所以必须搅拌，而调节池有比较大，一般都是用空气搅拌。实际上这里的搅拌又起到了一部分水解酸化的作用，达到一举二得的目的，调节池的进水量是由排水决定的。
而水解酸化池的进水量则是由池容积、停留时间、空气溶解量来决定的。也就是说他的进水是由控制过程决定的。
?4?水解酸化是在产酸菌的作用下将有机物分解为酸，水解的产物仍是有机物，在此阶段水的PH值将降低。而厌氧是在厌氧菌（多数条件下是甲烷菌）作用下将酸、醇等物质进一步分解为甲烷和水等简单无机物，要此阶段废水PH将有一定的回升。通过显微镜观察水中是否有甲烷菌等厌氧菌的存在与否可判断进行的是水解瓜或是厌氧反应。一般而言，水解与厌氧很难严格分开，但在厌氧作用之前一定有水解作用；而水解之后却不一定有厌氧作用发生。水解反应的时间很短，而厌氧作用的时间要相对长一些。
5水解酸化池的设计参数
池深H：应大于5.5～6m。容积负荷N_v＝2～2.5kgCOD/〖(m〗^3d)水力停留时间：6～8h污泥浓度：MLSS＝10～20g/L溶解氧：<0.2～0.3mg/L，用氧化还原电位之－50～＋20mvPH值：5.5～6.5水温尽可能高，大于25摄氏度效果较好配水：由配水区进入反应区的配水孔流速v＝0.20～0.23m/s；v不宜太小，以免不均。6?水解酸化但不厌氧，大分子分解了，不产气。
7?水解酸化池最好不要采用曝气，其实水解酸化是厌氧的一部分，所以不用曝气，同时还有回流污泥，搅拌的作用可以采用潜水搅拌机，效果不错的。8?水解酸化池设计参数：水解酸化池放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物，减轻后续处理构筑物的负荷，使污泥与污水同时得到处理，可以取消污泥消化。在整个水解酸化过程中，80%以上的进水悬浮物水解成可溶性物质，将大分子降解为小分子，不仅是难降解的大分子物质得到降解，而且出水BOD5/COD比值提高，降低了后续生物处理的需氧量和曝气时间。水解反应器对水质和水温变化适应能力较强，水解-好氧生物处理工艺效率高，能耗低，投资少，运行费低，简单易行。水解反应器设计是以水力负荷为控制参数，有机负荷只作为参考指标。水解反应池内溶解氧应为零，反应器形式可采用悬浮型生物反应器（如UASB）或附着型生物反应器。名称?????????????参数水力负荷????????????0.5~2.5m3/m2有机负荷????????????1.95~8.8kgCOD/m3.d停留时间????????????2~8h水温????????????≮13℃最大上升流速（UASB）??????2.5m/h9?水解酸化就是将厌氧过程的反应控制在水解和酸化阶段，在这个阶段可起到将大分子有机物分解为小分子有机物，提高可生化性的作用。
10?水解酸化池全称为水解酸化升流式污泥床反应池，在水解酸化池内，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，大大提高污水的可生化性（使污水BOD/COD值有所提高）。众所周知，微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质可直接进入细胞内，而不溶性大分子物质，首先要通过胞外酶的分解才可进入微生物体内的代谢过程。经水解酸化处理，有机物在微生物的代谢途径上减少了一个重要环节，无疑将加速有机物的降解，缩短后续好氧曝气的时间。另外，存在于水解酸化池内的膨胀污泥层对悬浮于水中的污泥颗粒或絮体具有很强截留作用，所以水解酸化池对于悬浮物的去除率较沉淀池高，达70%以上。并且可将水中部分悬浮物水解成溶解性物质，显著高于消化池。所以水解酸化池排出的污泥是稳定污泥，并且泥量比传统工艺低30%以上，同时污水的脱水性能与卫生学指标均不低于消化污泥的指标，从而可取消污泥消化系统，简单了工艺流程，实现了污水、污泥的一次处理。11?水解酸化的布氺问题。传统有加水下搅拌器或挂膜，但是这两者都有维修不方便的问题，特别是水解酸化没有搅拌系统，生化污泥会沉积池底导致水解酸化的效果变差，因此怎样均匀布氺不导致污泥沉积，但是搅拌又不能过强导致厌氧污泥流失。这是我们值得讨论的重点水解酸化的排泥。水解酸化的污泥主要是颗粒污泥，培养需要很长时间，调试初期污泥量很少，随着系统的正常运行，水解酸化池的污泥还是有多的时候，因此必须设置排泥管道，
12?用折流板反应器ABR做水解酸化池，这样就不用考虑搅拌、布水的问题了。
13?水解酸化池应该是属于厌氧工艺，怎么还要采用曝气呢？？
第一、潜水搅拌器价格很是不菲第二、动力消耗太大第三、通常水解里的曝气搅拌每天只开几次，每次一般不超过10分钟这样一来，曝气带来的溶解氧会暂时抑制厌氧作用，但是却不至于使之死亡曝气停后，很快溶解氧被新进的水稀释，并逐步被推向好氧池这样一来厌氧就又回来了。??水解酸化加曝气有两个目的，一个是为了防止污泥僵化而定期搅拌一下，二是为了防止停留时间过长进水厌氧产气阶段，适当微量曝气，维持在水解酸化阶段14?水解酸化池的效果取决于：1、足够的污泥浓度2、良好的泥水混合3、污水足够的停留时间4、合适的污泥存留形式。曝气搅拌强度一般可采用0.9m3空气/m3水
15?进水cod1500mg/L的话有点低了,一般水解厌氧比较适合高浓度的COD,调试的时间也要长一些,所以可能是厌氧系统的菌种系统还没完善.可以将好氧的污泥回流至厌氧,
16?水解酸化是厌氧处理的初期阶段厌氧处理包括三个阶段1、发酵阶段2、产酸阶段3、产甲烷阶段而水解酸化只是厌氧处理的初级阶段目的是使高分子的难生物处理的有机物水解酸化变成低分子的一生物降解的有机物
-1-
|
|
