干货 | 水解酸化详解

干货 | 水解酸化详解

水解酸化作为难降解废水的一种提高可生化效果的手段，往往左右了整个污水处理zui终处理效果的好坏，所以，水解酸化的控制是我们平时工作中需要特别关注的点。

什么是水解酸化

      水解在化学上指的是化合物与水进行的一类反应的总称。在废水处理中，水解指的是有机底物进入细胞之前，在胞外进行的生物化学反应。水解是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。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Jun直接利用。他们首先在细Jun胞外酶的水解作用下转变为小分子物质。这一阶段zui为典型的特征是生物反应的场所发生在细胞外，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完成生物催化氧化反应（主要包括大分子物质的断链和水溶）。

      酸化则是一类典型的发酵过程，即产酸发酵过程。酸化是有机底物即作为电子受体也是电子供体的生物降解过程。在酸化过程中溶解性有机物被转化以挥发酸为主的末端产物。

      在厌氧条件下的混合微生物系统中，即使严格地控制条件，水解和酸化也无法截然分开，这是因为水解菌实际上是一种具有水解能力的发酵细Jun，水解是耗能过程，发酵细Jun付出能量进行水解是为了取得能进行发酵的水溶性底物，并通过胞内的生化反应取得能源，同时排出代谢产物(厌氧条件下主要为各种有机酸)。如果废水中同时存在不溶性和溶解性有机物时，水解和酸化更是不可分割地同时进行。如果酸化使pH值下降太多时，则不利于水解的进行。

      厌氧发酵产生沼气过程可分为水解阶段、酸化阶段、乙酸化阶段和甲烷阶段等四个阶段。水解酸化工艺就是将厌氧处理控制在反应时间较短的di一和第二阶段，即将不溶性有机物水解为可溶性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子有机物质的过程。

水解酸化效果不好，需要控制好这几个条件

1、基质的种类和颗粒粒径

      基质不同，其水解难易亦不同。基质的种类对水解酸化过程的速率有重要影响。如脂肪、蛋白质、多糖在其他条件相同的条件下，水解速率逐渐增da；对同类型有机物来说，分子量大的要比分子量小的更难水解；从分子结构来说，水解难易程度为直链结构＞支链结构＞环状结构，且单环化合物易于杂环化合物。污染物的颗粒的大小对水解速率的影响也很大。颗粒粒径越大，单位重量的比表面积就小，越难于水解。因此，对于颗粒大有机污染物浓度较高的废水或污泥，先破碎后再进入水解池，加速水解（酸化）速率。

2、容积负荷

      容积负荷是水解过程的重要工艺参数之一，它反映了进水浓度与停留时间对厌氧过程的综合影响。对于水解反应器，容积负荷设计取值较低，提高水力停留时间，使污染物质与水解微生物接触时间加长，溶解出COD浓度变高，水解也越完全。对于对于城市污水，水解反应可在很短时间内完成，容积负荷可取相对较高值；而对于工业废水比例较大的的污水，容积负荷需根据废水性质进行设计。

3、配水系统

      水解池良好运行的重要条件之一是保障污泥和废水之间的充分接触，因此系统底部的布水系统应该尽可能地均匀。水解反应器的配水系统是一个关键的设计系统，为了使反应器底部进水均匀，有必要采用将进水均匀分配到多个进水点的分配装置。

4、上升流速

      为确保水解反应器中泥水的充分接触及出水水质，水解池的上升流速应控制在一定的范围内。当上升流速偏低时，大量的较密实的活性污泥沉积在水解池的底部，在污水上升的过程中，泥水不能充分接触反应，从而导致了去除效果较差。当上升流速偏高时，会造成水解池的活性污泥大量流失。出水带泥，一方面对后续好氧生化处理的微生物造成毒性，另一方面无法保证水解池的去除效果。

5、水解液的pH值

      水解液的pH值主要影响水解的速率、水解(酸化)的产物以及污泥的形态和结构。大量研究结果表明，水解(酸化)微生物对pH值变化的适应性较强，水解过程可在pH值宽达3.5~10.0的范围内顺利进行，但zui佳的pH值为5.5~6.5。pH朝酸性方向或碱性方向移动时，水解速率都将减小。水解液pH值同时还影响水解产物的种类和含量。

6、水力停留时间

      水力停留时间是水解反应器运行控制的重要参数之一。它对反应器的影响，随着反应器的功能不同而不同。对于单纯以水解为目的的反应器，水力停留时间越长，被水解物质与水解微生物接触时间也就越长，相应地水解效率也就越高。

7、温度

      水解反应是一典型的生物反应，因此温度变化对水解反应的影响符合一般的生物反应规律，即在一定的范围内，温度越高，水解反应的速率越大。但研究表明，当温度在10~20℃之间变化时，水解反应速率变化不大，由此说明，水解微生物对低温变化的适应较强。

水解酸化反应器的运行与维护

1、运行控制

接种污泥

      水解酸化反应器启动可采用自然培养和二沉池脱水活性污泥接种，宜选用处理同类型工业废水的接种污泥以及采用厌氧消化池污泥，其整个池容的污泥平均浓度达到 5-10g/L。采用接种污泥的启动方法是当原水的 SS 浓度低于 100mg/L 以下，污水中菌种较少时使用。若污水生化性差，污泥增长缓慢，此时不接种污泥直接启动水解反应器，启动周期将达 3-6 个月， 且出水水质很难在短时间内达到要求。若原水悬浮物 SS 浓度高于 100mg/L，可采用不接种污泥的方法启动。

水解酸化反应器的启动

      反应器启动时要设法在池底形成污泥层，可以通过污水自然培养，或投入一定量的接种污泥，以加快水解反应器的启动。运行时先开启反应器的进水阀门，注意观察反应器中液位状态，一旦形成污泥层，即可控制进水流量以保证污泥不流失，直至设计水力负荷。启动过程一般需要 2～6 个星期。

排泥

      水解反应器排泥，特别是城市污水存在水力负荷变化，高水力负荷时排泥优点是易于控制污泥面高度，缺点是高负荷时污泥层膨胀率较大，污泥浓度低，后续污泥浓缩负荷大；低水力负荷排泥浓度高，污泥排放量少，缺点是对污泥层的控制不易掌握，排泥量过大会造成系统中污泥总量减少而影响处理效果。新建污水处理厂，zui好采用高水力负荷排泥方式，而在运转一个相当时期后，在对水量变化规律有了一定了解后，再采用低水力负荷排泥方式。

      升流式水解反应器污泥层应维持在出水堰下 1.0~1.5m，否则一旦系统完全充满污泥或在较高水力负荷条件下，由于供污泥层膨胀的空间有限，则会因为任何微小的污泥层膨胀， 而造成严重的污泥流失的情况。水解反应器排泥可采用污泥界面计控制排泥。

pH 值调节

      pH 值是废水生物处理zui重要的影响因素之一。通常水解酸化菌适宜的生长 pH 范围为4.0～9.0，这一范围是指反应器内反应区的 pH 值。当 pH 小于 4 或大于 9 时，水解反应器的出水效果变差， 且影响到后续工序的处理，导致系统出水往往不能稳定达标。为了保持水解反应器中 pH 值稳定在适宜的范围内，在实际运行中，主要是通过向进水中加入碱性或酸性物质。经常投加的碱性物质主要有 Na2CO3、NaHCO3、NaOH 等，酸性物质主要有盐酸等。石灰是一种成本较低的碱性物质，但因为难以去除沉淀的碳酸钙，使得碳酸钙逐渐占据反应器的有效体积，对反应器运行有潜在危害，因此石灰是一种容易产生问题的碱度来源，应该核实利弊后再行采用。

     中和药剂要有一定量储存和相应的的储存设备，在投加现场要设药剂溶解，调配、定量投加设备，视 pH 值调节情况，必要时设二次调节。

2、停产控制

      工业废水处理因工厂停产检修或因季节性生产等原因，水解反应器可能会有停运情况发生。这种停运对反应器系统的保持并无重大的影响，因为在不进水运行的条件下，水解酸化微生物的活性可以保持较长时间。

      在停运期间，应采取相应的防冻措施。停运后的再启动，一般只需将系统的温度增高， 再按原来运行中的平均负荷率进水运行，在短时间内就能够达到停运前的效能水平。