干貨 | 水解酸化詳解

水解酸化作為難降解廢水的一種提高可生化效果的手段，往往左右了整個污水處理zui終處理效果的好壞，所以，水解酸化的控制是我們平時工作中需要特別關注的點。

什么是水解酸化

      水解在化學上指的是化合物與水進行的一類反應的總稱。在廢水處理中，水解指的是有機底物進入細胞之前，在胞外進行的生物化學反應。水解是復雜的非溶解性的聚合物被轉化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細Jun直接利用。他們首先在細Jun胞外酶的水解作用下轉變為小分子物質。這一階段zui為典型的特征是生物反應的場所發生在細胞外，微生物通過釋放胞外自由酶或連接在細胞外壁上的固定酶完成生物催化氧化反應（主要包括大分子物質的斷鏈和水溶）。

      酸化則是一類典型的發酵過程，即產酸發酵過程。酸化是有機底物即作為電子受體也是電子供體的生物降解過程。在酸化過程中溶解性有機物被轉化以揮發酸為主的末端產物。

      在厭氧條件下的混合微生物系統中，即使嚴格地控制條件，水解和酸化也無法截然分開，這是因為水解菌實際上是一種具有水解能力的發酵細Jun，水解是耗能過程，發酵細Jun付出能量進行水解是為了取得能進行發酵的水溶性底物，并通過胞內的生化反應取得能源，同時排出代謝產物(厭氧條件下主要為各種有機酸)。如果廢水中同時存在不溶性和溶解性有機物時，水解和酸化更是不可分割地同時進行。如果酸化使pH值下降太多時，則不利于水解的進行。

      厭氧發酵產生沼氣過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個階段。水解酸化工藝就是將厭氧處理控制在反應時間較短的di一和第二階段，即將不溶性有機物水解為可溶性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子有機物質的過程。

水解酸化效果不好，需要控制好這幾個條件

1、基質的種類和顆粒粒徑

      基質不同，其水解難易亦不同。基質的種類對水解酸化過程的速率有重要影響。如脂肪、蛋白質、多糖在其他條件相同的條件下，水解速率逐漸增da；對同類型有機物來說，分子量大的要比分子量小的更難水解；從分子結構來說，水解難易程度為直鏈結構＞支鏈結構＞環狀結構，且單環化合物易于雜環化合物。污染物的顆粒的大小對水解速率的影響也很大。顆粒粒徑越大，單位重量的比表面積就小，越難于水解。因此，對于顆粒大有機污染物濃度較高的廢水或污泥，先破碎后再進入水解池，加速水解（酸化）速率。

2、容積負荷

      容積負荷是水解過程的重要工藝參數之一，它反映了進水濃度與停留時間對厭氧過程的綜合影響。對于水解反應器，容積負荷設計取值較低，提高水力停留時間，使污染物質與水解微生物接觸時間加長，溶解出COD濃度變高，水解也越完全。對于對于城市污水，水解反應可在很短時間內完成，容積負荷可取相對較高值；而對于工業廢水比例較大的的污水，容積負荷需根據廢水性質進行設計。

3、配水系統

      水解池良好運行的重要條件之一是保障污泥和廢水之間的充分接觸，因此系統底部的布水系統應該盡可能地均勻。水解反應器的配水系統是一個關鍵的設計系統，為了使反應器底部進水均勻，有必要采用將進水均勻分配到多個進水點的分配裝置。

4、上升流速

      為確保水解反應器中泥水的充分接觸及出水水質，水解池的上升流速應控制在一定的范圍內。當上升流速偏低時，大量的較密實的活性污泥沉積在水解池的底部，在污水上升的過程中，泥水不能充分接觸反應，從而導致了去除效果較差。當上升流速偏高時，會造成水解池的活性污泥大量流失。出水帶泥，一方面對后續好氧生化處理的微生物造成毒性，另一方面無法保證水解池的去除效果。

5、水解液的pH值

      水解液的pH值主要影響水解的速率、水解(酸化)的產物以及污泥的形態和結構。大量研究結果表明，水解(酸化)微生物對pH值變化的適應性較強，水解過程可在pH值寬達3.5~10.0的范圍內順利進行，但zui佳的pH值為5.5~6.5。pH朝酸性方向或堿性方向移動時，水解速率都將減小。水解液pH值同時還影響水解產物的種類和含量。

6、水力停留時間

      水力停留時間是水解反應器運行控制的重要參數之一。它對反應器的影響，隨著反應器的功能不同而不同。對于單純以水解為目的的反應器，水力停留時間越長，被水解物質與水解微生物接觸時間也就越長，相應地水解效率也就越高。

7、溫度

      水解反應是一典型的生物反應，因此溫度變化對水解反應的影響符合一般的生物反應規律，即在一定的范圍內，溫度越高，水解反應的速率越大。但研究表明，當溫度在10~20℃之間變化時，水解反應速率變化不大，由此說明，水解微生物對低溫變化的適應較強。

水解酸化反應器的運行與維護

1、運行控制

接種污泥

      水解酸化反應器啟動可采用自然培養和二沉池脫水活性污泥接種，宜選用處理同類型工業廢水的接種污泥以及采用厭氧消化池污泥，其整個池容的污泥平均濃度達到 5-10g/L。采用接種污泥的啟動方法是當原水的 SS 濃度低于 100mg/L 以下，污水中菌種較少時使用。若污水生化性差，污泥增長緩慢，此時不接種污泥直接啟動水解反應器，啟動周期將達 3-6 個月， 且出水水質很難在短時間內達到要求。若原水懸浮物 SS 濃度高于 100mg/L，可采用不接種污泥的方法啟動。

水解酸化反應器的啟動

      反應器啟動時要設法在池底形成污泥層，可以通過污水自然培養，或投入一定量的接種污泥，以加快水解反應器的啟動。運行時先開啟反應器的進水閥門，注意觀察反應器中液位狀態，一旦形成污泥層，即可控制進水流量以保證污泥不流失，直至設計水力負荷。啟動過程一般需要 2～6 個星期。

排泥

      水解反應器排泥，特別是城市污水存在水力負荷變化，高水力負荷時排泥優點是易于控制污泥面高度，缺點是高負荷時污泥層膨脹率較大，污泥濃度低，后續污泥濃縮負荷大；低水力負荷排泥濃度高，污泥排放量少，缺點是對污泥層的控制不易掌握，排泥量過大會造成系統中污泥總量減少而影響處理效果。新建污水處理廠，zui好采用高水力負荷排泥方式，而在運轉一個相當時期后，在對水量變化規律有了一定了解后，再采用低水力負荷排泥方式。

      升流式水解反應器污泥層應維持在出水堰下 1.0~1.5m，否則一旦系統完全充滿污泥或在較高水力負荷條件下，由于供污泥層膨脹的空間有限，則會因為任何微小的污泥層膨脹， 而造成嚴重的污泥流失的情況。水解反應器排泥可采用污泥界面計控制排泥。

pH 值調節

      pH 值是廢水生物處理zui重要的影響因素之一。通常水解酸化菌適宜的生長 pH 范圍為4.0～9.0，這一范圍是指反應器內反應區的 pH 值。當 pH 小于 4 或大于 9 時，水解反應器的出水效果變差， 且影響到后續工序的處理，導致系統出水往往不能穩定達標。為了保持水解反應器中 pH 值穩定在適宜的范圍內，在實際運行中，主要是通過向進水中加入堿性或酸性物質。經常投加的堿性物質主要有 Na2CO3、NaHCO3、NaOH 等，酸性物質主要有鹽酸等。石灰是一種成本較低的堿性物質，但因為難以去除沉淀的碳酸鈣，使得碳酸鈣逐漸占據反應器的有效體積，對反應器運行有潛在危害，因此石灰是一種容易產生問題的堿度來源，應該核實利弊后再行采用。

     中和藥劑要有一定量儲存和相應的的儲存設備，在投加現場要設藥劑溶解，調配、定量投加設備，視 pH 值調節情況，必要時設二次調節。

2、停產控制

      工業廢水處理因工廠停產檢修或因季節性生產等原因，水解反應器可能會有停運情況發生。這種停運對反應器系統的保持并無重大的影響，因為在不進水運行的條件下，水解酸化微生物的活性可以保持較長時間。

      在停運期間，應采取相應的防凍措施。停運后的再啟動，一般只需將系統的溫度增高， 再按原來運行中的平均負荷率進水運行，在短時間內就能夠達到停運前的效能水平。