【正文】 天污水流量，m3/hQsi——二沉池第i天排泥量，m3/hQwi——水解池第i天排泥量，m3/h；SSii、SSsi——第i天進、出水懸浮物含量，kg/m3；Xri——第i天回流污泥濃度，kg/m3；Xsi——第i天厭氧排泥濃度，kg/m3。污泥和COD去除平衡在實驗室（荷蘭）的實驗中，通過嚴格的物料平衡得到圖216所示的COD和污泥平衡關(guān)系。BOD5降解動力學原污水和水解出水BOD歷時變化曲線不同（圖215）。經(jīng)水解處理，有機物在微生物的代謝途徑上減少了一個重要環(huán)節(jié)，無疑將加速有機物的降解。B/C比值的提高說明廢水可生化性的提高，這是水解反應(yīng)的第二個顯著特點。如采用氧化塘后處理，與單獨采用傳統(tǒng)氧化塘相比，占地面積減少50%以上，基建投資降低50%，運行費用降低36%，并且基本上解決了一般氧化塘的淤結(jié)問題。表210 原污水與水解出水水質(zhì)比較（北京市高碑店污水處理廠）項 目原污水水解出水原污水/水解出水COD/（mg/L）BOD/（mg/L）SS/（mg/L）溶解性COD比例/%BOD5/CODBOD20/（mg/L）BOD5/ BOD20動力學常數(shù)耗氣速率/【mg/（h第五節(jié) 水解工藝對后續(xù)好氧工藝的影響水解工藝著眼于整個系統(tǒng)的處理效率和經(jīng)濟效率，放棄了厭氧反應(yīng)中甲烷發(fā)酵階段，利用厭氧反應(yīng)中水解和產(chǎn)酸作用，使得污水、污泥一次得到處理。并且在處理后出現(xiàn)一些新化合物，如βD嗶喃果糖三苷等化合物，它們可能是微生物生物代謝過程中的中間產(chǎn)物，或者為某些胞外酶。經(jīng)過水解酸化反應(yīng)后，有機物的種類并沒有減少，相反增加了許多小分子的化合物，這些酸性化合物容易被生物降解，這也從一個側(cè)面說明，為什么經(jīng)過水解酸化反應(yīng)后BOD5/COD比值有所提高，即可生化性有所提高。從溶解性有機物的數(shù)量（以峰面積表示）上，經(jīng)過水解反應(yīng)后總量有所增加，這說明部分不溶性有機物經(jīng)過水解酸化反應(yīng)后確實轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C物，從而使懸浮性有機物量有所減少。（5） 堿性/中性化合物峰面積有所減少，而酸性組分總峰面積有所增加，說明堿性/中性化合物轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝曰衔铩＃?） 酸性組分化合物個數(shù)明顯增加，由45個增至60個，同時，酸性組分總峰面積有所增加。需要說明的是，表29中只給出了主要的化合物，對于峰面積較小的化合物表29中沒有給出。采用液液萃取、毛細管氣相色譜法及氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)機法，對有機污染物在水解池、曝氣池中的降解過程進行了分析、研究，以期對有機污染物在新的工藝過程中的降解轉(zhuǎn)化過程的特殊性進行了解。具體講是將大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，將難生化降解物質(zhì)降解為易生化降解的物質(zhì)。有兩種情況會造成污泥界面上升；第一種情況，長期不排泥，這時污泥面將不斷上升，這是由于污泥量增加使得污泥濃度增加，這時可通過排泥重新回到穩(wěn)定狀態(tài)；第二種情況，當水力停留時間縮短，水的上升流速增大造成污泥界面上升，這可通過排泥來降低系統(tǒng)中的污泥量，使污泥濃度與停留時間達到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。只要微生物量足夠多，則反應(yīng)不受停留時間的控制，這在工程上是十分有利的。穩(wěn)定性分析水解反應(yīng)器屬上流式污泥床反應(yīng)器范疇，具有兩個基本功能：即生物反應(yīng)和沉淀功能。這種對應(yīng)關(guān)系是由于在水解池內(nèi)污泥在垂直方向的運動是污泥顆粒的平均濃度vr和水流的上升流速vi在穩(wěn)定狀態(tài)達到平衡時形成，即vr=vi。三、水解池動態(tài)特性分析上升流速與系統(tǒng)內(nèi)污泥濃度的關(guān)系研究上升流速和污泥層高度（實際上是污泥濃度）之間的變化規(guī)律，可以忽略由于污泥積累造成的污泥區(qū)高度的變化。在這一過程中溶解性BOD、COD的去除率雖然表面上講只有10%左右，但是由于顆粒有機物發(fā)生水解增加了系統(tǒng)中溶解性有機物的濃度，因此，溶解性BOD、COD去除率遠遠大于10%。首先水解反應(yīng)器中的大量微生物將進水中顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)迅速截留和吸附，這是一個物理過程的快速反應(yīng)，一般只要幾秒到幾十秒即可完成，因此，反應(yīng)是迅速的。由此可見，水解池對懸浮性物質(zhì)的去除能力很強，所以水解工藝適合污水中含懸浮狀COD比例較高的廢水。根據(jù)工程上采用的簡單分離方法來劃分，定義為溶解性、膠體、超膠體和可沉的COD。（2）水解污泥的沉降與濃縮性能了解水解污泥的沉降性能，可為濃縮池提供設(shè)計依據(jù)。通過示范工程1年的物料平衡，水解池中污泥的水解率可高達50%左右，排出系統(tǒng)污泥量比初沉池消化池聯(lián)合系統(tǒng)低30%，結(jié)果證實存在取消消化池的可能性。有利于好氧后處理表27為水解工藝結(jié)合采用活性污泥后處理工藝與采用傳統(tǒng)活性污泥工藝的對比。但由于進、出水溶解性COD、BOD的數(shù)值相差不大，因此，人們會誤認為水解池僅僅起到物理解留作用。水解過程可改變污水中有機物形態(tài)及性質(zhì)，有利于后續(xù)好氧處理一般城市污水可沉COD占總COD的50%左右，經(jīng)水解處理后基本上去除了可沉性COD，所以水解工藝適用于污水中含懸浮狀COD比例較高的廢水。進水平均濃度為500mg/L時，COD去除率在45%左右。水解池可取代初沉池從表26給出的水解池與初沉池運行結(jié)果可知，在停留時間相當?shù)那闆r下，水解池對懸浮物的去除率顯著高于初沉池，平均出水SS只有50mg/L，其COD、BOD蛔蟲卵的去除率也顯著地高于初沉池。為此，對接觸酶的活性與甲烷菌活性進行檢驗。由于進水的溶解氧為零，所以好氧細菌得不到發(fā)展。采用城市污水直接培養(yǎng)成熟的水解污泥外觀呈黑色，結(jié)構(gòu)密實。因此，水解好氧生物處理工藝是有自己特點的一種新型的水處理工藝。（3） 不需要密閉的池，不需要攪拌器，不需要水、氣、固三相分離器，降低了造價和便于維護。（1） 水解、產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物主要為小分子有機物，可生物降解性一般較好。在水解反應(yīng)器中實際上完成水解和酸化兩個過程（酸化也可能不十分徹底），但為了簡化稱呼，簡稱為水解。微生物種群的差異使得三種工藝系統(tǒng)的最終產(chǎn)物也完全不同。當控制的電位較低時，完成水解、產(chǎn)酸的微生物主要為厭氧菌；當控制的電位較高時，則完成水解、產(chǎn)酸的微生物主要為兼性菌。由于反應(yīng)條件不同，三種工藝系統(tǒng)種優(yōu)勢菌群也不相同。在兩相厭氧消化系統(tǒng)中，在酸化反應(yīng)器pH值降低時，丙酸的相對含量增大，而丙酸對后續(xù)的甲烷相中的產(chǎn)甲烷菌將產(chǎn)生強烈的抑制作用。（1）氧化還原電位（Eh）不同在混合厭氧消化系統(tǒng)中，由于完成水解、酸化的微生物和產(chǎn)甲烷微生物共處于同一個反應(yīng)器中，整個反應(yīng)器的氧化還原電位（Eh）的控制必須首先滿足對Eh要求嚴格的甲烷菌，一般為300mV以下，因此，系統(tǒng)中的水解（酸化）微生物也是在這一電位值下工作的。水解工藝的開發(fā)過程是從低濃度城市污水開始的，與高濃度廢水的厭氧消化中的水解、酸化過程是不同的。作為一種替代的處理工藝，在總的停留時間和能耗等方面比傳統(tǒng)的活性污泥要有很大的優(yōu)勢。這樣還需要相當客觀的好氧后處理設(shè)備。在溫暖氣候條件下常溫（1020℃）厭氧處理生活污水的實驗，存在兩個問題。d）。二、水解好氧工藝的開發(fā)水解好氧工藝開發(fā)的目的是針對傳統(tǒng)的活性污泥工藝具有投資大、能耗高和運轉(zhuǎn)費用高等缺點，試圖采用厭氧處理工藝替代傳統(tǒng)的好氧活性污泥工藝。成功地利用兼性微生物的典型工藝是由北京市環(huán)境保護研究院在20世紀80年代開發(fā)的水解好氧生物處理工藝。以上反應(yīng)是一些新工藝的化學反應(yīng)基礎(chǔ)，其基本原理是新工藝開發(fā)的基礎(chǔ)和生長點。如，對去除N、P的A2O或AO工藝（反應(yīng)式（3）、（4）），是利用了兼性菌在好氧條件下進行好氧代謝，而在厭氧條件下進行不同代謝反應(yīng)的工藝。各種類型有機污染物的厭氧（缺氧）、好氧降解反應(yīng)過程匯總?cè)缦隆Ｔ谝陨系倪@一系列實踐過程中，通過對各種不同工藝流程的推廣應(yīng)用，筆者認為有必要對生產(chǎn)性工程進行總結(jié)，以滿足研究、設(shè)計和應(yīng)用三方面要求。另外，國內(nèi)同行開發(fā)了處理印染廢水的水解好氧生物碳工藝，處理焦化廢水的水解和AO工藝相結(jié)合的工藝，在啤酒廢水和屠宰廢水方面水解好氧工藝相結(jié)合的工藝已是具有競爭力的一種標準工藝。實用水處理技術(shù)叢書城市污水生物處理新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用——水解好氧生物處理工藝王凱軍 賈立敏 編著化學工業(yè)出版社環(huán)境科學與工程出版中心北 京2001年10月第一版2001年1月北京第1次印刷目 錄第一節(jié) 水解（酸化）工藝與厭氧工藝 4一、基本原理 4二、水解好氧工藝的開發(fā) 5三、水解（酸化）工藝與厭氧發(fā)酵的區(qū)別 6第三節(jié) 水解好氧生物處理工藝特點 8水解池與厭氧UASB工藝啟動方式不同 8水解池可取代初沉池 9較好的抗有機負荷沖擊能力 10水解過程可改變污水中有機物形態(tài)及性質(zhì)，有利于后續(xù)好氧處理 10在低溫條件下仍有較好的去除效果 11有利于好氧后處理 11可以同時達到對剩余污泥的穩(wěn)定 12第四節(jié) 水解好氧生物處理工藝的機理 12一、有機物形態(tài)對水解去除率的影響 12二、有機物降解途徑 13三、水解池動態(tài)特性分析 14四、難降解有機物的降解 15第五節(jié) 水解工藝對后續(xù)好氧工藝的影響 20有機物含量顯著減少 21B/C比值和溶解性有機物比例顯著增加 21BOD5降解動力學 22污泥和COD去除平衡 22第六節(jié) 水解工藝的污泥處理 24一、傳統(tǒng)污泥處理的目的和手段 24二、污泥有機物的降解表 25三、污泥脫水性能及處理 25第七節(jié) 水解池的啟動和運行 27一、水解池的啟動方式 27二、配水系統(tǒng) 30三、排泥 32四、負荷變化對水解池處理效果的影響 33第八節(jié) 水解工藝的進一步開發(fā)和應(yīng)用 35一、芳香類化合物的去除 35二、奈的去除 35三、鹵代烴的去除 35四、難生物降解工業(yè)廢水處理的實際應(yīng)用 35五、高懸浮物含量廢水的水解處理工藝 36六、水解工藝的適用范圍及要求 37第九節(jié) 水解好氧工藝技術(shù)經(jīng)濟分析 39一、厭氧處理應(yīng)用的經(jīng)濟分析 39二、水解好氧系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 40第十節(jié) 水解好氧生物處理工藝設(shè)計指南 42一、預(yù)處理設(shè)施 42二、水解池的詳細設(shè)計要求 42三、反應(yīng)器的配水系統(tǒng) 43四、管道設(shè)計 46五、出水收集設(shè)備 46六、排泥設(shè)備 47水解好氧生物處理工藝根據(jù)傳統(tǒng)活性污泥工藝基建投資高、運行費用高以及電耗高等問題，北京市環(huán)境保護科學研究院（原北京市環(huán)境保護研究所）在20世紀80年代初開發(fā)了水解（酸化）好氧生物處理工藝。特別是北京市密云縣城污水處理廠（）、河南安陽市豆腐營污水處理廠（）、新疆昌吉市污水處理廠（）和深圳寶胺安縣石巖污水處理廠（）都相繼采用了該處理工藝。因此，可以講水解好氧生物處理工藝是我國獨立自主開發(fā)的污水處理工藝，為我國的水污染控制作出了積極的貢獻。如何能使好氧生物處理工藝提高污泥濃度，減少氧的消耗‘如何使厭氧生物處理工藝縮短處理時間和提高處理負荷，是值得進一步研究的課題。事實上，利用兼性細菌的工藝人們已開始有所涉及。最新研究表明，一些在好氧狀態(tài)下難降解芳香族和鹵代烴在厭氧條件下容易分解（反應(yīng)式（7）、（8））。對于后者而言，在SBR的反應(yīng)過程同樣經(jīng)歷了好氧缺氧和厭氧的過程。由于水解池具有改善污水可生化性的特點，使得本工藝不僅適用于易于生物降解的城市污水等，同時更加適用于處理不易生物降解的某些工業(yè)廢水，如紡織廢水，印染廢水，焦化廢水，釀酒廢水，化工廢水，造紙廢水等。盡管停留時間很長（），但沼氣產(chǎn)量很低，（m3在北京進行的實驗屬于冬季水溫（最低為9℃）較低的實驗。第二，停留時間在824h的厭氧系統(tǒng)的競爭能力將大為降低，COD的去除率僅3060%。新工藝有兩個最為顯著的特點：其一，水解池取代了傳統(tǒng)的初沉池，水解池對有機物的去除率遠遠高于傳統(tǒng)的初沉池，更為重要的是經(jīng)過水解處理，污水中的有機物不但在數(shù)量上發(fā)生了很大變化，而且在理化性質(zhì)上發(fā)生了更大變化，使污水更適宜后繼的好氧處理，可以用較少的氣量在較短的停留時間內(nèi)完成凈化；其二，這種工藝在處理污水的同時，完成了對污泥的處理，使污水、污泥處理一元化，可以從傳統(tǒng)的工藝過程種取消消化池。水解（酸化）好氧處理系統(tǒng)中的水解（酸化）段的目的，對于城市污水是將原水中的非溶解態(tài)有機物截留并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機物；對于工業(yè)廢水處理，主要是將其中難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到馕镔|(zhì)，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧生物處理。因此，盡管水解（酸化）好氧處理工藝中的水解（酸化）段、兩相法厭氧發(fā)酵工藝中的產(chǎn)酸相和混合厭氧消化工藝中的產(chǎn)酸過程均產(chǎn)生有機酸，但是由于三者的處理目的的不同，各自的運行環(huán)境和條件有著明顯的差異，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。（2）pH值不同在厭氧消化系統(tǒng)中，消化液的pH值控制在甲烷菌生長的最佳pH值范圍。而水解處理工藝對溫度無特殊要求，通常在常溫下運行，也可獲得較為滿意的水解（酸化效果）。對于兩相厭氧消化系統(tǒng)中的產(chǎn)酸相，微生物的優(yōu)勢菌群隨控制的氧化還原電位不同而變化。以上的差別造成了水解工藝是完全水解，而好氧AO（HO）、A2O和AB等工藝中A段僅僅發(fā)生部分水解。而兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸相的產(chǎn)物主要為高濃度有機酸（主要為乙酸）、少量甲烷和二氧化碳（見表21）表21水解（酸化）好氧處理工藝中是水解（酸化）與厭氧消化的比較工藝項 目水解（酸化）好氧中的水解（酸化）段兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸相厭氧消化Eh/Mv0100～300300pH值～～～溫度不控制控制控制優(yōu)勢微生物兼性菌兼性菌+厭氧菌厭氧菌產(chǎn)氣中甲烷含量極少少量大量最終產(chǎn)物低濃度的有機酸高濃度的有機酸如乙酸、少量CH4/CO2CH4/CO2水解工藝的研究工作是從污水的厭氧好氧生物處理小試驗開始，經(jīng)過反復(fù)實驗和理論分析，逐步發(fā)展為水解（酸化）好氧生物處理工藝。采用水解池較之全過程的厭氧池（消化池）具有以下的優(yōu)點。工藝僅產(chǎn)生很少的難厭氧降解的生物活性污泥，故