【正文】 運行方式改變?yōu)椴糠謪捬酰粗饕趨捬醴磻?yīng)的水解和酸化階段（這也是稱為水解好氧工藝的原因），從而在反應(yīng)器中取消了三相分離器，使得反應(yīng)器結(jié)構(gòu)十分簡單，便于放大。從實驗結(jié)果來看厭氧階段的處理不足以使出水達到排放標準，不得不采用好氧后處理。水解池利用水解和產(chǎn)酸微生物，將污水中的固體、大分子和不易生物降解的有機物降解為易于生物降解的小分子有機物，使得污水在后續(xù)的好氧單元以較少的能耗和較短的停留時間下得到處理。在含有硫酸鹽的有機廢水中，厭氧反應(yīng)將有機物和硫酸鹽分別轉(zhuǎn)化為有機酸和硫化氫（反應(yīng)式（6）），產(chǎn)生的硫化氫被微需氧細菌直接氧化為硫元素。 第一節(jié) 水解（酸化）工藝與厭氧工藝 一、基本原理污水生物處理工藝分好氧工藝和厭氧工藝，這兩類工藝各有其優(yōu)缺點。經(jīng)過十多年的開發(fā)，圍繞水解好氧技術(shù)已經(jīng)形成一套完整的工藝技術(shù)。水解好氧工藝在推廣過程中，全國各地有關(guān)部門及行業(yè)累計建設(shè)了上百座水解好氧工藝的污水處理廠。人們過去對于好氧微生物和專性厭氧微生物研究十分充分，而對兼氧性微生物的研究不夠。前者是在A段的高吸附段發(fā)生了水解和部分酸化反應(yīng)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，所以使得整個工藝的效率大為提高。在這一階段COD、BOD5和SS的去除率分別在5070%、6080%和7090%。事實上，厭氧的停留時間在812h的去除效果還是相當高的，但是，要考慮到其與傳統(tǒng)好氧工藝應(yīng)有競爭力。但水解（酸化）好氧處理工藝中的水解（酸化）段和厭氧消化的目標不同，因此是兩種不同的處理方法。水解（酸化）好氧處理工藝中的水解（酸化）段為一典型的兼性過程，只要Eh控制在0mV左右，該過程即可孫里進行。水解（酸化）工藝控制在兼性條件下，系統(tǒng)中的優(yōu)勢菌群也是厭氧微生物，但以兼性微生物為主，完成水解（酸化）過程的微生物相應(yīng)也主要為厭氧（兼性）菌。水解（酸化）工藝中的最終產(chǎn)物為低濃度有機酸，個別情況下還有極少量的甲烷。（2） 對固體有機物的降解可減少污泥量，其功能與消化池一樣。圖26是水解池在啟動期間污泥甲烷活性的變化，隨著水解池的運行甲烷菌的活性逐步降低。一般認為水解、產(chǎn)酸菌屬于兼性微生物，而產(chǎn)甲烷細菌是專性厭氧菌，不具備過氧化氫酶。在拿不出大量投資修建二級污水處理廠的地方，先采用水解池進行一級處理，出水水質(zhì)將比初沉池有很大程度的改善。對于城市污水，實驗表明經(jīng)水解反應(yīng)后溶解性COD、BOD比例分別從進水的50%、65%提高到出水的78%、77%，不溶性COD、%、%。若同樣采用穿孔管曝氣設(shè)備，曝氣可節(jié)省氣量50%，同樣采用中微孔曝氣器節(jié)省氣量為40%左右。在濃縮812h下，%降至90%左右，濃縮后污泥可直接進行脫水。在運轉(zhuǎn)中經(jīng)常有水解池出水溶解性COD、BOD值高于進水的情況，這說明反應(yīng)中確有相當數(shù)量的不溶性有機物溶解于水中，這通過污泥產(chǎn)量的計量可以得到進一步證實，在1020℃條件下去除懸浮物有48%發(fā)生水解?？梢钥闯?，水解反應(yīng)器集沉淀、吸附、網(wǎng)捕和生物絮凝等物理化學過程以及水解、酸化和甲烷化過程等生物降解功能于一體。從以上數(shù)據(jù)可以看出，在最大流量條件下，污泥層由于膨脹而造成污泥濃度降低，同時引起污泥成層的沉淀速度提高，自動保持反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度（約20g/L）；而隨著流量的減少，在最小流量時污泥濃度增加，沉速降低也達到動態(tài)平衡，這時污泥濃度為60g/L。隨著停留時間的限制，即受污水上升流速的制約。使用色譜質(zhì)譜聯(lián)機（GC/MS）對污水處理過程中污水含有的各種有機污染物進行鑒定，是國內(nèi)外近年來在環(huán)境工作中的新進展?？梢苑治鲇幸韵聨讉€現(xiàn)象。（1） 經(jīng)水解反應(yīng)池后，酸性化合物數(shù)量和種類大幅度增加，說明水解反應(yīng)池對有機物不僅僅起到物理截留作用，而是以生物作用為主的水解酸化反應(yīng)過程，同時也說明酸化過程的工程控制措施是恰當?shù)?。?） 經(jīng)過活性污泥法最終處理后，出水的化合物種類和含量有明顯減少。且由于這些特點，單從出水水質(zhì)COD、BOD5等去除率來評價水解反應(yīng)器的作用是不全面的，應(yīng)對后處理中各種現(xiàn)象進行分析，以全面評價水解反應(yīng)在整個系統(tǒng)中的功能。根據(jù)實際情況的不同，后處理工藝目前的應(yīng)用有以下幾種形式。水解池出水采用活性污泥后處理工藝與采用傳統(tǒng)活性污泥工藝進行對比如下：在停留時間4h左右的情況下，不論采用穿孔管或中微孔曝氣方式，BOD5和COD去除率均顯著高于傳統(tǒng)工藝流程，且出水COD低于100mg/L，傳統(tǒng)工藝停留時間8h左右仍然達不到與本工藝相接近的出水水質(zhì)，因此，從曝氣池容積上新工藝要少50%左右。由圖216給出的COD和污泥平衡可知，COD的平均去除率為40%，而接近25%的去除的COD仍然保留在污泥中并作為剩余污泥被排放，這表明水解反應(yīng)器中污泥和污水可以同時得到處理。 第六節(jié) 水解工藝的污泥處理如前所述，水解好氧工藝的最顯著的特點之一就是污水、污泥一次得到處理，可以在傳統(tǒng)的工藝流程中取消消化池。污泥消化是利用生物手段來使污泥有機物分解，從而降低污泥總量。 二、污泥有機物的降解表從我國城市污水多年的數(shù)據(jù)來看，初沉池污泥中有機物含量為60%70%，二沉池污泥中有機物含量70%80%，消化池有機物降解率為40%，消化池出泥有機物含量50%，這個數(shù)值對于消化池來講是屬于中等水平。這是由于不經(jīng)消化的生污泥粘度較低，但是由于初沉污泥不經(jīng)消化，有機物含量在60%以上，污泥量大，導(dǎo)致藥劑費用高。所以，動態(tài)淘洗是水解反應(yīng)器污泥脫水性能良好的主要原因。（1）從正交表的直觀分析得出，最佳組合為A1B2C3D1，即：采用水解污泥、在加藥量1%、 形區(qū)壓力250kPa和擠壓區(qū)壓力150kPa時脫水效果良好。生產(chǎn)裝置中污泥處理系統(tǒng)（1）剩余污泥的排出，整個曝氣池的剩余污泥通過廠內(nèi)下水道排入總進口，然后進入水解池。從以上諸方面對水解污泥的考查結(jié)果表明，對于水解好氧工藝流程，從水解反應(yīng)器內(nèi)排出的污泥、污泥總量、污泥的有機物含量、污泥衛(wèi)生指標和脫水性能等各方面，與傳統(tǒng)工藝消化池污泥的指標大致接近，有些指標明顯優(yōu)于消化污泥，因此完全具備了從傳統(tǒng)工藝流程中取消污泥消化的條件。若此時不接種污泥直接啟動水解池，啟動周期將達36個月，且出水水質(zhì)很難在短時間內(nèi)達到要求。在運行期間改裝配水系統(tǒng)，曾經(jīng)放空反應(yīng)器，再次啟動時沒有投加接種污泥，利用培養(yǎng)成熟的標志的設(shè)計負荷下出水COD保持恒定值，同時反應(yīng)器內(nèi)污泥數(shù)量和質(zhì)量也保持穩(wěn)定，就可認為啟動期完成。運行結(jié)果見表214（1992年8月18日1992年9月10日）。（1）在啟動期間污泥濃度和污泥積累，在池內(nèi)取樣，在不同深度測定了SS和VSS濃度，VSS/。在反應(yīng)器內(nèi)積累了一定量的污泥后，出水VFA濃度高于進水濃度，從進水的VFA值2060mg/L達到出水的VFA值50120mg/L；從化學計量學上VFA濃度增加1mmol/L，碳酸鹽堿度減少1mmol/L（=50mg/L，以CaCO3計）。實驗進水量Q=50m3/h，停留時間HRT=；，使池內(nèi)Li+。這種流態(tài)對反應(yīng)和沉淀效果來講都是十分有利的，底部的完全混合區(qū)有利于反應(yīng)，而上部的推流區(qū)則有利于沉淀作用。因此，在配水系統(tǒng)中配水均勻性與水頭損失問題是一對矛盾，而采用小阻力配水系統(tǒng)，可以減少水頭損失和系統(tǒng)的復(fù)雜程度。經(jīng)分析認為，在污水干管為枝狀分配過程中，一般管網(wǎng)遠端流速較高、動能較大，因此流量也較大。采取8個中上部靜壓排泥裝置，9m=。低流量時，由于流量過小，則污泥層高度太低，一般只有12m高，污泥濃度較高，控制不好會造成排泥太多。1. 流量變化的影響流量變化對去除率的影響如表215。（） kg/（），但出水COD變化不大，確實表明了水解池對處理低濃度污水存在著很大潛力。50%，由圖221可觀察：（1）污泥面的穩(wěn)定高度隨著上升流速的增加而上升；（2）一個上升流速穩(wěn)定到另一個狀態(tài)，泥面達到穩(wěn)定的過度時間很短，只要12h；（3）由于污泥積累形成污泥濃度增加而造成污泥面的上升，與上升流速改變而造成污泥面的變化相比是很小的。 第八節(jié) 水解工藝的進一步開發(fā)和應(yīng)用綜上所述，水解池可以降低COD總量，同時也可以提高生化性，將污水中的固體狀態(tài)大分子和不易生物降解的有機物，漿解為易于降解的小分子有機物。而一般好氧處理曝氣8h后PVA僅能去除20%，并且由于泡沫問題而無法運轉(zhuǎn)。其中厭氧反應(yīng)停留時間10h，采用軟性纖維填料反應(yīng)器，好氧采用78h的接觸氧化法。10943890177。8。5360懸浮COD3551246533177。經(jīng)過厭氧、好氧處理后，BOD5去除可達89%，COD去除可達89%。滌綸紡絲油劑廢水在滌綸纖維生產(chǎn)過程中，為了改善纖維性質(zhì)，提高纖維可織性，需要使用紡絲油劑對纖維進行處理。而懸浮物去除率高和去除的懸浮物可以在水解池中得到部分消化的這一特點，在工藝開發(fā)初期時主要應(yīng)用于污水、污泥的同時處理；近年來，又利用這一特點去除高含懸浮物和脂類的廢水，如酒糟廢液、活性污泥、乳制品廢水和畜禽糞便廢水等。污泥在水解池內(nèi)的積累是一個緩慢的過程。而在中試研究中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，COD變化范圍為1761532mg/L時，變化幅度更大。但從出水懸浮物數(shù)據(jù)來看，變化規(guī)律十分明顯，上升流速越高出水懸浮物濃度越大，去除率越低。高水力負荷時排泥的優(yōu)點是易于控制污泥面高度，可采用污泥界面計控制排泥，這樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較好；缺點是高負荷時污泥層膨脹率較大，污泥濃度低，后續(xù)污泥濃縮負荷大，而排泥量不夠，則會造成污泥溢出，使整個系統(tǒng)崩潰?？烧J為只要布水系統(tǒng)設(shè)計得當，反應(yīng)器內(nèi)沒有死角死區(qū)，則排泥系統(tǒng)的設(shè)計可相對簡化。雖然調(diào)節(jié)配水管網(wǎng)閥門使這一問題可以得到解決，但由于水量的經(jīng)常變化及設(shè)計的問題，布水仍沒有達到根本的均勻一致，同時也增加了運行管理的復(fù)雜程度。為了配水均勻一般采用對稱布置，配水管及布水孔的設(shè)計經(jīng)過仔細核算后，力求配水均勻。從設(shè)計上兩者完全一樣，這是由于施工和安裝上的差別，使兩者造成了比較明顯的差別。取樣點位置見圖218。重新啟動小型污水處理廠由于城市過小、工業(yè)布局單純，在夜間出現(xiàn)流量驟減甚至斷流現(xiàn)象時，應(yīng)重新啟動。通過對污泥量的測定可知，在5周期運行后達到了恒定的污泥濃度分布曲線和（最大）污泥保持量，這表示穩(wěn)定狀態(tài)建立。由于原水中含有一定量的洗滌劑成分，因此在曝氣池內(nèi)通常產(chǎn)生嚴重的泡沫現(xiàn)象，這說明啟動初期的水解池還沒有充分發(fā)揮作用，致使原水中的有機高分子物不能得到有效的降解（如LAS等），造成出水水質(zhì)各個指標的濃度較高。由于污水量較小，只啟動了一個水解池。水解池的啟動水解池是改進的厭氧UASB反應(yīng)器，一般認為厭氧處理廠的啟動是相當費時的，有時是很困難的過程。 第七節(jié) 水解池的啟動和運行水解池在工藝放大中是否會產(chǎn)生布水不均勻問題和排泥不暢而造成污泥上浮的問題，長期運轉(zhuǎn)中是否會產(chǎn)生什么不利因素，這一直是從工藝開發(fā)以來很多專家關(guān)心和擔心的重要問題之一。根據(jù)產(chǎn)泥量以及實驗結(jié)果，污泥（包括水解池污泥和穩(wěn)定后的活性污泥剩余污泥）產(chǎn)量為3150kg/d。對脫水結(jié)果的影響：污泥種類擠壓區(qū)壓力投藥量 形區(qū)壓力。實驗考察了脫水效果的影響。水解污泥由于產(chǎn)甲烷反應(yīng)強烈，泥中的氣體較多；污泥性質(zhì)比較粘稠，不易脫水。每天攪拌數(shù)次，從傳質(zhì)條件上講是不利的。消化池是利用厭氧發(fā)酵的方法來達到污泥穩(wěn)定化的目的，這是處理工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，且有以下優(yōu)點：（1） 與消化前污泥相比可減少30%的體積；（2） 生成的沼氣是可以利用的能源；（3） 消除了惡臭；（4） 厭氧菌有一定的抗菌作用，在一定程度上改善了污泥的衛(wèi)生性能；（5） 增加了污泥作為肥料的可利用性。污泥量的平衡只是其中一個方面，還有其他一些重要的指標。（2）生產(chǎn)性工程驗證通過對大型生產(chǎn)性裝置觀測（19851986年）的數(shù)據(jù)進行衡算，按以下各式計算污泥量：總輸入污泥量= 進水懸浮物量 二沉池剩余污泥量總輸出污泥量= 出水懸浮物量 厭氧排泥量系統(tǒng)去除總懸浮物=式中 Qi——第i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。 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）。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。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。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。（2） 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。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。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)。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。 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