【正文】 ）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。首先水解反應(yīng)器中的大量微生物將進(jìn)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。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。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(dá)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(shí)存在取消消化池的可能性。但由于進(jìn)、出水溶解性COD、BOD的數(shù)值相差不大，因此，人們會誤認(rèn)為水解池僅僅起到物理解留作用。進(jìn)水平均濃度為500mg/L時，COD去除率在45%左右。為此，對接觸酶的活性與甲烷菌活性進(jìn)行檢驗(yàn)。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(shí)。（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(hù)。在水解反應(yīng)器中實(shí)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。當(dāng)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(dāng)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。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(qiáng)烈的抑制作用。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。這樣還需要相當(dāng)客觀的好氧后處理設(shè)備。d）。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(hù)研究院在20世紀(jì)80年代開發(fā)的水解好氧生物處理工藝。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(jìn)行好氧代謝，而在厭氧條件下進(jìn)行不同代謝反應(yīng)的工藝。在以上的這一系列實(shí)踐過程中，通過對各種不同工藝流程的推廣應(yīng)用，筆者認(rèn)為有必要對生產(chǎn)性工程進(jìn)行總結(jié)，以滿足研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用三方面要求。實(shí)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(xué)工業(yè)出版社環(huán)境科學(xué)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(diǎn) 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(jī)負(fù)荷沖擊能力 10水解過程可改變污水中有機(jī)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(dá)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(jī)理 12一、有機(jī)物形態(tài)對水解去除率的影響 12二、有機(jī)物降解途徑 13三、水解池動態(tài)特性分析 14四、難降解有機(jī)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(jī)物含量顯著減少 21B/C比值和溶解性有機(jī)物比例顯著增加 21BOD5降解動力學(xué) 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(jī)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(yùn)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(fù)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(jìn)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(shí)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(jì)分析 39一、厭氧處理應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)分析 39二、水解好氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 40第十節(jié) 水解好氧生物處理工藝設(shè)計(jì)指南 42一、預(yù)處理設(shè)施 42二、水解池的詳細(xì)設(shè)計(jì)要求 42三、反應(yīng)器的配水系統(tǒng) 43四、管道設(shè)計(jì) 46五、出水收集設(shè)備 46六、排泥設(shè)備 47第 1 章 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(yùn)行費(fèi)用高以及電耗高等問題，北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院（原北京市環(huán)境保護(hù)研究所）在20世紀(jì)80年代初開發(fā)了水解（酸化）好氧生物處理工藝。因此，可以講水解好氧生物處理工藝是我國獨(dú)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(xiàn)。事實(shí)上，利用兼性細(xì)菌的工藝人們已開始有所涉及。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。盡管停留時間很長（），但沼氣產(chǎn)量很低，（m3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%。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(jī)物截留并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機(jī)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。（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。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。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(jī)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(xiàng) 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(jī)酸高濃度的有機(jī)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(yàn)開始，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和理論分析，逐步發(fā)展為水解（酸化）好氧生物處理工藝。工藝僅產(chǎn)生很少的難厭氧降解的生物活性污泥，故實(shí)現(xiàn)污水、污泥一次性處理，不需要經(jīng)常加熱的中溫消化池。這也初步證實(shí)了采用動力學(xué)控制措施的有效性。工藝希望在水力學(xué)控制條件下，系統(tǒng)中以水解和產(chǎn)酸菌為主。表26 水解池與初沉池處理效果項(xiàng)目水解反應(yīng)器平流多斗沉淀池停留時間/hCOD去除率/%BOD去除率/%181217SS去除率/%79424047 較好的抗有機(jī)負(fù)荷沖擊能力圖27是進(jìn)水濃度與去除率的關(guān)系，從圖27可見，進(jìn)水濃度越高，COD去除率越高。在運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)水解池出水溶解性COD、BOD值高于進(jìn)水的情況，這說明反應(yīng)中有相當(dāng)數(shù)量的不溶性有機(jī)物溶解于水中，在1020℃條件下去除懸浮物有48%發(fā)生水解。表27 不同工藝處理北京高碑店城市污水實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比項(xiàng) 目傳統(tǒng)工藝曝氣池運(yùn)行水解好氧工藝曝氣池運(yùn)行穿孔管曝氣中微孔曝氣穿孔管曝氣中微孔曝氣停留時間/h86844氣水比15:114:1:1:1:1:1回流比505060605050污泥指數(shù)SVI265239231259273出水SS濃度/（mg/L）出水COD濃度/（mg/L）150148出水BOD濃度/（mg/L） 可以同時達(dá)到對剩余污泥的穩(wěn)定如前所述，水解好氧工藝的一個最顯著的特點(diǎn)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。 第四節(jié) 水解好氧生物處理工藝的機(jī)理 一、有機(jī)物形態(tài)對水解去除率的影響污水中的污染物按分散劃分為懸浮狀、超膠體、膠體和溶解性4種不同形態(tài)。 二、有機(jī)物降解途徑以COD為例，圖210給出了對可沉性、超膠體、膠體性和溶解性等不同物理狀態(tài)的有機(jī)污染物遷移轉(zhuǎn)化途徑的圖示。這些過程在水解反應(yīng)器中得到了強(qiáng)化，這與功能單一的初沉池有本質(zhì)的區(qū)別。這一特征可以在運(yùn)轉(zhuǎn)管理中得到運(yùn)用，來制定不同的排泥措施，以減少污泥處理的投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。沉降曲線給出了這種限制關(guān)系，其將平面分為兩部分，右半平面為穩(wěn)定狀態(tài)，左平面是不穩(wěn)定狀態(tài)。色譜儀能有效地分離污水中有機(jī)混合物，而質(zhì)譜儀又能對單一組分進(jìn)行定性鑒定。（1） 不論是酸性組分或堿性組分/中性組分色譜圖，經(jīng)水解反應(yīng)后出峰時間都大幅度提前，尤其以酸性組分更為明顯，說明經(jīng)過反應(yīng)后小分子化合物增加。（2） 經(jīng)水解酸化反應(yīng)后，有機(jī)物的種類并沒有減少，相反增加了許多小分子的化合物，這些化合物是水解、酸化反應(yīng)的中間產(chǎn)物，這與一般生物處理構(gòu)筑物降解規(guī)律是有區(qū)別的。BOD5去除率可達(dá)90%以上，但某些化合物，如4，4（1，1甲基亞乙基）雙酚等化合物由于其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，在處理過程中沒有被分解。表210和表211為不同國家的城市污水在不同實(shí)驗(yàn)條件下，原水水質(zhì)與水解出水的性質(zhì)對比。（1） 水解活性污泥處理工藝，如北京密云污水處理廠；（2） 水解氧化溝處理工藝，如河南安陽豆腐營污水處理廠；（3） 水解接觸氧化處理工藝，如深圳白泥坑污水處理廠；（4） 水解土地處理工藝，如山東安丘污水處理廠；（5） 水解氧化塘處理工藝，如新疆昌吉污水處理廠； B/C比值和溶解性有機(jī)物比例顯著增加不同條件下的城市污水經(jīng)水解反應(yīng)后，出水B/C值有所提高，（北京），（荷蘭）。曝氣量若同樣采用穿孔管曝氣設(shè)備，曝氣量可節(jié)省氣量50%，同樣采用中微孔曝氣器時節(jié)省量為40%左右。但從現(xiàn)在的數(shù)據(jù)很難對其余部分去除COD做完全的物料衡算分析，COD其他可能的降解途徑還包括硫酸鹽還原、氫氣的產(chǎn)生和甲烷化過程等。通過示范工程中一年的物料平衡，水解池中污泥的水解率可高達(dá)50%以上，排出系統(tǒng)的污泥量比初沉池、消化池聯(lián)合系統(tǒng)低30%。由此可知，污泥處理工序的每一步都是以減少污泥體積為主要目的。消化池的投配率為5%，則其污泥齡有20天，消化池運(yùn)轉(zhuǎn)一般是1天12次投配。更重要的是污泥衛(wèi)生條件差，對于脫水操作工人的健康影響較大，因此，一般需要進(jìn)行穩(wěn)定化處理。污泥脫水實(shí)驗(yàn)對示范工程的污泥采用帶式脫水機(jī)，實(shí)驗(yàn)樣品采用雙盲法以避免人為的干擾，委托北京礦業(yè)大學(xué)研究生院進(jìn)行。水解污泥優(yōu)于初沉污泥，最差為消化污泥。每日水解池的排泥量為整個污水處理系統(tǒng)的剩余污泥的排泥量。這樣可以去掉消化貯氣柜、生產(chǎn)鍋爐房、消化池的投資，從而降低基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，簡化了傳統(tǒng)的工藝流程，使得傳統(tǒng)的二級處理操作、管理都大為簡化。若原水懸浮污物SS濃度高于100mg/L，可采用不接種污泥的方法啟動。密云污水處理廠初次啟動時，為了盡快使水解池達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)，1992年7月下旬至8月中旬，從天津紀(jì)莊子污水處理廠拉運(yùn)了含水率為80%左右的脫水消化污泥2530t，投入水解池，為了防止水解池布水管、排泥管被大塊的污物堵塞，在投泥前將污泥先放入一個臨時修建的水池內(nèi)，并用一定孔隙的篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，然后用潛水泵將污泥均勻打入水解池的各個區(qū)域，全部污泥投入后。表214 啟動周期運(yùn)行結(jié)果建筑物項(xiàng) 目進(jìn)水量（m3/d）進(jìn)水濃度（m3/d）水解池曝氣池總?cè)コ?%出水濃度去除率出水濃度去除率COD369BOD150SSBOD/COD由表214可見，在啟動階段，水解池的出水水質(zhì)和曝氣池的出水水質(zhì)均較差，出水的COD、BOD和SS濃度甚至比進(jìn)水值還高。在運(yùn)轉(zhuǎn)的5周期間，這個比值沒有變化。在運(yùn)轉(zhuǎn)期間出水pH值變化很小，這與弱酸/堿系統(tǒng)的行為是一致的。設(shè)置了三個取樣點(diǎn)3，取樣點(diǎn)3是為了考察相同條件下由于安裝等問題所造成配水系統(tǒng)的差異，1取樣點(diǎn)位于總的出水口。 平行的配水系統(tǒng)之間有一定的差別，%。大型水解池的布水問題高碑店污水處理廠中試、密云污水處理廠和新疆昌吉污水處理廠水解池配水系統(tǒng)采用的是分枝配水方式。同時在設(shè)計(jì)中布水系統(tǒng)和出水收集系統(tǒng)沒有按對稱的結(jié)構(gòu)形式考慮，因此造成出水均勻性較差，為保證配水均勻性，需要進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，從而減少平行系統(tǒng)之間的差別。運(yùn)轉(zhuǎn)近10年，沒有發(fā)生過排泥不均勻而造成的污泥上浮現(xiàn)象，也沒有發(fā)生過因?yàn)榕拍鄦栴}而影響污水處理效果的現(xiàn)象。水解池采用高水力負(fù)荷時，通過排泥以控制污泥面高度，這與Lettinga所建議的UASB反應(yīng)器在低水力負(fù)荷時排泥是兩種不同的控制方式，比較這兩種方式各有利弊。表215 不同水力負(fù)荷下系統(tǒng)去除率進(jìn)水濃度項(xiàng)目不同的水力負(fù)荷Vmax/VmaxCOD=513mg/LCOD去除率/%485247BOD5=230mg/LBOD5去除率/%343837SS=307mg/LSS去除率/%938657從表215中數(shù)據(jù)來看，水力負(fù)荷對于COD、BOD5去除率影響不大。因此，可以認(rèn)為污水濃度的變化對系統(tǒng)去除效果不產(chǎn)生顯著影響。在歷時8h時間內(nèi)，污泥面稍有上升，絕對值僅上升了10cm，是可以忽略不計(jì)的，但是長期運(yùn)行造成的污泥量的積累是不能忽略的。這對于難降解有機(jī)廢水治理十分重要，目前已知水解好氧工藝對處理城市綜合廢水、印染廢水、造紙（中段）廢水、化工廢水和合成洗滌劑廢水（含ABS、LAS）等各種工藝廢水十分有效。由此可見，采用厭氧的酸性發(fā)酵作用是十分有效的。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)經(jīng)過厭氧反應(yīng)，B/，并且經(jīng)厭氧反應(yīng)后COD、BOD值都有所增加，這說明一些很難降解的物質(zhì)（甚至COD也測不出的化合物）經(jīng)厭氧反應(yīng)后易于生物降解了。43156317