【正文】 國(guó)內(nèi)外的一些學(xué)者對(duì)UASB反應(yīng)器應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的主要顧慮之一是布水的均勻性問題。因?yàn)槲勰啻卜磻?yīng)器若形成死區(qū)，容易引起污泥上浮，影響處理效果。因此，布水系統(tǒng)的均勻性是水解池工作良好的重要保證。對(duì)大型水解池（180m3）采用LiCl作為示蹤劑進(jìn)行了流態(tài)實(shí)驗(yàn)（見圖217）。實(shí)驗(yàn)進(jìn)水量Q=50m3/h，停留時(shí)間HRT=；，使池內(nèi)Li+。設(shè)置了三個(gè)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。取樣點(diǎn)位置見圖218。選用LiCl作用蹤劑是因?yàn)槲鬯蠰i+的本底值很低，另外Li+不易被吸收，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，Li+的回收率達(dá)到96%，說明示蹤劑的選用是合適的。從圖217曲線1看，整個(gè)池的流態(tài)介于推流和完全混合流之間，如果采用階串模型計(jì)算串聯(lián)個(gè)數(shù)為n=，實(shí)測(cè)的平均水力停留時(shí)間HRT=，與理論值的偏差很小，%，說明配水系統(tǒng)的均勻程度很好。池內(nèi)不存在明顯的死區(qū)和短路現(xiàn)象，配水的流速選擇合適，具有足夠的初始動(dòng)能，可將污泥層充分?jǐn)_動(dòng)懸浮起來。這從污泥的分布曲線圖上可以得到證實(shí)（圖219），污泥層濃度上下較均勻，特別是底層不存在一個(gè)明顯的濃度很高的污泥區(qū)，說明污水進(jìn)入池內(nèi)馬上與污泥均勻混合，底部是一個(gè)完全混合區(qū)。這種流態(tài)對(duì)反應(yīng)和沉淀效果來講都是十分有利的，底部是一個(gè)完全混合區(qū)。這種流態(tài)對(duì)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。 平行的配水系統(tǒng)之間有一定的差別，%。從設(shè)計(jì)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。在設(shè)計(jì)種為保證配水均勻性要考慮有可調(diào)節(jié)流量的裝置，從而減少平行系統(tǒng)之間的差別。雖然調(diào)節(jié)配水管網(wǎng)閥門使這一問題可以得到解決，但是增加了運(yùn)行管理的復(fù)雜性。在實(shí)驗(yàn)中對(duì)此進(jìn)行了考察，對(duì)于配水裝置進(jìn)行了兩組試驗(yàn)。第一組采用大阻力配水系統(tǒng)，即孔口直徑比較小，孔口流速較大，這時(shí)配水均勻程度很好，但水頭損失較大；第二組將孔口適當(dāng)擴(kuò)大，這時(shí)配水均勻性沒有很大改變，水投損失增加緩慢。這兩組情況都有一定程度的水流短路，結(jié)合前面流態(tài)試驗(yàn)分析，這是由于平行配水管道中流量分配不均勻所造成的。因此，在配水系統(tǒng)中配水均勻性與水頭損失問題是一對(duì)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。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。為了配水均勻一般采用對(duì)稱布置，配水管及布水孔的設(shè)計(jì)經(jīng)過仔細(xì)核算后，力求配水均勻。各支管出水口向下距池底約20cm，位于所服務(wù)面積的中心。管口對(duì)準(zhǔn)池底所設(shè)的反射錐體，使射流向四周散開，均勻于池底。從以上三個(gè)污水處理廠的工程實(shí)踐來看，高碑店污水處理廠和密云污水處理廠的配水系統(tǒng)基本達(dá)到布水均勻，所以，只要施工安裝正確，配水能夠基本達(dá)到均勻分布的要求。在昌吉污水處理廠的運(yùn)行中，出現(xiàn)配水不均的現(xiàn)象，特別是池尾端（即總配水管尾頭）流量明顯偏大，池下泥層面經(jīng)測(cè)量呈大坡度傾斜狀態(tài)，泥層高端污泥有溢出發(fā)生。在運(yùn)行中雖可利用閘門調(diào)節(jié)，但運(yùn)行管理復(fù)雜。經(jīng)分析認(rèn)為，在污水干管為枝狀分配過程中，一般管網(wǎng)遠(yuǎn)端流速較高、動(dòng)能較大，因此流量也較大。同時(shí)在設(shè)計(jì)中布水系統(tǒng)和出水收集系統(tǒng)沒有按對(duì)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。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(jì)的問題，布水仍沒有達(dá)到根本的均勻一致，同時(shí)也增加了運(yùn)行管理的復(fù)雜程度。因此，設(shè)計(jì)的合理及科學(xué)的操作管理是可以保證布水均勻的，同時(shí)，需要開發(fā)獨(dú)立設(shè)計(jì)的配水系統(tǒng)。因此，在近年的水解池設(shè)計(jì)中采用了一管一孔的布水方式，如密云污水處理廠二期工程（規(guī)模3萬m3/d）設(shè)計(jì)和新疆阿克蘇污水處理廠（處理能力為36m3/d）的設(shè)計(jì)等。一管一孔的布水方式可以確保布水的均勻性，圖220a為國(guó)外城市污水厭氧處理工藝中的布水方式。而圖220b為阿克蘇污水處理廠水解池的布置，這解決了大型水解池的放大問題。三、排泥從排泥系統(tǒng)來看，目前運(yùn)轉(zhuǎn)的水解池的平面尺寸最大為9m36m（密云污水處理廠）。采取8個(gè)中上部靜壓排泥裝置，9m=。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。可認(rèn)為只要布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)得當(dāng)，反應(yīng)器內(nèi)沒有死角死區(qū)，則排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可相對(duì)簡(jiǎn)化。因此，阿克蘇污水處理廠設(shè)計(jì)的水解池的平面尺寸為15m60m，采用6個(gè)中上部靜壓排泥裝置，負(fù)擔(dān)面積10m15m=150m2。Lettinga等人曾于1983年在哥倫比亞的Cali市采用容積為64m3的UASB反應(yīng)器處理城市污水，考察了水良 變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。上升流明顯增加時(shí)，可觀察到污泥層高度上升的現(xiàn)象，不加控制會(huì)造成污泥嚴(yán)重外流。，否則一旦系統(tǒng)完全充滿污泥或在較高水力負(fù)荷條件下，由于供污泥層膨脹的空間有限，則會(huì)淫威任何微小的污泥層膨脹，而造成嚴(yán)重的污泥流失的情況。排泥時(shí)間有兩種選擇，即高泥位排泥和低泥位排泥，對(duì)應(yīng)兩種污水處理廠而言，最大流量發(fā)生在早上（8：0010：00之間）和晚上（5：007：00），在最大流量發(fā)生時(shí)，污泥面高度應(yīng)控制距水面50100cm，過高則運(yùn)轉(zhuǎn)稍部慎就造成污泥流失。低流量時(shí)，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(huì)造成排泥太多。水解池采用高水力負(fù)荷時(shí)，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(shí)排泥是兩種不同的控制方式，比較這兩種方式各有利弊。高水力負(fù)荷時(shí)排泥的優(yōu)點(diǎn)是易于控制污泥面高度，可采用污泥界面計(jì)控制排泥，這樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較好；缺點(diǎn)是高負(fù)荷時(shí)污泥層膨脹率較大，污泥濃度低，后續(xù)污泥濃縮負(fù)荷大，而排泥量不夠，則會(huì)造成污泥溢出，使整個(gè)系統(tǒng)崩潰。而低水力負(fù)荷時(shí)排泥濃度高，污泥排放量少，最高污泥濃度超過60g/L（含水率94%），可大大減輕污泥濃縮池的負(fù)擔(dān)，甚至可直接進(jìn)行污泥脫水。但后者缺點(diǎn)是對(duì)污泥層的控制不易掌握，排泥量過大會(huì)造成系統(tǒng)中污泥層的控制不易掌握，排泥量過大會(huì)造成系統(tǒng)中污泥總量減少而影響處理效果。低水力負(fù)荷排泥時(shí)，應(yīng)該建立在對(duì)水量變化規(guī)律了解得比較清楚的前提下采用。因此，對(duì)于新建污水處理廠，最好采用高水力負(fù)荷排泥方式，而在運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)相當(dāng)時(shí)期后，在對(duì)水量變化規(guī)律有了一定了解后，再采用低水力負(fù)荷排泥方式。四、負(fù)荷變化對(duì)水解池處理效果的影響負(fù)荷變化對(duì)處理效果的影響包含兩方面的含義：其一是流量變化對(duì)于處理效果的影響；其二是水質(zhì)變化對(duì)處理效果的影響。1. 流量變化的影響流量變化對(duì)去除率的影響如表215。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(duì)于COD、BOD5去除率影響不大。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。特別是在改變負(fù)荷的初期，出水懸浮物數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均值，出水懸浮物平均值42mg/L，而在變負(fù)荷初期懸浮物出水濃度為69mg/L。這是由于在低負(fù)荷時(shí)，積累了一些較輕的懸浮性物質(zhì)，在高負(fù)荷下隨水沖出系統(tǒng)所致。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)在高負(fù)荷下，由于出水不斷帶走較輕懸浮物，出水逐漸變清，懸浮物濃度逐漸降低。懸浮物的去除率有一定的變化，但是變化幅度也還是在正?？梢越邮艿姆秶鷥?nèi)。2. 有機(jī)物濃度變化的影響實(shí)際生產(chǎn)中COD變化范圍非常大，密云污水處理廠COD的月平均值從200mg/L變化到700mg/L，變化幅度為500mg/L。（） kg/（），但出水COD變化不大，確實(shí)表明了水解池對(duì)處理低濃度污水存在著很大潛力。因此，可以認(rèn)為污水濃度的變化對(duì)系統(tǒng)去除效果不產(chǎn)生顯著影響。而在中試研究中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，COD變化范圍為1761532mg/L時(shí)，變化幅度更大。在這樣劇烈變化的進(jìn)水有機(jī)物濃度下，出水有機(jī)物濃度變化幅度不大。UASB反應(yīng)器是一種高負(fù)荷（6kgCOD（）以上）下運(yùn)行的高效生物反應(yīng)器，在低濃度、低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)則不能充分發(fā)揮其作用，系統(tǒng)還有很大潛力。3. 流量變化下污泥層的運(yùn)動(dòng)水解池功能得以完成的重要條件之一是維持反應(yīng)器內(nèi)高濃度的厭氧微生物（污泥）。由于污泥受到兩個(gè)方向的作用，即其本身在重力場(chǎng)下的沉淀作用，及污水從下而上運(yùn)動(dòng)造成的污泥上升運(yùn)動(dòng)，污水流量的變化主要反應(yīng)為這種上升流速的變化，圖221反映了流量變化對(duì)水解池污泥的影響。V為密云污水廠采用的設(shè)計(jì)上升流速，其變化幅度為177。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(gè)上升流速穩(wěn)定到另一個(gè)狀態(tài)，泥面達(dá)到穩(wěn)定的過度時(shí)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。在歷時(shí)8h時(shí)間內(nèi)，污泥面稍有上升，絕對(duì)值僅上升了10cm，是可以忽略不計(jì)的，但是長(zhǎng)期運(yùn)行造成的污泥量的積累是不能忽略的。污泥在水解池內(nèi)的積累是一個(gè)緩慢的過程。圖222是在上升流速v=vmax條件下，穩(wěn)定運(yùn)行48小時(shí)，污泥面的變化。在實(shí)驗(yàn)過程中，進(jìn)水懸浮物SS平均為312mg/L，出水懸浮物平均為56mg/L，去除率為82%。由于污泥積累造成的污泥面的上升絕對(duì)值為50cm，這時(shí)污泥面距出水堰為40cm，出水透明清澈。這說明污泥的積累造成了污泥總量的增加，若不及時(shí)排泥，則在變化的流量情況下，很可能會(huì)形成污泥面上升，而造成污泥流失進(jìn)入后續(xù)處理構(gòu)筑物，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。因此，及時(shí)排泥是水解池穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要措施。第八節(jié) 水解工藝的進(jìn)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(shí)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(jī)物，漿解為易于降解的小分子有機(jī)物。這對(duì)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(duì)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。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(diǎn)，在工藝開發(fā)初期時(shí)主要應(yīng)用于污水、污泥的同時(shí)處理；近年來，又利用這一特點(diǎn)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。一、芳香類化合物的去除二、奈的去除三、鹵代烴的去除四、難生物降解工業(yè)廢水處理的實(shí)際應(yīng)用水解（酸化）的特點(diǎn)之一是可以提高廢水的可生物降解性，原國(guó)家紡織工業(yè)部設(shè)計(jì)院應(yīng)用這一概念，處理B/。含PVA和表面活性劑廢水國(guó)內(nèi)某染整廠生產(chǎn)含COD為761904mg/L，BOD5為100169mg/L，B/，廢水克生化性差，廢水中含難處理的化學(xué)漿料聚乙烯醇（PVA）和表面活性劑。如采用常規(guī)好氧方法處理，則因好氧池充氣曝氣而泡沫漫溢，從而導(dǎo)致整個(gè)處理流程無法正常運(yùn)行；采用厭氧處理后COD有所下降，而BOD反而增加，使得廢水的可生化性改善，并可使大分子PVA和表面活性劑斷鏈，從而減少曝氣所產(chǎn)生的泡沫，使得廢水在好氧中有較高的去除效果。實(shí)驗(yàn)中采用的厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器均采用了軟性纖維填料。厭氧停留時(shí)間10h，好氧停留時(shí)間10h，COD去除率可達(dá)75%，BOD去除率為97%，PVA去除率為71%，好氧反應(yīng)器中沒有任何泡沫產(chǎn)生。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(yùn)轉(zhuǎn)。由此可見，采用厭氧的酸性發(fā)酵作用是十分有效的。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(duì)纖維進(jìn)行處理。紡絲油劑主要是由一些抗靜電劑、柔軟劑、滲透劑、潤(rùn)滑劑及其一些乳化劑等高分子化合物組成。而在這些乳化劑又由一些陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑組成。如烷基磷酸脂鉀鹽、脂肪酸聚乙二醇酯、烷基醚硫酸鈉等。在油劑廢水中，COD為2000mg/L左右，而BOD5為350mg/L，B/。采用各種物化處理費(fèi)用高，生化好氧處理有大量泡沫產(chǎn)生，因此采用厭氧、好氧串聯(lián)工藝流程，而厭氧反應(yīng)利用的酸性發(fā)酵階段。其中厭氧反應(yīng)停留時(shí)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。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(cè)不出的化合物）經(jīng)厭氧反應(yīng)后易于生物降解了。經(jīng)過厭氧、好氧處理后，BOD5去除可達(dá)89%，COD去除可達(dá)89%。這使得一般油劑濃度超過1000mg/L就不能生化處理的廢水，在濃度高達(dá)2000mg/L時(shí)也可以穩(wěn)定地進(jìn)行生化處理。五、高懸浮物含量廢水的水解處理工藝表218是水解池處理不同高含量懸浮物或脂類廢水的結(jié)果通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出如下的結(jié)論。（1）水解反應(yīng)器作為預(yù)處理對(duì)懸浮性COD和脂類有較高的去除率，對(duì)于城市污水和剩余污泥的懸浮性COD去除率分別為65%和98%。表218 水解池處理不同高含量懸浮物或脂類廢水不同COD含量/（mg/L）生活污水T=17℃，HRT=3h，SRT=20d，OLR=（）剩余污泥T=20℃，HRT=，SRT=，OLR=（）奶制品廢水T20℃，HRT=，SRT=2d，OLR=（）進(jìn)水出水去除率/%進(jìn)水出水去除率/%進(jìn)水出水pH=4去除率/%總量697432382010177。105129177。10943890177。431563177。5360懸浮COD3551246533177。1198320177。84115177。6764膠體COD14511127177。592303177。108235177。84溶解性COD（非VFA）13895758177。561265177。101400177。2921VFA脂類5910711177。32177。22901