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水解酸化反应机理水解在化学上指的是化合物与水进行的一类反应的总称。在废水处理中，水解指的是有机底物进入细胞之前，在胞外进行的生物化学反应。水解是复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。他们首先在细菌胞外酶的水解作用下转变为小分子物质。这一阶段最为典型的特征是生物反应的场所发生在细胞外，微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶完成生物催化氧化反应（主要包括大分子物质的断链和水溶）。酸化则是一类典型的发酵过程，即产酸发酵过程。酸化是有机底物即作为电子受体也是电子供体的生物降解过程。在酸化过程中溶解性有机物被转化以挥发酸为主的末端产物。在厌氧条件下的混合微生物系统中，即使严格地控制条件，水解和酸化也无法截然分开，这是因为水解菌实际上是一种具有水解能力的发酵细菌，水解是耗能过程，发酵细菌付出能量进行水解是为了取得能进行发酵的水溶性底物，并通过胞内的生化反应取得能源，同时排出代谢产物(厌氧条件下主要为各种有机酸)。如果废水中同时存在不溶性和溶解性有机物时，水解和酸化更是不可分割地同时进行。如果酸化使pH值下降太多时，则不利于水解的进行。厌氧发酵产生沼气过程可分为水解阶段、酸化阶段、乙酸化阶段和甲烷阶段等四个阶段。水解酸化工艺就是将厌氧处理控制在反应时间较短的第一和第二阶段，即将不溶性有机物水解为可溶性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子有机物质的过程。1.1水解酸化的影响因素a)基质的种类和颗粒粒径基质不同，其水解难易亦不同。基质的种类对水解酸化过程的速率有重要影响。如脂肪、蛋白质、多糖在其他条件相同的条件下，水解速率逐渐增大；对同类型有机物来说，分子量大的要比分子量小的更难水解；从分子结构来说，水解难易程度为直链结构＞支链结构＞环状结构，且单环化合物易于杂环化合物。污染物的颗粒的大小对水解速率的影响也很大。颗粒粒径越大，单位重量的比表面积就小，越难于水解。因此，对于颗粒大有机污染物浓度较高的废水或污泥，先破碎后再进入水解池，加速水解（酸化）速率。b)容积负荷容积负荷是水解过程的重要工艺参数之一，它反映了进水浓度与停留时间对厌氧过程的综合影响。对于水解反应器，容积负荷设计取值较低，提高水力停留时间，使污染物质与水解微生物接触时间加长，溶解出COD浓度变高，水解也越完全。对于对于城市污水，水解反应可在很短时间内完成，容积负荷可取相对较高值；而对于工业废水比例较大的的污水，容积负荷需根据废水性质进行设计。c)配水系统水解池良好运行的重要条件之一是保障污泥和废水之间的充分接触，因此系统底部的布水系统应该尽可能地均匀。水解反应器的配水系统是一个关键的设计系统，为了使反应器底部进水均匀，有必要采用将进水均匀分配到多个进水点的分配装置。d)上升流速为确保水解反应器中泥水的充分接触及出水水质，水解池的上升流速应控制在一定的范围内。当上升流速偏低时，大量的较密实的活性污泥沉积在水解池的底部，在污水上升的过程中，泥水不能充分接触反应，从而导致了去除效果较差。当上升流速偏高时，会造成水解池的活性污泥大量流失。出水带泥，一方面对后续好氧生化处理的微生物造成毒性，另一方面无法保证水解池的去除效果。1.2水解酸化工艺优点水解酸化阶段主要利用的是发酵细菌，这类细菌的种类繁多，代谢能力强，繁殖速度快，对外界环境适应能力强等特点。水解酸化工艺与好氧工艺联用与单独的好氧工艺相比，具有以下优点：1、水解酸化工艺运行费用低，且其对废水中有机物的去除亦可节省好氧段的需氧量，从而节省整体工艺的运行费用；2、水解酸化工艺使污水中的有机物不但在数量上发生了很大变化，而且在理化性质上发生了更大变化，使污水更适宜后继的好氧处理，提高好氧处理的效能；3、水解酸化工艺的产泥量远低于好氧工艺，并已高度矿化，易于处理；4、水解酸化工艺可对进水负荷的变化起到缓冲作用，从而为好氧处理创造较为稳定的进水条件；采用水解池较之全过程的厌氧池（消化池）具有以下的优点：1、水解、产酸阶段的产物主要为小分子有机物，可生物降解性一般较好。故水解池可以改变原污水的可生化性，从而减少反应的时间和处理的能耗。2、对固体有机物的降解可减少污泥量，其功能与消化池一样。工艺仅产生很少的难厌氧降解的生物活性污泥，故实现污水、污泥一次性处理，不需要经常加热的中温消化池。3、不需要密闭的池，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价和便于维护。由于这些特点，可以设计出适应大、中、小型污水处理厂所需的构筑物。4、反应控制在第二阶段完成之前，出水无厌氧发酵的不良气味，改善处理厂的环境。5、第一、第二阶段反应迅速，故水解池体积小，与初次沉淀池相当，节省基建投资。本方案主要按照各类指标参数、调试前准备、种污泥的选择及驯化培养、调试运行期指标负荷的控制及注意事项、突发事故异常状况的解决对策等五个大方面进行制定。一、各类指标参数1、理论运行控制点：水力负荷（上升流速）、水力停留时间、污泥浓度、污泥回流、B/C2、日常主要检测指标：进出水流量、进出水COD和BOD、DO、污泥浓度、PH、SS、SV30、氨氮和总磷总磷（如有要求可检测）、水温（如有要求可检测）、微生物镜检。3、主要涉及的设备材料：进出水泵（自流方式此项没有）、污泥回流泵、潜水搅拌机或其它同功能推流器、填料4、主要涉及的水质监测设备（如无在线检测设施时可参照）：1）实验室物化检测设备见附件检测方法中设备要求2）涉及到的电子检测设备：流量计、便携式DO检测仪、COD测定仪、氨氮和总磷总磷测定仪、温度计、微生物镜检设备。二、调试前准备以下各项在无特殊情况下均为同时进行，无主次之分。1、项目水检测：1）主要摸查现场排水情况，主要包括现阶段排水量、满负荷排水量、排水周期、各车间或者工业单元排水点、降雨等天气对于排水的影响。2）与甲方协调，将日常水质监测设备就位。在带泥调试之前，将进水水质检测完毕，其中包括COD、BOD、PH、SS、水温、氨氮和总磷总磷，以及本项目其它主要去除指标。2、与甲方协调确定污水处理站调试结束后的运行人员，并进行一些前期相关培训。3、对本项目设备设施进行调试，以确保设备设施正常运行，建议用清水进行试车。4、联系接种污泥，以确保污泥接种前进场。再联系时，要充分考虑余量，以防突发事件时无污泥可用。5、与甲方单位协调，确定所需公用工程的情况，包括水、电、蒸汽（如有要求）等。三、种污泥的选择及驯化培养总的原则为源污泥的活性再生，水质的适应，定向提升负荷驯化。1、种泥选择原则：1）本项目如有污水处理，原有污泥接种为最优选择。2）可选择附近相近生产的企业浓缩消化污泥或脱水污泥。3）可选择附近市政污水处理厂的浓缩消化污泥或脱水污泥。4）如以上都没有，则要选择没有重金属、毒性，且生化活性相对高、进水COD、BOD低于本项目的活性污泥作为种泥培养。5）另外湖泊底泥、各类粪肥或化粪池的底泥也可以用于接种污泥，但各类污泥中均不应当有太多的砂子。以上种泥选择后，培养难度是依次增加的，所以必须与甲方单位和相应部门沟通好，以免拖延工期。2、接种培养方案1）接种量的大小：污泥接种量一般不应少于水量（有效池容）的8-10%，否则，将影响启动速度。2）接种：接种培养水为稀释后低浓度的处理水。在正常20-35℃的条件下，水解酸化池中活性污泥投加比例8%（浓缩污泥），在不同的温度条件下，投加的比例不同，温度越低投加量越大。投加后按正常水位条件，连续闷曝（曝气期间不进水）3-7天后，检查处理效果，在确定微生物生化条件正常时，进行下一步驯化培养。一般来讲，在低于20℃的条件下，接种和启动均有一定的困难，特别是冬季运行时更是如此。因此，建议冬季运行时污泥分两次投加，一次投加活性污泥投加比例8%（浓缩污泥），连续闷曝（曝气期间不进水）7天后，检查处理效果，在确定微生物生化条件正常时，方可小水量（低浓度水）连续进水25天，待生化效果明显或气温明显回升时，再次投加10﹪活性污泥，生化工艺才能正常启动，进行下一步驯化培养。在接种培养的过程中，需要检测水温、PH值等，污泥方面，需要微生物镜检，观察污泥形状颜色等，COD的检测也可以帮助确认接种是否成功。3）脱水污泥：脱水干污泥接种培菌的过程与浓缩污泥培菌法基本相同。接种污泥要先用刚脱水不久的新鲜泥饼，投加至曝气池前需加少量水并捣成泥浆。干污泥的投加量一般为池容积的8%。干污泥中可能含有一定浓度的化学药剂(用于污泥调理)，如药剂含量过高、毒性较大，则不宜用作为培菌的种泥。鉴定污泥能否作接种用，可将少量泥块捣碎后放入小容器(如烧杯或塑料桶)内加水曝气，经过一段时间后如果泥色能转黄，就可用于接种。接种的过程中，注意根据实际情况适当的排泥，加新泥，以保证干污泥的无效成分排除即可。3、驯化培养接种菌种完成后，在连续运行已见到效果的情况下，采用递增污水进水量的方式，使微生物逐步适应新的生活条件，而厌氧进水浓度递增比例则要小，且厌氧池中PH值应保持在6.5-7.5范围内，不要产生太大的波动，在这种情况下水量才可慢慢递增。直至适应原水浓度为准，基本指标为COD，B/C，不出现大量泡沫漂浮污泥。四、调试运行期指标负荷的控制及注意事项1、调试运行期指标负荷的控制水解酸化池由于抗冲击负荷比较好，所以对于水温，保持在室温温度20℃就可以；PH理论的要求为5-6.5，相比于其他厌氧处理工艺来说，要求没有那么苛刻，只要不出现大量污泥上浮，或者泡沫的情况下，可以根据实际情况放大一些范围。调试初期主要控制运行参数为水力负荷（即上升流速）和停留时间，污泥浓度和污泥泥位，排泥和回流污泥。根据一般情况下设计参考值，上升流速为0.5-1.8m/h，污泥浓度在10-20g/l，停留时间在5-8h，泥位（上清液高度）应保持在1.2-2m之间，是比较稳定的系统。在这个范围内，污泥浓度与上升流速、停留时间是成反比例关系的，初期由于MLSS比较少，且没有达到一个相对比较稳定的系统，所以减小上升流速，延长停留时间，可以保证污泥浓度的升高，由于在驯化阶段，已将污水调整至正常来水浓度，所以取低上升流速为初期的对策，具体数值需参考实际设计参考值。初期阶段，污泥回流是非常必要的，当然，这需要与来水流量配合，以保证要求的上升流速。这段时间，减少排泥量，必须保证一定的污泥龄（ts=6d），排泥时需要参照COD，SS的前后变化、SV30、MLSS等指标，如果条件允许的情况下，测一下B/C的前后变化，如果上升，说明COD转化为可溶性的量有所增加，说明运行良好。其次，污泥颜色的变化，正常的厌氧菌为棕色或深棕色，并且呈现絮状。第三，镜检观察生物相，厌氧阶段，微生物主要是细菌为主，原生动物量会有所下降。DO一般小于等于0.2-0.3mg/l。连续进水观测几天，如保持到设计范围值标准，出水指标无大的变化时，根据情况调整水力负荷（上升流速），包括加大回流，加大进水量，由于厌氧调试变化比较慢，污水情况良好的话，一般在1个月左右，调整的过程中不能太快。这段时间，可以根据MLSS的量，或者出现大量悬浮的污泥时，调整排泥量。整个系统是以稳定为主，不要过度的追求降解效果，做好日常检测，主要注意各项指标的变化情况，如果前后变化比较大，说明有问题需要调整。2、注意事项1）如果是AO工艺或者是好氧后二沉池回流污泥，注意检测回流污泥的DO，如果DO比较高，可以适当的增加沉淀时间。2）如无均匀补水系统，需要确保搅拌机或者推流器正常运转，以防止污泥堆积形成死泥区。3）如果来水营养物质不足的话，需补充一定量的营养物质，经典的C:N:P=(350-500):5:1，主要还是看出水指标变化。4）厌氧阶段有污泥上浮属于正常现象，主要是由于厌氧产气导致，但是如果大量的污泥上浮，或者是泡沫夹带黑泥，说明污泥老化，则需要排泥。5）注意做好每天的记录，制定好检测指标表格。五、突发事故异常状况的解决对策1、出水浑浊，水质变黑。一种原因可能进水负荷波动过大，有难降解有毒物质排入，或者是相应环境发生大变化，这种情况发生时，需要尽快减小进水