水解-好氧生物处理工艺
目录
第一节水解（酸化）工艺与厌氧工艺 (3)
一、基本原理 (3)
二、水解-好氧工艺的开发 (4)
三、水解（酸化）工艺与厌氧发酵的区别 (5)
第三节水解-好氧生物处理工艺特点 (7)
1、水解池与厌氧UASB工艺启动方式不同 (7)
2、水解池可取代初沉池 (8)
3、较好的抗有机负荷冲击能力 (9)
4、水解过程可改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理 (9)
5、在低温条件下仍有较好的去除效果 (10)
6、有利于好氧后处理 (10)
7、可以同时达到对剩余污泥的稳定 (11)
第四节水解-好氧生物处理工艺的机理 (11)
一、有机物形态对水解去除率的影响 (11)
二、有机物降解途径 (12)
三、水解池动态特性分析 (13)
四、难降解有机物的降解 (14)
第五节水解工艺对后续好氧工艺的影响 (19)
1、有机物含量显著减少 (19)
2、B/C比值和溶解性有机物比例显著增加 (20)
3、BOD5降解动力学 (20)
4、污泥和COD去除平衡 (21)
第六节水解工艺的污泥处理 (22)
一、传统污泥处理的目的和手段 (23)
二、污泥有机物的降解表 (24)
三、污泥脱水性能及处理 (24)
第七节水解池的启动和运行 (26)
一、水解池的启动方式 (26)
二、配水系统 (28)
三、排泥 (31)
四、负荷变化对水解池处理效果的影响 (32)
第八节水解工艺的进一步开发和应用 (33)
一、芳香类化合物的去除 (34)
二、奈的去除 (34)
三、卤代烃的去除 (34)
四、难生物降解工业废水处理的实际应用 (34)
五、高悬浮物含量废水的水解处理工艺 (35)
六、水解工艺的适用范围及要求 (36)
第九节水解-好氧工艺技术经济分析 (38)
一、厌氧处理应用的经济分析 (38)
二、水解-好氧系统设计参数 (39)
第十节水解-好氧生物处理工艺设计指南 (41)
一、预处理设施 (41)
二、水解池的详细设计要求 (41)
三、反应器的配水系统 (42)
四、管道设计 (45)
五、出水收集设备 (45)
六、排泥设备 (46)
水解-好氧生物处理工艺
根
据传统活性污泥工艺基建投资高、运行费用高以及电耗高等问题，北京市环
境保护科学研究院（原北京市环境保护研究所）在20世纪80年代初开发了水解（酸化）-好氧生物处理工艺。经过十多年的开发，围绕水解好氧技术已经形成一套完整的工艺技术。相继开发了水解-好氧生物处理工艺、水解-氧化塘处理工艺和水解-土地处理工艺等处理城市污水经济可行的工艺技术，这些工艺被先后应用建成城市污水处理厂10余座，取得了较好的环境效益和经济效益。特别是北京市密云县城污水处理厂（4.5万m3/d规模）、河南安阳市豆腐营污水处理厂（规模1.0万m3/d）、新疆昌吉市污水处理厂（1.5万m3/d）和深圳宝胺安县石岩污水处理厂（2.0万m3/d）都相继采用了该处理工艺。
另外，国内同行开发了处理印染废水的水解-好氧-生物碳工艺，处理焦化废水的水解和AO工艺相结合的工艺，在啤酒废水和屠宰废水方面水解-好氧工艺相结合的工艺已是具有竞争力的一种标准工艺。水解（酸化）工艺还应用于工业废水处理中，如印染、纺织、轻工、酿酒、化工、焦化、造纸等行业的工业废水。
水解-好氧工艺在推广过程中，全国各地有关部门及行业累计建设了上百座水解-好氧工艺的污水处理厂。因此，可以讲水解-好氧生物处理工艺是我国独立自主开发的污水处理工艺，为我国的水污染控制作出了积极的贡献。在以上的这一系列实践过程中，通过对各种不同工艺流程的推广应用，笔者认为有必要对生产性工程进行总结，以满足研究、设计和应用三方面要求。
第一节水解（酸化）工艺与厌氧工艺
一、基本原理
污水生物处理工艺分好氧工艺和厌氧工艺，这两类工艺各有其优缺点。随着生物处理技术的发展，作为生物处理的主角仍是微生物。如何能使好氧生物处理工艺提高污泥浓度，减少氧的消耗‘如何使厌氧生物处理工艺缩短处理时间和提高处理负荷，是值得进一步研究的课题。各种类型有机污染物的厌氧（缺氧）、好氧降解反应过程汇总如下。
好氧（微需氧）过程厌氧（缺氧）过程
（1）COD→H2O+CO2 （2）COD→CH4+CO2
传统好氧工艺传统厌氧工艺
（3）NH4+→NO3- （4）NO3-→N2
硝化工艺反硝化或缺氧工艺
（5）H2S→S0 （6）SO42-→H2S
微需氧或好氧工艺厌氧反应
（7）R-Cl→CO2+Cl- （8）R3CCl→CH4+CO2+Cl-
好氧反应厌氧反应
从化学反应式（1）-（8）来看，除反应式（1）、（2）为传统的好氧和厌氧工艺外，其他均为兼性菌的反应。人们过去对于好氧微生物和专性厌氧微生物研究十分充分，而对兼氧性微生物的研究不够。
事实上，利用兼性细菌的工艺人们已开始有所涉及。如，对去除N、P的A2O或AO工艺（反应式（3）、（4）），是利用了兼性菌在好氧条件下进行好氧代谢，而在厌氧条件下进行不同代谢反应的工艺。在含有硫酸盐的有机废水中，厌氧反应将有机物和硫酸盐分别转化为有机酸和硫化氢（反应式（6）），产生的硫化氢被微需氧细菌直接氧化为硫元素。这可以用来去除硫化物并回收硫元素（反应式（5））。最新研究表明，一些在好氧状态下难降解芳香族和卤代烃在厌氧条件下容易分解（反应式（7）、（8））。
以上反应是一些新工艺的化学反应基础，其基本原理是新工艺开发的基础和生长点。例如，目前国际和国内上流行的AB工艺和序批式活性污泥（SBR）工艺。前者是在A段的高吸附段发生了水解和部分酸化反应，大分子物质降解为小分子物质，所以使得整个工艺的效率大为提高。对于后者而言，在SBR的反应过程同样经历了好氧-缺氧和厌氧的过程。
成功地利用兼性微生物的典型工艺是由北京市环境保护研究院在20世纪80年代开发的水解-好氧生物处理工艺。水解池利用水解和产酸微生物，将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，使得污水在后续的好氧单元以较少的能耗和较短的停留时间下得到处理。采用水解-活性污泥法与传统的活性污泥相比，其基建投资、能耗和运行费用可分别节省30%左右。由于水解池具有改善污水可生化性的特点，使得本工艺不仅适用于易于生物降解的城市污水等，同时更加适用于处理不易生物降解的某些工业废水，如纺织废水，印染废水，焦化废水，酿酒废水，化工废水，造纸废水等。
二、水解-好氧工艺的开发
水解-好氧工艺开发的目的是针对传统的活性污泥工艺具有投资大、能耗高和运转费用高等缺点，试图采用厌氧处理工艺替代传统的好氧活性污泥工艺。1983-1984年在北京进行了第一阶段实验，采用37L的UASB反应器，并配有三相分离器，停留时间为8.0h。在这一阶段COD、BOD5和SS的去除率分别在50-70%、60-80%和70-90%。尽管停留时间很长（8.0h），但沼气产量很低，仅为0.02m3/（m32d）。从实验结果来看厌氧阶段的处理不足以使出水达到排放标准，不得不采用好氧后处理。另外，UASB反应器的反应时间太长，尽管其在运行费用和能耗等方面有一定的优势，但在基建投资方面不足以与传统活性污泥工艺相竞争。在北京进行的实验属于冬季水温（最低为9℃）较低的实验。
在温暖气候条件下常温（10-20℃）厌氧处理生活污水的实验，存在两个问题。首先总的去除效果不理想，这是针对达标和总的停留时间而言。事实上，厌氧的停留时间在8-12h的去除效果还是相当高的，但是，要考虑到其与传统好氧工艺应有竞争力。第二，停留时间在8-24h的厌氧系统的竞争能力将大为降低，COD的去除率仅30-60%。这样还需要相当客观的好氧后处理设备。
为了解决上述问题，将UASB反应器的运行方式改变为部分厌氧，即主要在厌氧反应的水解和酸化阶段（这也是称为水解-好氧工艺的原因），从而在反应器中取消了三相分离器，使得反应器结构十分简单，便于放大。虽然水解反应器的停留时间仅有2.5h，但分别可取得高达45.7%、42.3%和93.0%的COD、BOD5和SS去除率。后处理的活性污泥法仅需采用2.5h停留时间。
新工艺有两个最为显著的特点：其一，水解池取代了传统的初沉池，水解池对有机物的去除率远远高于传统的初沉池，更为重要的是经过水解处理，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，可以用较少的气量在较短的停留时间内完成净化；其二，这种工艺在处理污水的同时，完成了对污泥的处理，使污水、污泥处理一元化，可以从传统的工艺过程种取消消化池。作为一种替代的处理工艺，在总的停留时间和能耗等方面比传统的活性污泥要有很大的优势。
三、水解（酸化）工艺与厌氧发酵的区别
从原理上讲，水解（酸化）是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。但水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段和厌氧消化的目标不同，因此是两种不同的处理方法。
水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的，对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；对于工业废水处理，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。水解工艺的开发过程是从低浓度城市污水开始的，与高浓度废水的厌氧消化中的水解、酸化过程是不同的。在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。而两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。因此，尽管水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段、两相法厌氧发酵工艺中的产酸相和混合厌氧消化工艺中的产酸过程均产生有机酸，但是由于三者的处理目的的不同，各自的运行环境和条件有着明显的差异，主要表现在以下几个方面。
（1）氧化还原电位（Eh）不同
在混合厌氧消化系统中，由于完成水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于同一个反应器中，整个反应器的氧化还原电位（Eh）的控制必须首先满足对Eh要求严格的
甲烷菌，一般为300mV以下，因此，系统中的水解（酸化）微生物也是在这一电位值下工作的。而两相厌氧消化系统中，产酸相的氧化还原电位一般控制在-300—-100mV 之间。水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段为一典型的兼性过程，只要Eh 控制在0mV左右，该过程即可孙里进行。
（2）pH值不同
在厌氧消化系统中，消化液的pH值控制在甲烷菌生长的最佳pH值范围，一般为6.8-7.2。在两相厌氧消化系统中，产酸相的pH值一般控制在6.0-6.5之间，在酸化反应器pH值降低时，丙酸的相对含量增大，而丙酸对后续的甲烷相中的产甲烷菌将产生强烈的抑制作用。对于水解（酸化）-好氧处理系统来说，由于浓度低不存在酸的抑制问题，因此，可以不控制pH值的范围，一般pH在6.5-7.5之间。
（3）温度不同
三种工艺对温度的控制也不同，通常厌氧消化系统以及两相厌氧消化系统的温度均严格控制，要么中温消化（30-35℃），要么高温消化（50-55℃）。而水解处理工艺对温度无特殊要求，通常在常温下运行，也可获得较为满意的水解（酸化效果）。
由于反应条件不同，三种工艺系统种优势菌群也不相同。在厌氧消化系统种，由于严格地控制在厌氧条件下，系统中的优势菌群为专性厌氧菌，因此完成水解（酸化）的微生物主要为厌氧微生物。水解（酸化）工艺控制在兼性条件下，系统中的优势菌群也是厌氧微生物，但以兼性微生物为主，完成水解（酸化）过程的微生物相应也主要为厌氧（兼性）菌。对于两相厌氧消化系统中的产酸相，微生物的优势菌群随控制的氧化还原电位不同而变化。当控制的电位较低时，完成水解、产酸的微生物主要为厌氧菌；当控制的电位较高时，则完成水解、产酸的微生物主要为兼性菌。
需要说明的是，水解-好氧工艺中的水解（酸化）过程与好氧AO（HO）、A2O和AB等工艺A段中发生的水解过程也是有较大区别的。这表现在以下两个方面：首先是菌种不同，如上所述在水解工艺中的优势菌群是厌氧微生物，以兼性微生物为主，而在好氧AO（HO）、A2O和AB等工艺A段中的优势菌是以好氧菌为主，仅仅部分兼性菌参加反应；其次，在反应器内的污泥浓度不同，水解工艺采用的是升流式反应器，其中污泥浓度可以达到15-25g/L，而好氧AO（HO）、A2O和AB等工艺中从二沉池回流的污泥浓度一般最高为5g/L，并且以好氧菌为主。以上的差别造成了水解工艺是完全水解，而好氧AO（HO）、A2O和AB等工艺中A段仅仅发生部分水解。
微生物种群的差异使得三种工艺系统的最终产物也完全不同。在厌氧消化系统中，水解（酸化）产生的有机酸被立即转化为甲烷和二氧化碳（沼气）。水解（酸化）工艺中的最终产物为低浓度有机酸，个别情况下还有极少量的甲烷。而两相厌氧消化中的产酸相的产物主要为高浓度有机酸（主要为乙酸）、少量甲烷和二氧化碳（见表2-1）
表2-1水解（酸化）-好氧处理工艺中是水解（酸化）与厌氧消化的比较
水解工艺的研究工作是从污水的厌氧-好氧生物处理小试验开始，经过反复实验和理论分析，逐步发展为水解（酸化）-好氧生物处理工艺。在水解反应器中实际上完成水解和酸化两个过程（酸化也可能不十分彻底），但为了简化称呼，简称为水解。如上一章所述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。水解池是把反应控制在第二阶段完成之前，不进入第三阶段。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。
因此，水解-好氧生物处理工艺是有自己特点的一种新型的水处理工艺。
第三节水解-好氧生物处理工艺特点
1、水解池与厌氧UASB工艺启动方式不同
水解池的启动采用了动力学控制措施，通过调整水力停留时间，利用水解细菌、产酸菌与甲烷菌生长速度不同，利用水的流动造成甲烷菌在反应器中难于繁殖的条件。图2-6是水解池在启动期间污泥甲烷活性的变化，随着水解池的运行甲烷菌的活性逐步降
低。这也初步证实了采用动力学控制措施的有效性。采用城市污水直接培养成熟的水解污泥外观呈黑色，结构密实。污泥中杂质较多，VSS/MLSS底部为57.5%，上部为55.1%。污泥层的平均污泥浓度为15g/L，污泥层在2.5-3.5m之间。在高倍显微镜下发现细菌的形态以长短杆菌为主。
由于进水的溶解氧为零，所以好氧细菌得不到发展。系统中微生物主要是兼性微生物。一般认为水解、产酸菌属于兼性微生物，而产甲烷细菌是专性厌氧菌，不具备过氧化氢酶。工艺希望在水力学控制条件下，系统中以水解和产酸菌为主。为此，对接触酶的活性与甲烷菌活性进行检验。定性结果如表2-5中的数据所示。
结果表明，消化污泥的厌氧程度最高，而系统中水解污泥接触酶反应呈阳性，说明存在大量兼性微生物，而甲烷菌的活性不高，说明只有极少量的甲烷菌参加了反应。从水质监测结果看，进水的挥发性有机酸从54mg/L上升到90.9mg/L，这充分正证实了采用动力学控制系统处于水解酸化阶段是行之有效的。
2、水解池可取代初沉池
从表2-6给出的水解池与初沉池运行结果可知，在停留时间相当的情况下，水解池对悬浮物的去除率显著高于初沉池，平均出水SS只有50mg/L，其COD、BOD5、蛔虫卵的去除率也显著地高于初沉池。因初沉池的去除率受水质影响较大，出水水质波动范围较大，而水解池出水水质比较稳定。在拿不出大量投资修建二级污水处理厂的地方，先采用水解池进行一级处理，出水水质将比初沉池有很大程度的改善。
3、较好的抗有机负荷冲击能力
图2-7是进水浓度与去除率的关系，从图2-7可见，进水浓度越高，COD去除率越高。进水平均浓度为500mg/L时，COD去除率在45%左右。水解池对于进水浓度变化而引起的冲击负荷有很大得抵抗能力，在实验中曾观察到COD负荷从1.95kg/（m32d）变化到8.8kg/（m32d），出水COD从207mg/L变化到316mg/L。
4、水解过程可改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理
一般城市污水可沉COD占总COD的50%左右，经水解处理后基本上去除了可沉性COD，所以水解工艺适用于污水中含悬浮状COD比例较高的废水。如屠宰废水、啤酒废水虽然可生物降解的可溶性COD成分高，但是废水中悬浮性颗粒状COD含量也很高，所以适合采用水解处理。对于城市污水，实验表明经水解反应后溶解性COD、BOD 比例分别从进水的50%、65%提高到出水的78%、77%，不溶性COD、BOD的去除率分别为74.5%、55.3%。在运转中经常出现水解池出水溶解性COD、BOD值高于进水的情况，这说明反应中有相当数量的不溶性有机物溶解于水中，在10-20℃条件下去除悬浮物有48%发生水解。但由于进、出水溶解性COD、BOD的数值相差不大，因此，人们会误认为水解池仅仅起到物理解留作用。通过对水解池进、出水有机酸分析结果表明，出水的溶解性COD已不是原来的溶解性COD，其中挥发性有机酸浓度大幅度上升，可
以从占进水溶解性组分9%上升到出水的25%。
5、在低温条件下仍有较好的去除效果
水解池即使在最低水温（10℃）时仍可稳定运行，图2-8为停留时间3.5h条件下，水温与去除率的关系。水解反应器之所以在低温条件下仍有如此高的去除率，因为水解池属于升流式污泥床反应器，这种反应器保持大量的水解活性污泥，污泥平均浓度达到15g/L，由于生物量大，大量水解活性污泥形成的污泥层，在有机物通过时将其吸附截留，这延长了污染物在池内的停留时间，从而保证了去除率。
6、有利于好氧后处理
表2-7为水解工艺结合采用活性污泥后处理工艺与采用传统活性污泥工艺的对比。在池容、水质相同，停留时间4h左右的情况下，不论采用穿孔管或中微孔曝气方式，水解-好氧工艺的BOD5和COD去除率均显著高于传统工艺，且出水COD低于100mg/L，传统工艺停留时间8h左右仍然达不到与本工艺相接近的出水水质，因此，从曝气池容积上新工艺要少50%左右。若同样采用穿孔管曝气设备，曝气可节省气量50%，同样采用中微孔曝气器节省气量为40%左右。
表2-7 不同工艺处理北京高碑店城市污水实验结果对比
项目
传统工艺曝气池运行水解-好氧工艺曝气池运行穿孔管曝气中微孔曝气穿孔管曝气中微孔曝气
停留时间/h 8 6 4.5 8 4 4
气水比15:1 14:1 4.9:1 6.2:1 7.3:1 3.8:1 回流比50 50 60 60 50 50 污泥指数SVI 265 239 231 259 273 70.8 出水SS浓度/（mg/L）15.1 86.7 11.6 20.2 17.4 出水COD浓度/（mg/L）150 162.0 148 91.6 87.6 85.1 出水BOD浓度/（mg/L）9.8 29.5 12.0 8.8 12.6 6.6
7、可以同时达到对剩余污泥的稳定
如前所述，水解-好氧工艺的一个最显著的特点就是污水、污泥一次得到处理，可以在传统的工艺流程中取消消化池。通过示范工程1年的物料平衡，水解池中污泥的水解率可高达50%左右，排出系统污泥量比初沉池-消化池联合系统低30%，结果证实存在取消消化池的可能性。对于污水处理厂而言，污泥量的平衡只是其中一个方面，还有其他一些重要的指标，因此，需要对新工艺流程污泥处理指标进行详细的对比和分析。
（1）水解池可以同时稳定污泥
通过1年的示范工程，水解池平均去除的悬浮物量为311.7kg/d，水解池排出的污泥总量则为162kg/d，污泥水解率为48%。即去除的SS在微生物作用下发生水解，根据温度不同污水水解率在30%-70%之间变化。
（2）水解污泥的沉降与浓缩性能
了解水解污泥的沉降性能，可为浓缩池提供设计依据。根据静沉实验数据并经过生产性实验动态结果修正，从沉降实验现象观察水解污泥沉降性能十分良好，SV为50%，SVI为34，沉降性能优于初沉池和曝气池污泥。在浓缩8-12h下，水解污泥的含水率可从98.5%降至90%左右，浓缩后污泥可直接进行脱水。
第四节水解-好氧生物处理工艺的机理
一、有机物形态对水解去除率的影响
污水中的污染物按分散划分为悬浮状、超胶体、胶体和溶解性4种不同形态。根据工程上采用的简单分离方法来划分，定义为溶解性、胶体、超胶体和可沉的COD。例如：溶解性COD为通过0.45um滤膜的组分；胶体COD为通过4.4um滤纸的过滤液与溶解性COD之差；超胶体COD为通过4.4um-100um之间的组分；可沉的COD为粒径>100um、通过4h沉淀可以去除的组分。根据以上分类，水解反应器的运行效果反应前后的污水特性见图2-9。
从图种实验数据可知，城市污水进水中可沉COD和超胶体COD占总COD的50%
左右，经水解处理后基本上去除了可沉性COD和超胶体COD的60%。由此可见，水解池对悬浮性物质的去除能力很强，所以水解工艺适合污水中含悬浮状COD比例较高的废水。经水解反应后，出水溶解性COD比例从30%提高到占出水的47%。在运转中经常有水解池出水溶解性COD、BOD值高于进水的情况，这说明反应中确有相当数量的不溶性有机物溶解于水中，这通过污泥产量的计量可以得到进一步证实，在10-20℃条件下去除悬浮物有48%发生水解。
二、有机物降解途径
以COD为例，图2-10给出了对可沉性、超胶体、胶体性和溶解性等不同物理状态的有机污染物迁移转化途径的图示。首先水解反应器中的大量微生物将进水中颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附，这是一个物理过程的快速反应，一般只要几秒到几十秒即可完成，因此，反应是迅速的。截留下来的物质吸附在水解污泥的表面，漫漫地被分解代谢，其在系统内的污泥停留时间要大于水力停留时间。在大量水解细菌的作用下将大分子、难于生物降解物质转化为易于生物降解的小分子物质后，重新释放到液体中，在较高的水力负荷下随水流移出系统。由于水解和产酸菌世代期较短，往往以分和小时计，因此，这一降解过程也是迅速的。在这一过程中溶解性BOD、COD的去除率虽然表面上讲只有10%左右，但是由于颗粒有机物发生水解增加了系统中溶解性有机物的浓度，因此，溶解性BOD、COD去除率远远大于10%。但是由于酸化过程的控制不能严格划分，在污泥中可能仍有少量甲烷菌的存在，可能产生少量的甲烷，但甲烷在水中的溶解度也相当可观，故以气体形成释放的甲烷量很少。可以看出，水解反应器集沉淀、吸附、网捕和生物絮凝等物理化学过程以及水解、酸化和甲烷化过程等生物降解功能于一体。这些过程在水解反应器中得到了强化，这与功能单一的初沉池有本质的区别。
三、水解池动态特性分析
1、上升流速与系统内污泥浓度的关系
研究上升流速和污泥层高度（实际上是污泥浓度）之间的变化规律，可以忽略由于污泥积累造成的污泥区高度的变化。不断调整进水量，改变上升流速v i，在一个特定的上升流速下，测定稳定后相对应的污泥层高度（一般为改变负荷1h以后），并通过整个系统内污泥总量，换算出相对应的污泥层高度内平均浓度X，则可以得出图2-11所示结果。
图2-11中v0为无量纲化上升流速，v0=v i/v max，v max为密云县城市污水处理厂设计最大上升流速，m/h；X为平均污泥浓度，g/L。
从图2-11可见，在稳定状态下一个上升流速对应于一个平均污泥浓度X。这种对应关系是由于在水解池内污泥在垂直方向的运动是污泥颗粒的平均浓度v r和水流的上升流速v i在稳定状态达到平衡时形成，即v r=v i。而污泥的沉淀速度与污泥浓度可用Dick 理论公式描述：
v r=αX-n=9.53X-0.75
因此，通过图2-11中数据可以得到应用于城市污水水解池中的关系式：
v0=v i/v max=α’X-n=5.29X-0.75
应用上述关系，在实际运行的密云县城市污水处理厂的平均流量、最大流量和最小流量下所对应的污泥浓度分别约为40g/L，20g/L和60g/L。从以上数据可以看出，在最大流量条件下，污泥层由于膨胀而造成污泥浓度降低，同时引起污泥成层的沉淀速度提高，自动保持反应器内污泥浓度（约20g/L）；而随着流量的减少，在最小流量时污泥浓度增加，沉速降低也达到动态平衡，这时污泥浓度为60g/L。这一特征可以在运转管理中得到运用，来制定不同的排泥措施，以减少污泥处理的投资和运转费用。
2、稳定性分析
水解反应器属上流式污泥床反应器范畴，具有两个基本功能：即生物反应和沉淀功能。图2-12给出了这两者在水解反应器中的相互约速关系。在水解酸化反应中所需微
生物的浓度与水力停留时间呈反向变化（反应曲线）。从理论上讲，在给定的污泥龄下（θc一定），状态的稳定点一定在反应曲线之上。只要微生物量足够多，则反应不受停留时间的控制，这在工程上是十分有利的。考虑到系统运行的经济性，停留时间越短越好，这要求运行点A、B、C沿反应曲线向左上移动。随着停留时间的限制，即受污水上升流速的制约。
沉降曲线给出了这种限制关系，其将平面分为两部分，右半平面为稳定状态，左平面是不稳定状态。有两种情况会造成污泥界面上升；第一种情况，长期不排泥，这时污泥面将不断上升，这是由于污泥量增加使得污泥浓度增加，这时可通过排泥重新回到稳定状态；第二种情况，当水力停留时间缩短，水的上升流速增大造成污泥界面上升，这可通过排泥来降低系统中的污泥量，使污泥浓度与停留时间达到一个新的稳定状态。图2-12所示是设计与运行管理中的一个重要关系，其反映了生物反应与沉淀作用这对矛盾的统一关系。由此可以得出结论，对于低浓度城市污水厌氧处理过程，水力停留时间和水力负荷是较有机负荷更为本质和更有效的运行、设计参数。
四、难降解有机物的降解
水解反应器对有机物的降解在一定程度上只是一个预处理过程，水解反应过程中没有彻底完成有机物的降解任务，而是改变有机物的形态。具体讲是将大分子物质降解为小分子物质，将难生化降解物质降解为易生化降解的物质。这样使得以COD形式存在而BOD5不易检出的有机物，在水解反应过程中分解形成一些可以被BOD5测出的有机物，从而使B/C比例有所增加。
使用色谱-质谱联机（GC/MS）对污水处理过程中污水含有的各种有机污染物进行鉴定，是国内外近年来在环境工作中的新进展。色谱仪能有效地分离污水中有机混合物，而质谱仪又能对单一组分进行定性鉴定。采用液-液萃取、毛细管气相色谱法及气相色谱/质谱联机法，对有机污染物在水解池、曝气池中的降解过程进行了分析、研究，以期
对有机污染物在新的工艺过程中的降解转化过程的特殊性进行了解。水样采取24h的混合样，水质的常规指标数据见表2-8。
表2-8 水质参数表
项目进水浓度/（mg/L）水解出水浓度/（mg/L）曝气池出水浓度/（mg/L）
COD 541.0 263.9 92.4
BOD 215.1 111.5 6.48
SS 432 22.7 19.7
对水解反应前后及最终出水有机物组分采用色谱-质谱分析结果见图2-13。峰面积数据由气相色谱积分仪给出（面积由1000以上开始积分），有机物鉴定采用色谱-质谱联机法，由表2-9给出。需要说明的是，表2-9中只给出了主要的化合物，对于峰面积较小的化合物表2-9中没有给出。
表2-9 采用色谱-质谱联机法鉴定不同处理阶段有机物的定性分析结果
图2-13是不同反应阶段碱性/中性化合物色谱变化图和酸性化合物色谱变化图，图2-14是根据色谱图计算不同保留时间间隔内山峰峰数与峰面积反应前后的对比图。可以分析有以下几个现象。
（1）不论是酸性组分或碱性组分/中性组分色谱图，经水解反应后出峰时间都大幅度提前，尤其以酸性组分更为明显，说明经过反应后小分子化合物增加。
（2）酸性组分化合物个数明显增加，由45个增至60个，同时，酸性组分总峰面积有所增加。
（3）碱性/中性化合物数由35个减至18个，而碱性/中性组分峰面积有所减少，以上事实说明碱性/中性化合物经酸化反应后结构发生了很大变化。
（4）化合物峰面积与峰数分布反应前后发生变化，原污水是随着保留时间的增大而增加，这说明大分子化合物比例占绝大多数，在保留时间大于20min时，酸性组分出峰个数占出峰总数51%，峰面积也占同样的比例；经水解酸性反应后保留时间大于20min，酸性组分峰数占总峰数的比例降为25%，峰面积比例仅为4.6%；而保留时间小于10min时，峰面积的碱性/中性组分占92.5%，酸性组分占83.9%，说明小分子化合物占化合物比例的绝大部分。详细的数据比例见图2-14。
（5）碱性/中性化合物峰面积有所减少，而酸性组分总峰面积有所增加，说明碱性/中性化合物转变为酸性化合物。
通过上述现象分析，结合质谱化合物检索可以得出如下结论。
（1）经水解反应池后，酸性化合物数量和种类大幅度增加，说明水解反应
池对有机物不仅仅起到物理截留作用，而是以生物作用为主的水解-酸化反应过程，同时也说明酸化过程的工程控制措施是恰当的。
（2）经水解-酸化反应后，有机物的种类并没有减少，相反增加了许多小分子的化合物，这些化合物是水解、酸化反应的中间产物，这与一般生物处理构筑物降解规律是有区别的。从溶解性有机物的数量（以峰面积表示）上，经过水解反应后总量有所增加，这说明部分不溶性有机物经过水解-酸化反应后确实转变为溶解性有机物，从而使悬浮性有机物量有所减少。
（3）进水中主要有机物相当部分为大分子化合物（在C9以上），其中有很多苯系化合物（见表2-9），这些苯系化合物在水解池出水与最终出水中部未检出，这说明难降解大分子物质经过水解-酸化后可以降解。从微观角度为说明水解-好氧工艺最终出水可优于传统好氧生物处理工艺提供了理论基础。
（4）经水解-酸化反应后产物大部分是酸性小分子化合物，且多为C2-C6化合物。经过水解-酸化反应后，有机物的种类并没有减少，相反增加了许多小分子的化合物，这些酸性化合物容易被生物降解，这也从一个侧面说明，为什么经过水解-酸化反应后BOD5/COD比值有所提高，即可生化性有所提高。这是由于大分子难降解化合物降解为小分子易降解的酸性小分子化合物所致。
（5）经过活性污泥法最终处理后，出水的化合物种类和含量有明显减少。BOD5去除率可达90%以上，但某些化合物，如4，4-（1，1-甲基亚乙基）双酚等化合物由于其结构上的特点，在处理过程中没有被分解。并且在处理后出现一些新化合物，如β-D-哔喃果糖三苷等化合物，它们可能是微生物生物代谢过程中的中间产物，或者为某些胞外酶。这些有机物的共同特点是难于为生物所降解，
这也说明为什么二级处理到一定程度，最终出水COD浓度仍然保持一定水平的原因。
采用色质联用方法研究水解-酸化过程特性，进一步证实了对水解池在工艺中所起作用的分析、推断。从理论上说明了水解-好氧生物处理的机理，但在分析中也存在一些没有解决的问题，例如，对于水解降解产物中一些卤代烃产物的形成途径缺乏认识，还有待于进一步分析。
第五节水解工艺对后续好氧工艺的影响
水解工艺着眼于整个系统的处理效率和经济效率，放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段，利用厌氧反应中水解和产酸作用，使得污水、污泥一次得到处理。在整个过程中，大量悬浮物水解成可溶性物质，大分子降解为小分子，因此工艺过程中有许多不同于传统工艺的特点。且由于这些特点，单从出水水质COD、BOD5等去除率来评价水解反应器的作用是不全面的，应对后处理中各种现象进行分析，以全面评价水解反应在整个系统中的功能。表2-10和表2-11为不同国家的城市污水在不同实验条件下，原水水质与水解出水的性质对比。
表2-10 原污水与水解出水水质比较（北京市高碑店污水处理厂）
项目原污水水解出水原污水/水解出水COD/（mg/L）493.3 278.4 1.77
BOD/（mg/L）170.2 115.2 1.48
SS/（mg/L）277.4 45.3 6.13 溶解性COD比例/% 50.8 77.8 0.65 BOD5/COD 0.345 0.414
BOD20/（mg/L）294.0 166.0 1.71
BOD5/ BOD200.56 0.794
动力学常数0.135 0.175
耗气速率/【mg/（h2L）】37.4 112.6
气水比10：1 3.8：1
曝气池停留时间/h 8 4
曝气池出水COD/（mg/L）150.0 92.0
表2-11水解反应前后污水性质的变化（HRT=3.0h，荷兰Bennekom）
项目
COD
（mg/L）
BOD
（mg/L）
SS
（mg/L）
BOD5
COD
BOD5f
BOD5
VA F
COD t
BOD5f
COD
COD f
COD t
COD m
COD t
进水650 346 217 0.53 0.67 0.09 0.54 0.49 0.29 出水397 254 33 0.64 0.91 0.25 0.61 0.73 0.49
1、有机物含量显著减少
水解反应器的第一个特点是对于有机污染物（特别是悬浮物）相对高的去除率，COD 平均去除率为40%-50%，而悬浮性COD去除率更高，为60%-80%；出水悬浮物的浓度
低于50mg/L，这些因素对于各种后处理是非常有利的。如采用活性污泥法后处理，由于有机物的绝大数量减少，与传统的活性污泥工艺相比，停留时间也可减少50%，同时曝气量减少50%。其基建总投资、能耗和运行费用可分别节省30%左右。如采用氧化塘后处理，与单独采用传统氧化塘相比，占地面积减少50%以上，基建投资降低50%，运行费用降低36%，并且基本上解决了一般氧化塘的淤结问题。若采用土地处理系统，由于经水解池处理后污水的可生化性提高，悬浮物弄地低于50mg/L，可大大提高土地的处理负荷，减少占地，提高处理效率，可应用于城市污水。根据实际情况的不同，后处理工艺目前的应用有以下几种形式。
（1）水解-活性污泥处理工艺，如北京密云污水处理厂；
（2）水解-氧化沟处理工艺，如河南安阳豆腐营污水处理厂；
（3）水解-接触氧化处理工艺，如深圳白泥坑污水处理厂；
（4）水解-土地处理工艺，如山东安丘污水处理厂；
（5）水解-氧化塘处理工艺，如新疆昌吉污水处理厂；
2、B/C比值和溶解性有机物比例显著增加
不同条件下的城市污水经水解反应后，出水B/C值有所提高，如从0.345提高到0.414（北京），从0.53提高到0.64（荷兰）。B/C比值的提高说明废水可生化性的提高，这是水解反应的第二个显著特点。
另外经水解处理后，溶解性有机物比例发生了很大变化，水解出水溶解性COD比例提高了1倍。而一般经初沉池后出水溶解性COD、BOD5的比例变化较小。众所周知，微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞体内，而不溶性大分子物质首先要通过细胞外酶的分解才可直接进入微生物体内的代谢过程。经水解处理，有机物在微生物的代谢途径上减少了一个重要环节，无疑将加速有机物的降解。这表明水解反应器相对于曝气池起到了预处理的作用，使得经水解处理后出水变得更易于被好氧菌降解。
水解池出水采用活性污泥后处理工艺与采用传统活性污泥工艺进行对比如下：在停留时间4h左右的情况下，不论采用穿孔管或中微孔曝气方式，BOD5和COD去除率均显著高于传统工艺流程，且出水COD低于100mg/L，传统工艺停留时间8h左右仍然达不到与本工艺相接近的出水水质，因此，从曝气池容积上新工艺要少50%左右。曝气量若同样采用穿孔管曝气设备，曝气量可节省气量50%，同样采用中微孔曝气器时节省量为40%左右。
3、BOD5降解动力学
原污水和水解出水BOD历时变化曲线不同（图2-15）。水解出水耗氧量开始变化很
沉淀池及水解酸化池设计参数 沉淀池设计参数： 平流沉淀池：按表面负荷进行设计，按水平流速进行核算。水平流速为5~7 mm/s。表面负荷：给水自然沉淀0.4~0.6m3/m2.h；混凝后沉淀1.0~2.2m3/m2.h；城市污水1.5~3. 0m3/m2.h。有效水深一般为2~4m，长宽比为3~5，长深比8~12。进出水口均设置挡板，挡板高出池内水面0.1~0.2m，挡板据进水口0.5~1.0m；距出水口0.25~0.5m。挡板淹没深度：进口0.5~1.0m(约为池深5/6左右)；出口处为0.3~0.4m。 竖流式沉淀池：池直径=4~7m，不宜大于8m，池直径与有效水深之比≤3。上流速度为0. 3~0.5 mm/s；中心管下流速度＜30 mm/s。喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍；反射板直径为喇叭口直径的1.3倍，中心管底与反射板间缝隙高度为0.25~0.50m；反射板表面与水平面的夹角为17°，板底距泥面至少0.3m；排泥管下端距池底≤0.2m，管上端超出水面0.4m。浮渣挡板距集水槽0.25~0.5m，板上端超出水面0.1~0.15m，淹没深度为0.3~0.4m。 斜管沉淀池超高0.3~0.5m，清水区保护高度为1.0 m，缓冲层高度为0.7~1.0m，斜管沉淀池表面负荷2~4m3/m2.h为宜。沉淀时间1.5~4h。 水解酸化池设计参数： 水解酸化池放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物，减轻后续处理构筑物的负荷，使污泥与污水同时得到处理，可以取消污泥消化。在整个水解酸化过程中，80%以上的进水悬浮物水解成可溶性物质，将大分子降解为小分子，不仅是难降解的大分子物质得到降解，而且出水BOD5/COD比值提高，降低了后续生物处理的需氧量和曝气时间。 水解反应器对水质和水温变化适应能力较强，水解-好氧生物处理工艺效率高，能耗低，投资少，运行费低，简单易行。 水解反应器设计是以水力负荷为控制参数，有机负荷只作为参考指标。水解反应池内溶解氧应为零，反应器形式可采用悬浮型生物反应器（如UASB）或附着型生物反应器。 名称参数 水力负荷0.5~2.5m3/m2 有机负荷 1.95~8.8kgCOD/m3.d 停留时间2~8h
水解酸化与厌氧- 好氧工艺及两相厌氧处理的比较根据有机物在厌氧处理中所要求达到的分解程度,可将其分为两种类型,即酸发酵(水解酸化)和甲烷发酵。前者以有机酸为主要发酵产物,而后者则以甲烷为主要发酵产物。酸发酵是一种不彻底的有机物厌氧转化过程,其作用在于使复杂的不溶性高分子有机物经过水解和产酸,转化为溶解性的简单低分子有机物,为后续厌氧处理中产乙酸产氢和产甲烷微生物或好氧处理准备易于氧化分解的有机底物(即提高废水的BOD5 / COD ,改善废水的可生化性)。因而,它常作为生物预处理工序或厌氧-好氧联合生化处理工艺中的前处理工序。 厌氧-好氧工艺是中、高浓度有机废水处理的适宜工艺。这是因为: 1.厌氧法多适用于高浓度有机废水的处理,能有效地降解好氧法不能去除的有机物,具有抗冲击负荷能力强的优点,但其出水综合的指标往往不能达到处理要求; 2.厌氧法能耗低和运行费便宜,尤其在高浓度有机废水时,厌氧法要比好氧法经济得多; 3.好氧法则多适用于中低浓度有机废水的处理,对于高浓度且水质、水量不稳定的废水的耐冲击负荷能力不如厌氧法,尤其当进水中含有高分子复杂有机物时,其处理效果往往受到严重的影响。厌氧-好氧联合处理工艺可大大改善水质及运行的稳定性,但由于厌氧段实现了甲烷过程,因而对运行条件和操作要求较为严格,同时因原水中大量易于降解的有机物质在厌氧处理中被甲烷化后,剩余的有机物主要为难生物降解和厌氧消化的剩余产物,因而尽管其后续的好氧处理进水负荷得到大大降低,但处理效率仍较低。此外,该工艺须考虑复杂的气体回收利用设施,从而增加基建费用。而水解酸化工艺则将厌氧处理控制在产酸阶段,不仅降低了对环境条件(如温度、p H、DO等)的要求,使厌氧段所需容积缩小,同时也可不考虑气体的利用系统,从而节省基建费用。由于厌氧段控制在水解酸化阶段,经水解后原水中易降解物质的减少较少,而原来难以降解的大分子物质则被转化为易生物降解的物质,从而使废水的可生化性及降解速率得到较大幅度的提高。因此,其后续好氧处理可在较短的HRT下达到较高的处理率。两相厌氧消化工艺即是将厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开,以便获得各自最优的运行工况。与水解酸化过程相比,其产酸段对产物的要求是不同的(以乙酸为其产物)。 水解酸化、混合厌氧和两相厌氧由于各自的作用不同、对产物要求及处理程度的不同,对各自的运行和操作要求也不同: 1. Eh不同。在混合厌氧消化系统中,由于承担水解和酸化功能的微生物与产甲烷菌共处于一个反应器中,整个反应器的氧化还原电位Eh须严格控制在- 300mV以下以满足甲烷菌的要求,因而其水解酸化菌也是在此Eh值下工作的。两
第四章废水好氧生物处理工艺（2）——生物膜法 第一节生物膜法的基本原理 生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力； 主要的生物膜法有：①生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等； ②生物转盘；③生物接触氧化法；④好氧生物流化床等。 一、生物膜的结构 1、生物膜的形成 生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：①起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；②供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③作为接种的微生物。 (1) 生物膜的形成： 含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 (2) 生物膜的成熟： 在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。 生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20 C) 2、生物膜的结构 生物膜的基本结构如图1所示。 图1 生物膜结构示意图
(1) 生物膜的性质： ①高度亲水，存在着附着水层； ②微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。 (2) 生物膜降解有机物的过程： 3、生物膜的更新与脱落 (1) 厌氧膜的出现： ①生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；②成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。 (2) 厌氧膜的加厚： ①厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；②气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。 (3) 生物膜的更新： ①老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；②新生生物膜的净化功能较强。 (4) 生物膜法的运行原则： ①减缓生物膜的老化进程；②控制厌氧膜的厚度；③加快好氧膜的更新；④尽量控制使生物膜不集中脱落。 二、生物膜处理工艺的特点 1、微生物方面的特征 (1) 微生物种类多样化： ①相对安静稳定环境；②SRT相对较长；③丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。 (2) 生物膜上微生物的食物链较长： ①动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；②食物链长；③污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右)。
水解-好氧生物处理工艺 目录 第一节水解（酸化）工艺与厌氧工艺 (3) 一、基本原理 (3) 二、水解-好氧工艺的开发 (4) 三、水解（酸化）工艺与厌氧发酵的区别 (5) 第三节水解-好氧生物处理工艺特点 (7) 1、水解池与厌氧UASB工艺启动方式不同 (7) 2、水解池可取代初沉池 (8) 3、较好的抗有机负荷冲击能力 (9) 4、水解过程可改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理 (9) 5、在低温条件下仍有较好的去除效果 (10) 6、有利于好氧后处理 (10) 7、可以同时达到对剩余污泥的稳定 (11) 第四节水解-好氧生物处理工艺的机理 (11) 一、有机物形态对水解去除率的影响 (11) 二、有机物降解途径 (12) 三、水解池动态特性分析 (13) 四、难降解有机物的降解 (14) 第五节水解工艺对后续好氧工艺的影响 (19) 1、有机物含量显著减少 (19) 2、B/C比值和溶解性有机物比例显著增加 (20) 3、BOD5降解动力学 (20) 4、污泥和COD去除平衡 (21) 第六节水解工艺的污泥处理 (22) 一、传统污泥处理的目的和手段 (23) 二、污泥有机物的降解表 (24)
三、污泥脱水性能及处理 (24) 第七节水解池的启动和运行 (26) 一、水解池的启动方式 (26) 二、配水系统 (28) 三、排泥 (31) 四、负荷变化对水解池处理效果的影响 (32) 第八节水解工艺的进一步开发和应用 (33) 一、芳香类化合物的去除 (34) 二、奈的去除 (34) 三、卤代烃的去除 (34) 四、难生物降解工业废水处理的实际应用 (34) 五、高悬浮物含量废水的水解处理工艺 (35) 六、水解工艺的适用范围及要求 (36) 第九节水解-好氧工艺技术经济分析 (38) 一、厌氧处理应用的经济分析 (38) 二、水解-好氧系统设计参数 (39) 第十节水解-好氧生物处理工艺设计指南 (41) 一、预处理设施 (41) 二、水解池的详细设计要求 (41) 三、反应器的配水系统 (42) 四、管道设计 (45) 五、出水收集设备 (45) 六、排泥设备 (46)
水解酸化池 1. 某污水厂总设计规模为20万m 3/d ，污水处理厂的进水水质如下表： 污水处理厂的进水水质1-1 污水能否进行生化处理，尤其是否适用于生物脱氮除磷工艺，取决于污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长需要，因此必须分析相关的进水指标。 表1-2 污水厂污水营养物比值 BOD /COD BOD i. BOD 5 /COD cr 比值 污水BOD 5 /COD cr 值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。根据工程经验，一般认为BOD 5 /COD cr ＞0.45可生化性较好，BOD 5 /COD cr ＜0.3较难生化，BOD 5 /COD cr ＜0.25不易生化。 本项目BOD 5 /COD cr =0.28，可见其生化性较难。
ii.BOD5 /TN比值 BOD5 /TN比值是判别能否有效脱氮的重要指标。理论方面，BOD5 /TN ≥2.86就能进行脱氮；工程经验方面，BOD5 /TN≥4.0才能有效脱氮。 本项目BOD5 /TN =3.11，可见其能进行脱氮。 iii.BOD5 /TP比值 进水中的BOD5是作为营养物供聚磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否达到除磷的重要指标，在污水中BOD5 /TP之比为17及以上时，取得良好的除磷效果。 本项目BOD5 /TP =28，可见其能达到良好的除磷效果。 1.水解酸化池工艺的确定 针对本工程项目的特点需对预处理工艺有如下要求： 1)进水的COD高，BOD5/CODcr较低，污水的可生化性较难，选择工艺时 应进一步提高污水的可生化性，确保出水水质； 2)本工程将接入大量工业废水（占城市污水量的70%），同时大部分工业废 水为纺织印染废水，选择预处理工艺时，应综合考虑色度的去除； 3)预处理工艺应尽可能节省：基建投资、能耗和运行费用； 因此，通过本工程可研，在好氧生物反应池前增加水解酸化池预处理工艺，目的：a)改善进水水质，提高BOD5 /CODcr；b)印染废水中污染物绝大多数属于芳香烃化合物，利用厌氧菌可对该类化合物开环，达到较好的脱色目的；c) 采用水解-活性污泥法与传统的活性污泥相比，其基建投资、能耗和运行费用可分别节省30%左右。
编号：SM-ZD-71033 水解酸化池的工艺操作规 程 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改
水解酸化池的工艺操作规程 简介：该规程资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 一般厌氧发酵过程可分为四个阶段，即水解阶段、酸化阶段、酸衰退阶段和甲烷化阶段。而在水解酸化池中把反应过程控制在水解与酸化两个阶段。在水解阶段，可使固体有机物质降解为溶解性物质，大分子有机物质降解为小分子物质。在产酸阶段，碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸、丁酸和丙酸等。水解和酸化反应进行得相对较快，一般难于将它们分开，此阶段的主要微生物是水解—酸化细菌。 废水经过水解酸化池后可以提高其可生化性，降低污水的pH值，减少污泥产量，为后续好氧生物处理创造了有利条件。因此，设置水解酸化池可以提高整个系统对有机物和悬浮物的去除效果，减轻好氧系统的有机负荷，使整个系统的能耗相比于单独使用好氧系统大为降低。 本项目水解酸化池的处理效果增强措施：
水解酸化基本知识 水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。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来完成生物催化反应。 酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。 从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两项厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。 影响水解酸化过程的重要因素： PH值：水解酸化微生物对PH值变化的适应性较强，水解酸化过程可在PH值3.5-10的范围内进行，但最佳的PH是5.5-6.5 水温：研究表明，水温在10-20摄氏度之间变化时，对水解反应速度影响不大，说明参与水解的微生物对低温变化的适应性强。 底物的种类和形态：底物的种类和形态对水解酸化过程的速度有很大影响。对同类有机物来说，分子量越大，水解越困难，相应的水解速度就越小。颗粒状有机物，粒径越大，单位重量有机物的比表面积就越小，水解速度也越小。 污泥生物固体停留时间：在常规的厌氧条件下，混合厌氧消化系统中，水解酸化微生物的比增值速度高于甲烷菌，因此，当系统的生物固体停留时间较小时，甲烷菌的数量将逐渐减少，直至完全淘汰。为了保持水解微生物的活性，水解池内水解微生物浓度应该保持一个合适的浓度。这都是靠控制水解池的生物固体停留时间来完成的。 水利停留时间：对水解酸化反应器来说，水利停留时间越长，底物与水解微生物的接触时间也越长，相应的水解效率就高。 水解酸化过程的判断指标： 一个水解反应池是否发生了水解，以及水解过程进行的程度，单从出水的水质COD、BOD等的去除率来判断是不全面的。判断指标为： BOD/COD比值的变化：废水可生化性的一个重要指标。 溶解性有机物的比例变化：水解处理后，溶解性有机物比例显著增加。 有机酸（VAF)的变化：进出水VAF的相差越大，说明水解酸化的程度越好。
第五章 废水好氧生物处理工艺（3）——其它工艺 第一节 氧化沟工艺 氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形；是20世纪50年代荷兰的Pasveer 首先设计的；最初一般用于日处理水量在5000m 3以下的城市污水。 一、氧化沟的工作原理与特征 1、氧化沟的工艺流程 图1 氧化沟及氧化沟系统平面图 图2 以氧化沟为主的废水处理流程 2、氧化沟的特征 ① 池体狭长，（可达数十米甚至上百米）；池深度较浅，一般在2米左右； ② 曝气装置多采用表面机械曝气器，竖轴、横轴曝气器都可以； ③ 进、出水装置简单； ??构造上的特征 ④ 氧化沟呈完全混合?推流式；沟内的混合液呈推流式快速流动（0.4~0.5m/s ），由于流速高，原废水很快就与沟内混合液相混合，因此氧化沟又是完全混合的； ⑤ BOD 负荷低，类似于活性污泥法的延时曝气法，处理出水水质良好； ⑥ 对水温、水质和水量的变动有较强的适应性； ⑦ 污泥产率低，剩余污泥产量少； ⑧ 污泥龄长，可达15~30d ，为传统活性污泥法的3~6倍； ⑨ 世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存，从而使氧化沟具有脱氮的功能。 二、氧化沟的几种典型的构造型式 原废水 格栅 氧 化 沟 出水
目前主要的氧化沟形式有：Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、交替工作式 氧化沟、曝气—沉淀一体化氧化沟等四种。 1、Carrousel 式氧化沟（图3） Carrousel 式氧化沟又称平行多渠形氧化沟；是60年代末荷兰DHV公司开 创的。采用竖轴低速表面曝气器；水深可达4~4.5m，沟内流速达0.3~0.4m/s； 混合液在沟内每5~20min循环一次；沟内混合液总量是入流废水量的30~50倍； BOD5去除率可达95%以上，脱氮率可达90%，除磷效率可达50%；应用广泛，最大规模为650000m3/d；在国内主要有昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。 2、Orbal氧化沟（图4） Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟，其主要特点如下： ①圆形或椭圆形的沟渠，能更好地利用水流惯性，可节省能耗； ②多沟串联可减少水流短路现象； ③最外层第一沟的容积为总容积的60~70%，其中的DO接近于 零，为反硝化和磷的释放创造了条件； ④第二、三沟的容积分别为总容积的20~30%和10%，而DO则 分别为1和2mg/l； ⑤这种沟渠间的DO浓度差，有利于提高充氧效率； Orbal氧化沟在国内的主要工程实例有：①抚顺石油二厂废水处理站(28,800m3/d)；②北京燕山石化公司新建废水处理厂(60000m3/d)；③成都市天彭镇污水处理厂。 3、交替工作氧化沟 交替工作氧化沟由丹麦Kruger公司所开发的，有二沟和三沟式两种形式；其主要特点是其中的每一条沟均交替用做曝气池和沉淀池，而无需二沉池和污泥回流装置；但其中的曝气转刷的利用率较低，D型二沟只有40%，三沟式则提高到了58%； 图5：VR型氧化沟图6：D型氧化沟
水构筑物课程设计 课程设计计算说明书 专业： _____ 环境工程 _________ 班级：环工1211 ________ 题目： _____ 水解酸化池 _______ 指导教师：黄勇/刘忻 姓名： _______ 姚亚婷_________ 学号：1220103136 _________ 2015年1月3日
环境科学与工程学院 目录 1.1水解池的容积 (1) 1.2水解池上升流速校核 (1) 1.3配水方式 (2) 1.4堰的设计 (2) 1.4.1 堰长设计 (2) 1.4.2 出水堰的形式及尺寸 (2) 1.4.3 堰上水头h1 (3) 1.4.4 集水水槽宽B (3) 1.4.5 集水槽深度 (3) 1.5进水管设计 (4) 1.6出水管设计 (4) 1.7污泥回流泵设计计算 (5)
水解酸化池设计计算 1.1水解池的容积 水解池的容积V V K z QHRT 式中：V ——水解池容积，m3; K z——总变化系数，1.5； Q ---- 设计流量，Q=130m3/h; HRT ——水力停留时间，设为6h； 则水解酸化池容积为V K Z QHRT =1.5*130*6=1170m3， 水解池，分为2格，设每格水解酸化池长18米，每格的宽为6.5m， 设备中有效水深高度为5m,则每格水解池容积为18*6.5*5=585m3 设超高为0.5m，则总高为5.5m 1.2水解池上升流速校核 已知反应器高度为：H=5.5m;反应器的高度与上升流速之间的关系如下： Q V H
式中： A HRTA HRT 上升流速（m/h）； Q 设计流量，m3/h ； V 水解池容积，m3； A 反应器表面积，m2; HRT——水力停留时间，h,取6h； 则v=5.5/6=0.92(m/h) 水解反应器的上升流速0.5 ~1.8m/ h ,符合设计要求 1.3配水方式 采用总管进水，管径为DN100，池底分支式配水，支管为DN50，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底200mm，均匀布置在池底，位于所服务面积的中心。 1.4堰的设计1.4.1堰长设计 取出水堰负荷q' =1.5L/(sm)(根据《城市污水厂处理设施设计计算》P377中记载：取出水堰负荷不宜大于1.7L/(s m))。 式中：L——堰长m； q 出水堰负荷，L/(s m)，取1.5L/(s m)； Q'--- 设计流量，每格流量为0.018m3/s; 则L Q -M0 12m，取堰长L 12m。
水解酸化池工艺详解 在回用水处理工艺中水解酸化池的作用是重要的一个环节。水解——是大分子有机物降解的必经过程，大分子有机物想要被微生物所利用，必须先水解为小分子有机物，这样才能进入细菌细胞内进一步降解。酸化——是有机物降解的提速过程，因为它将水解后的小分子有机物进一步转化为简单的化合物并分泌到细胞外。这是回用水废水处理工艺中水解酸化作为预处理单元的原因。 水解酸化池的两个最基本作用是：一是提高废水可生化性，将大分子有机物转化为小分子；二是去除废水中的COD，部分有机物降解合成自身细胞。 本岗位的水解酸化池采用下进上出的翻流运作型态，上升流速取0.765 m/h，有效水深为6.5m。设计进水流量为900m3/h，水力停留时间按8.5h，总有效容积为7600m3。水解酸化池共4座，每座9格，共36格。每格水解酸化池设置有4个梯形泥斗，在泥斗下部采用水平喷射布水方式能使布水均匀。每格池顶部沿四周池壁设置集水槽，用于产水导流，以及排泥。每格水解酸化池内除了一根布水管外，还设有一根排泥管和供气管，其采用负压气提排泥方式，可使泥排至水解酸化池出水槽，与水解酸化池出水一起流至接触氧化池。 水解酸化池内采用了立体弹性组合填料，填料高度3m，上部1m保护区，底部2.4m布水区，每座池子组合填料为972m3。池内采用的立体弹性填料的丝条呈立体均匀排列辐射状态，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能均匀地着床在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，而且能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积。 填料的作用事实上就是给微生物提供一个生长平台，微生物附着再填料上可增加污水与微生物的接触面积提高水解酸化池的处理效率。简单的说填料就是细菌的附着床，就是增加生物量和提高微生物与废水接触面。 水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。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来完成生物催化反应；酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。在不同的工艺中水解酸化的处理目的也不同。水解酸化在好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理；而在混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开。 水解酸化处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，可以将其视作厌氧处理第一和第二个阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，或者说是使较大的难降解的物质开环断链的反应过程。因此从严格意义上来说水解酸化池实属兼氧池。 水解酸化池在当前调试阶段的重要工作就是污泥的培养，活性污泥培养采用间歇式培养方式，设定了临时进水管，根据需要以及营养物质投加设施或人工投加培养，进水采用前段污水处理厂预培养的污泥液，进水量按照池容积负荷递增投加。因为水解酸化池的污泥培养比较慢，所以要保证营养物质的均衡。由于该岗位水解酸化池的污泥来自污水处理站SBR的，而污水站SBR的污泥是外接其他厂家的。虽说这种方法可以缩短污泥的驯化周期，但如果不及时检测，使得池内营养物质匮乏，很可能造成微生物不能适应环境或饿死。因此要及时分析COD、氨氮、总磷的含量，低于要求值时要及时投加营养剂。而且每天进行两次提气污泥循环也是一项必要的工作。总的来说水解酸化加生物接触氧化处理工艺中的水解酸化目的，主要是将原有废水中非溶解性有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。在考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解酸化就主要用于低浓度难降解废水的预处理了。
水解酸化池调试方案 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/C。 2、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) 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。
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水解酸化池工艺详解 在回用水处理工艺中水解酸化池的作用是重要的一个环节。水解——是大分子有机物降解的必经过程，大分子有机物想要被微生物所利用，必须先水解为小分子有机物，这样才能进入细菌细胞内进一步降解。酸化——是有机物降解的提速过程，因为它将水解后的小分子有机物进一步转化为简单的化合物并分泌到细胞外。这是回用水废水处理工艺中水解酸化作为预处理单元的原因。 水解酸化池的两个最基本作用是：一是提高废水可生化性，将大分子有机物转化为小分子；二是去除废水中的COD，部分有机物降解合成自身细胞。 本岗位的水解酸化池采用下进上出的翻流运作型态，上升流速取 m/h，有效水深为。设计进水流量为900m3/h，水力停留时间按，总有效容积为7600m3。水解酸化池共4座，每座9格，共36格。每格水解酸化池设置有4个梯形泥斗，在泥斗下部采用水平喷射布水方式能使布水均匀。每格池顶部沿四周池壁设置集水槽，用于产水导流，以及排泥。每格水解酸化池内除了一根布水管外，还设有一根排泥管和供气管，其采用负压气提排泥方式，可使泥排至水解酸化池出水槽，与水解酸化池出水一起流至接触氧化池。 水解酸化池内采用了立体弹性组合填料，填料高度3m，上部1m保护区，底部布水区，每座池子组合填料为972m3。池内采用的立体弹性填料的丝条呈立体均匀排列辐射状态，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能均匀地着床在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，而且能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积。 填料的作用事实上就是给微生物提供一个生长平台，微生物附着再填料上可增加污水与微生物的接触面积提高水解酸化池的处理效率。简单的说填料就是细菌的附着床，就是增加生物量和提高微生物与废水接触面。 水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。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来完成生物催化反应；酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。在不同的工艺中水解酸化的处理目的也不同。水解酸化在好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理；而在混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开。 水解酸化处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，可以将其视作厌氧处理第一和第二个阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，或者说是使较大的难降解的物质开环断链的反应过程。因此从严格意义上来说水解酸化池实属兼氧池。 水解酸化池在当前调试阶段的重要工作就是污泥的培养，活性污泥培养采用间歇式培养方式，设定了临时进水管，根据需要以及营养物质投加设施或人工投加培养，进水采用前段污水处理厂预培养的污泥液，进水量按照池容积负荷递增投加。因为水解酸化池的污泥培养比较慢，所以要保证营养物质的均衡。由于该岗位水解酸化池的污泥来自污水处理站SBR 的，而污水站SBR的污泥是外接其他厂家的。虽说这种方法可以缩短污泥的驯化周期，但如果不及时检测，使得池内营养物质匮乏，很可能造成微生物不能适应环境或饿死。因此要及时分析COD、氨氮、总磷的含量，低于要求值时要及时投加营养剂。而且每天进行两次提气污泥循环也是一项必要的工作。总的来说水解酸化加生物接触氧化处理工艺中的水解酸化目的，主要是将原有废水中非溶解性有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化
水构筑物课程设计课程设计计算说明书 专业：环境工程 班级：环工1211 题目：水解酸化池 指导教师：黄勇/刘忻 姓名：姚亚婷 学号： 1220103136 环境科学与工程学院 2015年1月3日
目录 1.1水解池的容积 (1) 1.2水解池上升流速校核 (1) 1.3配水方式 (2) 1.4堰的设计 (2) 1.4.1堰长设计 (2) 1.4.2出水堰的形式及尺寸 (2) h (3) 1.4.3堰上水头 1 1.4.4集水水槽宽B (3) 1.4.5集水槽深度 (3) 1.5进水管设计 (4) 1.6出水管设计 (4) 1.7污泥回流泵设计计算 (5)
水解酸化池设计计算 1.1水解池的容积 水解池的容积V QHRT K V Z = 式中：V ——水解池容积， m 3； z K ——总变化系数，1.5； Q ——设计流量，Q=130m 3/h ； HRT ——水力停留时间，设为6h ； 则水解酸化池容积为QHRT K V Z ==1.5*130*6=1170m 3， 水解池，分为2格，设每格水解酸化池长18米，每格的宽为6.5m ，设备中有效水深高度为5m ，则每格水解池容积为18*6.5*5=585m 3 设超高为0.5m ，则总高为5.5m 1.2水解池上升流速校核 已知反应器高度为：H=5.5m ；反应器的高度与上升流速之间的关系如下： HRT H HRTA V A Q = == ν 式中： ν——上升流速（m/h ）； Q ——设计流量，m 3 /h ； V ——水解池容积，m 3 ；
A ——反应器表面积，m 2 ； HRT ——水力停留时间，h ，取6h ； 则v=5.5/6=0.92(m/h) 水解反应器的上升流速h m /8.1~5.0=ν，ν符合设计要求。 1.3配水方式 采用总管进水，管径为DN100，池底分支式配水，支管为DN50，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底200mm ，均匀布置在池底，位于所服务面积的中心。 1.4堰的设计 1.4.1堰长设计 取出水堰负荷q ’ =1.5)/(m s L ?（根据《城市污水厂处理设施设计计算》P377中记载：取出水堰负荷不宜大于)/(7.1m s L ?）。 '' q Q L = 式中：L ——堰长m ； 'q ——出水堰负荷，)/(m s L ?，取1.5)/(m s L ?； 'Q ——设计流量，每格流量为0.018m 3 /s ； 则125 .11000 018.0''=?= =q Q L m ，取堰长m L 12=。
异氧微生物 第二章 好氧生物处理（原理与工艺） 2． 1基本概念 2． 1。1好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O 2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ● 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢）（占1/3） CHONS + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +?+能量 （有机物的组成元素） ● 合成反应（也称合成代谢、同化作用）（占2/3） ● C 、H 、O 、N 、 + 能量 C 5H 7NO 2 ● 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）（endogenous respiration ） C 5H 7NO 2 + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 +?+能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 细菌： C 5H 7NO 2； 真菌： C 16H 17NO 6； 藻类： C 5H 8NO 2；原生动物： C 7H 14NO 3 分解与合成的相互关系： 1） 二者不可分，而是相互依赖的； a ． 分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础； b ．分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2)对有机物的去除，二者都有重要贡献； 3）合成量的大小，对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般占整个污水处理厂的40~50%）。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面： ● 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁； ● 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作 用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同： 2． 1。2影响好氧生物处理的主要因素 1）溶解氧（DO ）： 约1~2mg/l 2）水温：是重要因素之一， a ． 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快； b ． 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限 度时，会有不可逆的破坏； 最适宜温度 15~30?C ； >40?C 或< 10?C 后，会有不利影响。 3)营养物质： 细胞组成中，C 、H 、O 、N 约占90~97% 其余3~10%为无机元素，主要的是P 。 生活污水一般不需再投加营养物质； 而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N 和P 。 其它无机营养元素：K 、Mg 、Ca 、S 、Na 等； 微量元素： Fe 、Cu 、Mn 、Mo 、Si 、硼等； 4)pH 值： 一般好氧微生物的最适宜pH 在6.5~8.5之间； 微生物 异氧微生物
水解酸化工艺 1、原理 水解酸化净水原理主要包括两个方面：首先是在细菌胞外酶的作用下，将复杂的大分子不溶性有机物水解为简单的小分子水溶性有机物；然后是发酵细菌将水解产物吸收进细胞内，排出挥发性脂肪酸（VFA）、醇类、乳酸等代谢产物。在厌氧条件下，水解和酸化无法截然分开，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。 水解酸化工艺能将污水中的非溶性有机物转变为溶解性有机物，将难生物降解有机物转变为易生物降解有机物，提过污水的可生化性，通常用于生化工艺的预处理，同时由于水解酸化可以去除一部分有机污染物，减少后续处理设备的曝气量，降低污泥产率，节约能耗。 2、设计计算 （1）、动力学法 水解是水解酸化过程的限制性阶段，颗粒性有机物的水解反应是颗粒性有机物浓度的一级反应，对于连续式无污泥回流的完全混合系统，所需的反应器容积V为： V=Q(S po-S p)/(K b S p) 式中：Q ——进水流量，m3/h S po——进水颗粒性有机物浓度，mg/l S p——出水颗粒性有机物浓度，mg/l K b——水解速率常数，h-1 K b通过试验确定，对于生活污水K b一般为0.1~0.2h-1
（2）、水力停留时间法 水力停留时间法是一种经验计算方法，反应器容积V为： V=Qt 式中：Q——进水流量，m3/h t——水力停留时间，h 水力停留时间根据经验或试验确定，一般城市污水的水解酸化-好氧处理中，t为2~3h；难降解工业污水的水解酸化-好氧处理中，可参照类似或相关工程经验确定，如印染废水可为t8~12h。 （3）、有机负荷法 反应器有效容积可根据处理污水的水量、浓度及容积负荷确定。 V=QS/q 式中：Q——进水流量，m3/h S——COD浓度，kg/m3 q——容积负荷，kg/（m3·d） 容积负荷需要试验确定，或参照同类污水经验值，一般可取1~3kg/（m3·d）
水解酸化池的工艺操作规程 一般厌氧发酵过程可分为四个阶段，即水解阶段、酸化阶段、酸衰退阶段和甲烷化阶段。而在水解酸化池中把反应过程控制在水解与酸化两个阶段。在水解阶段，可使固体有机物质降解为溶解性物质，大分子有机物质降解为小分子物质。在产酸阶段，碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸、丁酸和丙酸等。水解和酸化反应进行得相对较快，一般难于将它们分开，此阶段的主要微生物是水解—酸化细菌。 废水经过水解酸化池后可以提高其可生化性，降低污水的pH值，减少污泥产量，为后续好氧生物处理创造了有利条件。因此，设置水解酸化池可以提高整个系统对有机物和悬浮物的去除效果，减轻好氧系统的有机负荷，使整个系统的能耗相比于单独使用好氧系统大为降低。 水解酸化池的处理效果增强措施： a、水解酸化池底部安装有大阻力布水系统，利用二沉池的回流污泥搅动水解酸化池底部的污泥，使其处于悬浮状态并且与进入的废水充分混合，从而提高了水解酸化池的处理效果，减轻后续好氧处理的负荷。二沉池的污泥回流水解酸化池，可以增加水解酸化池内的污泥浓度、提高处理效果，同时使污泥得到消化，减少了剩余污泥的排放量、降低污泥处理费用，从而减少了运行费用。 b、在水解酸化池内安装弹性填料，对搅动的废水进行水力切割，
使悬浮状态的污泥与水充分混合。为水解酸化菌的生长提供有利条件。 c、水解酸化池底部还装有排泥管道系统，是由UASB厌氧反应器排泥系统改进而成，可以保证水解酸化池长期稳定的运行。 为保证设施的稳定运行，必须保证均匀进水！根据车间的日产生污水量，分次分阶段的从调节池提升至水解酸化池。 污泥回流量控制在总污泥量为池容的1/3即可。
免费的 目录 1水解酸化池设计计算 (1) 1.1水解池的容积 (1) 1.4.1堰长设计 (2) 1.4.2出水堰的形式及尺寸 (2) 1.4.3堰上水头 h (3) 1 1.4.4集水水槽宽B (3) 1.4.5集水槽深度 (3) 1.4.6进水堰简略图 (4)
1水解酸化池设计计算 1.1水解池的容积 水解池的容积V QHRT K V Z = 式中：V ——水解池容积，m 3； z K ——总变化系数，1.5； Q ——设计流量，m 3/h ； HRT ——水力停留时间，h ，取6h ； 则345655.1m V =??= 印染废水中水解池，分为4格，每格的长为2m ，宽为2米，设备中有效水深高度为3m ，则每格水解池容积为16m 3，4格的水解池体积为48m 3。 1.2水解池上升流速校核 已知反应器高度为：m H 4=；反应器的高度与上升流速之间的关系如下： HRT H HRTA V A Q === ν 式中： ν——上升流速（m/h ）； Q ——设计流量，m 3 /h ； V ——水解池容积，m 3； A ——反应器表面积，m 2 ；
HRT ——水力停留时间，h ，取6h ； 则)/(67.06 4 h m == ν 水解反应器的上升流速h m /8.1~5.0=ν，ν符合设计要求。 1.3配水方式 采用总管进水，管径为DN100，池底分支式配水，支管为DN50，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底100mm ，均匀布置在池底。 1.4进水堰设计 已知每格沉淀池进水流量s m h m Q /00035.03600 4/533' =?= ； 1.4.1堰长设计 取出水堰负荷)/(2.0'm s L q ?=（根据《城市污水厂处理设施设计计算》P377中记载：取出水堰负荷不宜大于)/(7.1m s L ?）。 '' q Q L = 式中：L ——堰长m ； 'q ——出水堰负荷，)/(m s L ?，取0.2)/(m s L ?； 'Q ——设计流量，m 3 /s ； 则75.12.01000 00035.0''=?==q Q L m ，取堰长m L 2=。 1.4.2出水堰的形式及尺寸 出水收集器采用UPVC 自制90o三角堰出水。直接查第二版《给