水解酸化池的運(yùn)行控制與影響因素

1.水解酸化池簡(jiǎn)介

水解酸化池主要用于有機(jī)物濃度較高、SS較高的污水處理工藝，是一個(gè)比較重要的工藝。如果后級(jí)接入UASB工藝，可以大大提高UASB的容積負(fù)荷，提高去除率。

水解工藝并不是簡(jiǎn)單的，處理時(shí)要考慮水中有機(jī)物的性質(zhì)，確定水解工藝性質(zhì)，水力停留時(shí)間、攪拌方式、循環(huán)方式、污泥回流方式、設(shè)計(jì)負(fù)荷、污水酸化度、污泥消解能力、后級(jí)配套工藝（如UASB或接觸氧化）。

水解酸化可將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)，將環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為鏈狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高污水的BOD/COD的比值，提高了廢水的可生化性，為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造了良好的條件。

.水解酸化處理有機(jī)廢水，取其厭氧處理的前兩個(gè)階段（水解階段、酸化階段），不需密封及攪拌，在常溫下進(jìn)行即可提高廢水的可生化性。由于水解酸化池反應(yīng)迅速，故池容小，停留時(shí)間短，水解酸化反應(yīng)能適應(yīng)較大的水質(zhì)變化，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

有個(gè)誤區(qū)要說(shuō)一下，停留時(shí)間不是越長(zhǎng)越好的，印染行業(yè)大概在14個(gè)小時(shí)左右，生活污水就斷了，大概在3個(gè)小時(shí)左右。水解酸化能去色，而氧化是辦不到的。也是上面說(shuō)的開(kāi)環(huán)斷鍵的作用。

有兩種水解酸化池，一種是設(shè)置攪拌的，使污泥和水混合，另一種是形成污泥層，需要均勻布水的。

2.水解酸化池設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

本工程水解酸化池分為2組，單組設(shè)計(jì)水量為20000m³/d，設(shè)計(jì)平均停留時(shí)間為5h，最大流量下停留時(shí)間為3.54h，平面尺寸為48.85m×12.73m，由于施工設(shè)計(jì)等原因，有效容積為7327m³，實(shí)際平均停留時(shí)間為4.4h，實(shí)際最大流量下平均停留時(shí)間為3.12h，毎池采用31套布水器，毎池設(shè)計(jì)14套排泥管。

3.目前運(yùn)行情況

目前運(yùn)行情況良好，COD去除率為57.62%，BOD₅的去除率為51.64%，SS的去除率為85.90%，氨氮去除率為32.13%，總磷去除率為62.01%。

表1 水解酸化池池進(jìn)出水水質(zhì)

4.控制參數(shù)與影響因素

結(jié)合某水務(wù)某污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況與相關(guān)的理論研究，水解酸化池主要控制參數(shù)和影響因素包括污泥濃度、水力負(fù)荷、泥位控制等。

4.1污泥濃度

污泥濃度是水解酸化池的重要控制參數(shù)之一。水解池的功能得以完成的重要條件之一是維持反應(yīng)器內(nèi)高濃度厭氧微生物（污泥）。由于污泥受到兩個(gè)方向的作用，及其本身在重力場(chǎng)下的沉淀作用，及污水從下而上運(yùn)動(dòng)造成污泥的上升運(yùn)動(dòng)。因此污泥和污水可充分接觸，達(dá)到良好的截留和水解酸化效果。目前污泥濃度控制在14g/L，污泥層厚度在3.7m-4.5m之間。一般建議污泥濃度控制在10-20g/L可達(dá)到良好效果。

4.2水力負(fù)荷

水力負(fù)荷主要體現(xiàn)在上升流速和和配水方式德的設(shè)計(jì)上，上升流速是設(shè)計(jì)水解酸化池的主要參數(shù)之一，一般建議上升流速設(shè)計(jì)在0.5-1.8m/h，目前運(yùn)行上升流速在1.34m/h。配水方式采用小阻力配水，穿孔布水管毎池31套，主管為DN200，長(zhǎng)為11m，在管子兩側(cè)45°方向開(kāi)孔，毎管14個(gè)孔口，具體見(jiàn)圖1。在進(jìn)行適當(dāng)改造后，分支狀形式的的配水形式基本上達(dá)到了配水均勻的目的。4.3排泥控制

目前水解酸化池實(shí)際運(yùn)行中最主要的控制參數(shù)是泥位控制，毎池距池底0.8m處設(shè)14根排泥管，管徑為DN200,，每根排泥管均設(shè)置14個(gè)孔口，孔口形式見(jiàn)圖2。每根排泥管負(fù)擔(dān)44.4m²

面積。水解酸化池排泥采用高水力負(fù)荷排泥，這樣設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性較好；缺點(diǎn)是高負(fù)荷時(shí)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，對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生不良影響。而低水力負(fù)荷時(shí)排泥濃度高，污泥排放量少，提高了污泥脫水效率。但后者缺點(diǎn)是對(duì)污泥不易掌控，排泥量過(guò)大會(huì)造成系統(tǒng)中污泥總量減少而影響處理效果。目前控制水解酸化池上清液在1.2-2.0m，污泥泥齡在6.0d左右，可達(dá)到良好的處理效果。

5.運(yùn)行結(jié)果分析與討論

5.1設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

5.1.1布水方式

配水是否均勻是影響水解酸化效果的重要因素，設(shè)計(jì)上采用上不管渠配水的分枝狀配水方式，由于水解池較長(zhǎng)，前端水量大，上升流速可達(dá)2-3m/h，而末端，水流較小，流速低，很難達(dá)到布水均勻效果。針對(duì)這一問(wèn)題對(duì)前端閥門進(jìn)行該造，減少其進(jìn)水，增大中部末端的水量，該造后布水均勻，處理效果明顯提高。水解酸化池的配水均勻性問(wèn)題在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)慎重考慮。

5.1.2排泥位置

設(shè)計(jì)排泥管在距池底0.8m處，由于池底部污泥濃度較高，可達(dá)20g/L左右，幾乎以顆粒形式存在，活性高，吸附水解酸化性高；污泥層中上部污泥濃度低，主要以懸浮狀態(tài)存在，活性較差，吸附能力弱；而實(shí)際排泥時(shí)排走的是活性強(qiáng)的污泥，而殘留系統(tǒng)的卻是活性較差的污泥，這樣處理時(shí)排泥效果會(huì)降低。因此設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量以污泥區(qū)中上部為排泥點(diǎn)。

5.1.3排泥方式

目前排泥方式以開(kāi)啟排泥閥為主，毎池14個(gè)排泥閥，共28個(gè)排泥閥，排泥工作量大，不易于操作，建議設(shè)計(jì)考慮采用幾組閥門合并設(shè)置電動(dòng)閥門控制為宜。

5.2處理效果分析

5.2.1水力停留時(shí)間對(duì)B/C的影響

結(jié)合表2，水解酸化池出水后B/C有一定提高，在水解酸化池液位為提升前B/C由0.333提高到0.404，在水解池液位提升后（停留時(shí)間增加0.2h）B/C由0.376降到0.375左右，說(shuō)明水力停留時(shí)間增加水解酸化池中消耗BOD₅的微生物增加，反應(yīng)器向厭氧反應(yīng)的第三個(gè)階段進(jìn)行，對(duì)于后續(xù)生化處理產(chǎn)生不良影響。

表2 水解酸化池液位提升前后B/C

5.22 NH₃-N去除效果分析

（1）水解酸化池去除氨氮機(jī)理分析

一般認(rèn)為，污水進(jìn)入水解酸化池后進(jìn)行成分的氨化作用，水解池出水氨氮比進(jìn)水氨氮有所增加。而根據(jù)某水務(wù)集團(tuán)某污水處理廠實(shí)際運(yùn)行情況，水解酸化池水力停留時(shí)間為4.4h，污泥齡在6h左右，水解酸化池氨氮平均去除率達(dá)到42.34%，凱氏氮去除率為40.1%，總氮去除率為37.92%。具體分析原因：去除氨氮一般以同化作用、消化作用、反硝化作用實(shí)現(xiàn)，同化作用一般去除較少，通過(guò)計(jì)算去除率僅在10%左右，而一般硝化反硝化的條件也不具備，如溶解氧、水力停留時(shí)間等因素。因此必然存在另一種形式去除氨氮的反應(yīng)存在，初步分析存在厭氧氧化的現(xiàn)象，但需進(jìn)一步的分析與研究。

表3 水解酸化池進(jìn)出口氨氮、凱氏氮、總氮等數(shù)據(jù)

（2）水力停留時(shí)間對(duì)NH₃-N去除效果的影響

延長(zhǎng)水力停留時(shí)間后，其NH₃-N去除效果略有降低，分析原因可能是水力停留時(shí)間增加，異養(yǎng)厭氧微生物數(shù)量增多，對(duì)可能存在的厭氧氨氧化菌形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，導(dǎo)致厭氧氨氧化菌活性降低，去除氨氮效果降低。

表4 水解酸化池進(jìn)出口氨氮、凱氏氮、總氮等數(shù)據(jù)

5.2.3水解酸化工藝對(duì)后續(xù)處理的影響

（1）水解酸化池出水B/C值的提高，使得出水中溶解性COD比例提高，同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)高的污泥濃度起到了良好的截留水解作用，在有機(jī)物通過(guò)時(shí)將其吸附截留，增加了有機(jī)物的停留時(shí)間，提高了難降解物質(zhì)和不易降解物質(zhì)的可降解性，消除了難降解性對(duì)后續(xù)生化處理工藝的抑制。

（2）水解酸化池NH₃-N去除率能穩(wěn)定達(dá)到32.13%，水解酸化池出水氨氮基本保證在20mg/L，降低了后續(xù)工藝的氨氮負(fù)荷，提高了出水的穩(wěn)定性。

（3）水解酸化池水解后溶解性BOD₅和COD數(shù)量增多，可生化性增強(qiáng)，利于后續(xù)生化處理，后續(xù)需氧量也大大增加，氣水比保持在3.96比1，即可保證碳化和硝化的需氧量，降低了后續(xù)的運(yùn)行費(fèi)用。

(4)水解酸化池截留大量懸浮物和去除部分BOD₅的同時(shí)，對(duì)污泥還有一定的水解率，通過(guò)某水務(wù)集團(tuán)某污水處理廠長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)水解酸池化的理論產(chǎn)泥量在19044Kg/d，而實(shí)際處理污泥量在13974kg/d，根據(jù)計(jì)算污泥水解率約在26.6%；從體積上計(jì)算，污泥水解率約在28.4%，減輕了污泥脫水機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，同時(shí)降低了運(yùn)行費(fèi)用，由此可以看出水解酸化池57.62%的COD去除率，其中一部分是通過(guò)剩余污泥排放，其他可能通過(guò)硫酸鹽還原、氫氣的產(chǎn)生等途徑降解。

表5 水解酸化池污泥水解效果分析

5.2.4水解酸化工藝穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性

從目前來(lái)看，水解酸化抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，在進(jìn)水COD為1110mg/L時(shí)，仍然能保證出水COD在233mg/L，能起到非常好的緩沖作用。

水解酸化池水力停留時(shí)間短，土建費(fèi)用較低，而且運(yùn)行費(fèi)用低，污泥水解率高，減少脫水機(jī)運(yùn)行時(shí)間，降低能耗。因此水解酸化池的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)超其他預(yù)處理工藝。

6.水解酸化池總結(jié)

（1）水解酸化池COD平均去除率為57.62%，BOD₅的去除率為51.64%，SS的去除率為85.9%，氨氮的去除率為32.13%，總磷去除率為62.01%，B/C有一定程度的提高，降低了后續(xù)工藝的能耗，同時(shí)對(duì)污泥還有一定的水解作用，因此能達(dá)到良好的強(qiáng)化預(yù)處理作用。

（2）水解酸化池有較高的的穩(wěn)定性，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，保證后續(xù)工藝的穩(wěn)定性。而且運(yùn)行成本低，值得進(jìn)一步推廣。

（3）水解酸化池對(duì)氨氮有一定的去除效率，去除率為32.13%，可能存在厭氧氨氧化作用，但需要進(jìn)一步的研究分析。

（4）在工程問(wèn)題上，水解酸化池如何提供良好的布水方式以及排泥方式，還需要進(jìn)一步的工程驗(yàn)證和模擬試驗(yàn)的研究。

（5）水力停留時(shí)間對(duì)水解酸化池的影響明顯，需進(jìn)一步的對(duì)水解酸化池的水力同流時(shí)間的研究，以確定最佳的水力停留時(shí)間。