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【超级干货】水解酸化池的运行控制与影响因素（附解答）

2016-11-16 11:45阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1971946145

水世界写在前面： 以下分享为水世界社区球球版主早期就某污水厂水解酸化池运行情况的记录，内容完整成体系，供大家参考。水世界团队在文后附有相关问题整理并配有解答，鉴于社区关于水解酸化讨论分享较多，后续将逐步为大家分享。
摘要：
水解酸化池用于工业废水比重大的城市污水处理厂，COD去除率为57.62%，BOD5去除率为51.64%，SS去除率为85.9%，氨氮去除率为32.13%，总磷去除率为62.01%。起到了良好的强化预处理作用，本文针对某水务某污水处理厂水解酸化池的实际运行情况，分别对其运行控制与影响因素进行了总结，指出了设计中存在的问题，并提出了进一步研究的方向。
关键词：水解酸化池运行控制影响因素
1、前言
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，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，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的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。目前，该工艺已在某水务某污水处理厂得到成功应用，并取得了良好的效果。
2、设计简述
本工程水解酸化池分为两组，单组设计水量为2万m3/d，设计平均停留时间为5h，最大流量下停留时间为3.54h，平面尺寸为48.85m×12.73m，由于施工设计等原因，有效容积为7327m3，实际平均停留时间为4.4h，最大流量下停留时间为3.12h，每池采用31套布水器，每池设计14套排泥管。
3、目前运行情况
目前运行效果良好，COD去除率为57.62%，BOD5去除率为51.64%，SS去除率为85.9%，氨氮去除率为32.13%，总磷去除率为62.01%。
表1 水解酸化池进出水水质
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4、控制参数与影响因素
结合某水务某污水处理厂的实际运行情况与相关的理论研究，水解酸化池的主要控制参数和影响因素包括污泥浓度、水力负荷、泥位控制等。
4.1 污泥浓度
污泥浓度是水解酸化池的最重要的控制参数之一。水解池功能得以完成的重要条件之一是维持反应器内高浓度的厌氧微生物（污泥）。由于污泥受到两个方向的作用，即其本身在重力场下的沉淀作用，及污水从下而上运动造成的污泥上升运动，因此污泥与污水可充分接触，达到良好的截留和水解酸化效果，目前污泥浓度控制在14g/l，污泥层厚度在3.7m—4.5m之间。一般建议污泥浓度控制在10-20g/l可达到良好效果。
4.2 水力负荷
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水力负荷主要体现在上升流速和配水方式的设计上，上升流速是设计水解酸化池的主要参数，一般建议上升流速设计在0.5m/h-1.8m/h，目前运行上升流速在1.34m/h；配水方式采用小阻力配水，穿孔布水管每池31套，主管为DN200，长为11m，在管子两侧45°方向开孔，每管14个孔口，具体见图1。在进行适当改造后，分枝状形式的配水形式基本上达到了配水均匀的目的。
4.3 泥位控制
​目前水解酸化池实际运行中最主要控制参数是泥位控制。每池距池底0.8m处分别设计14根排泥管，管径为DN200，每根排泥管均匀设置14个孔口，孔口形式见图2，每根排泥管负担44.4m2面积。水解酸化池排泥方式采用高水力负荷排泥，通过排泥以控制污泥面高度，高水力负荷时排泥的优点是易于控制污泥面高度，可采用泥位计控制排泥，这样系统的稳定性比较好；缺点是高负荷时污泥层膨胀率较大，污泥浓度低，后续污泥浓缩负荷大，而排泥量不够，则会造成污泥溢出，对后续工艺产生不良影响。而低水力负荷时排泥浓度高，污泥排放量少，提高污泥脱水效率。但后者缺点是对污泥层的控制不易掌握，排泥量过大会造成系统中污泥总量减少而影响处理效果。目前控制水解酸化池上清液在1.2m—2.0m，污泥龄在6d左右，可达到良好的处理效果。
5、运行结果分析及讨论
5.1 设计中存在的问题
5.1.1 布水方式
配水是否均匀是影响水解酸化效果的重要因素，设计采用上部管渠配水的分枝状配水方式，由于水解池较长，前端水量大，上升流速可达2-3m/h，而末端水流较小，流速低，很难达到布水均匀效果。针对这一问题，对前端阀门进行改造，减少其进水，增大中部末端的水量，改造后布水均匀，处理效果有明显提高。水解酸化池的配水均匀性问题在设计时应慎重考虑。
5.1.2排泥位置
设计排泥管设置在距池底0.8m处，由于池底部污泥浓度较高，可达20g/l左右，几乎以颗粒形态存在，活性高，吸附水解酸化能力强；污泥层中上部污泥浓度低，主要以悬浮状态存在，活性差，吸附能力弱。而实际排泥时排走的主要是活性强的污泥，而残留系统的却是活性较差的污泥，这样排泥时处理效果会降低。因此设计中应尽量以污泥区的中上部为排泥点。
5.1.3排泥方式
​目前排泥方式以开启排泥阀门为主，每池14个，共28个阀门，排泥工作量大，不易操作，建议设计考虑采用几组阀门合并设置电动阀门控制为宜。
5.2 处理效果分析
5.2.1水力停留时间对B/C的影响
结合表2水解酸化池出水后B/C有一定的提高，在水解酸化池液位为提升前B/C由0.333提高到0.404，当水解池液位提升后（停留时间增加0.2h）B/C由0.376降到0.375左右，说明停留时间增长，水解酸化池中消耗BOD5的微生物数量增多，反应器向厌氧反应的第三个阶段进行，对于后续的生化处理产生不良影响。

表2 水解酸化池液位提升前后B/C
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5.2.2 NH3-N去除效果分析
​(1) 水解酸化池去除氨氮机理分析
一般认为，污水进入水解酸化池后进行充分的氨化作用，水解池出水氨氮比进水有所增加。
而根据某水务某污水处理厂实际运行情况：
水解酸化池水力停留时间在4.4h，污泥龄在6d左右，水解酸化池氨氮平均去除率达到42.34%，凯氏氮去除率为40.1%，总氮去除率为37.92%；
具体分析原因：去除氨氮一般以同化作用、硝化反硝化作用实现，同化作用去除一般较少，通过计算去除率仅在10%左右，而一般硝化反硝化的条件也不具备，如溶解氧、水力停留时间等因素；因此必然存在另一种形式的去除氨氮的反应存在，初步分析可能存在厌氧氨氧化的现象，但需进一步的分析与研究。
表3 水解酸化池进出口氨氮、凯氏氮、总氮等数据
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(2) 水力停留时间对NH3-N去除效果的影响
延长水解酸化池水力停留时间后，其NH3-N去除效果略有降低，分析原因可能是水力停留时间增加，异养厌氧微生物数量增多，对可能存在的厌氧氨氧化菌形成竞争关系，导致厌氧氨氧化菌活性降低，去除氨氮效果下降。
表4 水解酸化池液位提升前后氨氮、总氮比较
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5.2.3 水解酸化工艺对后续处理的影响
（1）水解酸化池出水B/C值的提高，使得出水中溶解性的COD比例提高，同时反应器内高的污泥浓度起到了良好的截留水解作用，在有机物通过时将其吸附截留，增加了有机物的停留时间，提高了难降解物质和不易降解物质的可降解性，消除了难降解物质对后续生化处理的抑制性。
（2）水解酸化池NH3-N去除率能稳定达到32.13%，水解酸化池出水氨氮基本保证在20mg/l，降低了后续工艺的氨氮负荷，提高了出水的稳定性。
（3）水解酸化池水解后的溶解性COD和BOD5数量增多，可生化性强，利于后续好氧处理，后续需氧量也大大降低，气水比保持在3.96:1，即可保证碳化和硝化的需氧量，降低了后续的运行费用[4]。
（4）水解酸化池在截留大量悬浮物和去除部分BOD5的同时，对污泥还有一定的水解率[5]，通过某水务某污水处理厂长时间的运行发现，水解酸化池理论产泥量在19044kg/d，而实际处理泥量在13974kg/d，根据计算污泥水解率约在26.6%；以体积计算，污泥水解率在28.4%，减轻了脱水机的运行负荷，同时降低了运行费用，由此可以看出水解酸化池57.62%的COD去除率，其中一部分通过剩余污泥进行排放，其他可能通过硫酸盐还原、氢气的产生等途径降解。
表5 水解酸化池污泥水解效果分析表
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5.2.4水解酸化工艺的稳定性和经济性
从目前运行来看，水解酸化池抗冲击负荷能力强，在进水COD为1110mg/l时，仍能保证出水在233mg/l，能起到非常好的缓冲作用；水解酸化池水力停留时间短，土建费用较低，而且运行费用低，无任何电耗，污泥水解率高，减少脱水机运行时间，降低能耗，因此水解酸化池的稳定性和经济性要远远超过其他预处理工艺。
6、结语
（1）水解酸化池COD平均去除率为57.62%，BOD5去除率为51.64%，SS去除率为85.9%，氨氮去除率为32.13%，总磷去除率为62.01%，B/C有一定程度的提高，降低后续工艺的能耗，同时对污泥还有一定的水解作用，因此能达到良好的强化预处理作用。
（2）水解酸化池有较高的稳定性，抗冲击负荷能力强，保证后续工艺的稳定性。而且运行成本低，值得进一步推广应用。
（3）水解酸化池对氨氮有一定的去除效果，去除率平均在32.13%，可能存在厌氧氨氧化的现象，但需要进一步的研究分析。
（4）在工程放大问题上，水解酸化池如何提供良好的布水方式以及排泥方式，还需要进一步的工程验证和模拟试验研究。
（5）水力停留时间对水解酸化池的影响明显，需进一步的对水解酸化池的水力停留时间进行深入细致的研究，以期确定最佳的水力停留时间。
参考文献
[1]台明青,杨旭奎等.水解酸化工艺在废水处理中的应用实践进展.中国资源综合利用：2006.6.
[2]王凯军,贾立敏编著.城市污水生物处理新技术开发与应用.北京.化学工业出版社 2001.9.
[3]李亚新编著.活性污泥法理论与技术.化学工业出版社.
[4]赵大传,倪寿清,崔清洁.生活污水水解酸化的研究.山东建筑工程学院学报:2006.4.
[5]孙美琴,彭超英,梁多.水解酸化预处理工艺及应用.四川环境 2003.4.
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水友疑问：
Dashitou1122：上文所说的厌氧氨氧化，去除氨氮的事情，您没有展开说。
我的问题：
1、前提是应该含有NO3-和NO2-的物质吧？厌氧脱氮不是在所有水经过水解酸化都会发生的吧。
2、但从您提供的资料进水当中，硝态氮的含量太低，只有2.98mg/l,而氨氮的去除量19.4mg/l。但是厌氧氨氧化的NH4+和NOx-的参与反应量只比应在：1.67-0.76之间。这样的话，硝态氮的量是不够的，也就是说理论上不可能。有机氮的含量也很低2.73，即使贡献出NOx-，也极少。所以，这个过程让我无法理解，不知您现在是否有答案？难道是进水中有溶解氧，发生自养脱氮，部分NH4+被氧化为NO2-，然后自养脱氮发生？但是自氧脱氮适合高N废水啊。我是没明白脱氮是怎么在水解酸化的过程中实现的？
201212221：答案最终做了修改，厌氧氨氧化发生的概率极低，应该属于污泥吸附氨氮排出的结果。
yoruba：发生厌氧氨氧化压根不可能，除非有大量好氧水回流。
20121221：也有好氧水回流，但还是不可能。
yoruba：回流只是最基本的一项，还要亚硝酸盐积累，这点市政水做不到的。
20121221：亚硝酸盐积累有硝酸盐的话，还原应该不是问题。
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关于水解酸化BOD
问题1：难生化的废水经过水解酸化后，出水BOD5是否能比进水BOD5高？
甘泉如醴：应该可以提高生化性的，出水BOD比进水BOD高大部分情况下应该是可能的。但具体也应看是什么废水，有机物的构成，并不是所有难降解的物质都是可以通过水解酸化开环断链的。
寂寞：难降解工业废水，还真有很多水解酸化之后的B/C值升高的，水解没有去处作用。但是可生化性提高了。那个各工艺构筑物去除率的估算表，本来就是唬人的，不确定的东西太多了。仅仅就是估算。
问题2：那么大家做设计的时候水解酸化对BOD的去除率是负数了如果用BOD负荷做设计的话设计取值岂不很难？
老唐：设计方案时，预测去除率不建议将水解酸化池独立预测，其实，可以将水解酸化池纳入后续生化单元整体预测。如水解酸化池+厌氧（UASB、IC等）整体预测；水解酸化池+好氧整体预测。
​关于水解酸化池DO
寂寞：蓝天前辈说：“水解酸化的DO保持0.2--0.5的溶解氧，否则不叫水解酸化池。”想要讨论下：水解酸化池不是AO工艺中的缺氧池，，用到水解酸化的工艺，大部分就是工业废水，怎么会有DO存在？有DO存在的，一种情况是水中的有机污染物不发生厌氧反应，不进行水解反应，说白了就是不降解，加上跌水的存在，含有溶解氧。一种情况就是二沉池的水和污泥，回流到了水解酸化池，造成了水解池的溶解氧的存在。
xinpai1999：运行中水解池，停留时间3小时，无搅拌及曝气，溶氧监测为0.2mg/L以下。溶解氧由进水（开放式河道）、曝气沉砂池和滤池反洗（曝气）带来。
水世界蓝天：上文所指DO范围一般指没有填料的，但也可以作为有填料的参考指标。需要不需要DO，首先要明确一个问题：水解菌和酸化菌是否属厌氧菌还是兼氧菌。
Double Z：水解酸化的核心不在溶解氧，关键在于有没有达到水解酸化的目的，提高污水可生化性！有些研究专门研究微溶解氧条件下水解酸化的，在UASB之父自传中，也提到了微溶解氧的一些好处。只要能够提高污水可生化性，水解酸化池效果就达到了，至于是厌氧还是缺氧甚至好氧，那些都是浮云！毕竟一个池子里面是有很多微环境的。
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