深入了解水解酸化，只看這篇文章就夠了！

在眾多的污水處理工藝中，水解酸化一直是不可忽視的存在。

水解酸化，簡單來說就是厭氧的初級階段。在這個階段，主要通過胞外酶的作用將水中的高分子有機物分解成為小分子的有機物。
 
不同工藝水解酸化的處理目的不同。比如耗氧生物處理工藝中的目的是將原有廢水中的非溶解性有機物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C物，而混合厭氧消化工藝中的水解酸化目的是為混合厭氧消化過程的甲烷發(fā)酵提供底物。
 
總的來說，水解酸化工藝有機物去除率高，廢水處理濃度高，水處理能力大，耐沖擊負荷，運行成本低，在污水處理中依然起著重要作用。
 

01 水解酸化工藝原理
 
廢水厭氧生物處理是指在無氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程。
 
而在厭氧生化處理過程中，高分子有機物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：
 

水解階段


高分子有機物相對分子量巨大，不能透過細胞膜，不能為細菌直接利用，因此它們在第一階段被細菌胞外酶分解為小分子。

例如：纖維素被纖維素水解酶水解為纖維素二糖與葡萄糖，淀粉被水解為淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為多肽與氨基酸等。這些小分子的產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌所利用。
 

發(fā)酵（或酸化）階段


在這一階段，上述小分子的化合物在發(fā)酵細菌（即酸化菌）的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細胞外。

這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細胞物質(zhì)，因此未酸化廢水厭氧處理時產(chǎn)生更多的剩余污泥。
 

乙酸階段


在此階段，上一階段的產(chǎn)物被進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質(zhì)。
 

產(chǎn)甲烷階段


這一階段里，乙酸，氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質(zhì)。

利用前面的水解酸化階段可以使廢水中有機大分子物質(zhì)被細胞外酶分解為小分子，這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌所利用，可改善廢水的可生化性。
 

02  水解酸化工藝優(yōu)勢 


厭氧生物處理


厭氧生物處理是經(jīng)大量微生物的協(xié)同作用共同完成的。

根據(jù)有機物所達到的分解程度的不同，厭氧處理可以分為兩種類型：酸發(fā)酵和甲烷發(fā)酵。前者是以有機酸為主要發(fā)酵產(chǎn)物，而后者則以甲烷為主要發(fā)酵產(chǎn)物。

所謂酸發(fā)酵也稱作水解酸化，是一種不徹底的有機物厭氧轉(zhuǎn)化過程，其作用在于使復雜的不溶性高分子有機物經(jīng)過水解和產(chǎn)酸過程，轉(zhuǎn)化為溶解性的簡單低分子有機物。
 

有效去除能力


因為廢水多為酸性，故廢水處理時通常會用 Na2CO3 對廢水進行調(diào)節(jié)，使其從酸性變?yōu)閴A性，從而增強緩沖能力。

另需注意的一點是，微生物的數(shù)量會隨著 pH 值的變化而變化。所以，如果將 pH 值始終保持為4.8，廢水中有機物就會加快反應與擴散的速度，數(shù)量明顯減少，進而提升了技術(shù)的去污能力。
 

總磷的去除


用該技術(shù)處理廢水中的總磷，是用微生物同化的方式，因此，磷的消除率取決于產(chǎn)生的微生物數(shù)量。

而水解酸化技術(shù)處理廢水的過程中，會根據(jù)這一特點，適當增加微生物的數(shù)量，待這些微生物的數(shù)量與廢水內(nèi)微生物融合后，可高效率地與磷發(fā)生反應以減少磷的數(shù)量。
 

提高可生化性


該技術(shù)的最大功效即為提高生化性。它是指廢水處理的過程中，根據(jù)廢水內(nèi)各類物質(zhì)的特點，用不同的方式優(yōu)化廢水的處理，并逐步提升可生化性。

這項工藝已經(jīng)可以處理大分子的有機物，完成時間為3h，使處理更加高效，盡量完全消除廢水中的有機物。


較強的抗負荷沖擊能力


實際處理廢水的過程中，容積負荷可直接影響最終的處理效果。如果負荷較小，會抑制微生物的生長，負荷過大，也會引起某一物質(zhì)的含量過高，失去對 pH 值的控制。

所以，合理控制容積負荷的大小，是提高廢水處理效率的保證。數(shù)據(jù)證明，當 BOD5 容積負荷在 1.14～6.56kg/m3/d 之間時，有較強的抗負荷沖擊能力。


03   水解酸化工藝的應用領(lǐng)域

水解酸化的作用被廣受關(guān)注是因為產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的分離。

對于許多難生物降解的廢水，如生物化工廢水、石油化工廢水、精細化工廢水等，在其常規(guī)的生化處理前添加一個水解酸化預處理單元（即 HRT 很短的厭氧處理單元），可以在很大程度上提高生化處理的效果。
 

在紡織印染廢水領(lǐng)域中的應用


印染廢水處理的主要問題是：印染廢水量大，成分復雜，生物難降解物多，脫色困難，運行費用高，因此對印染廢水的處理也必須要選擇恰當?shù)墓に嚱M合去完成。

用水解酸化 -- UASB -- SBR 組合法處理印染廢水，酸化池采用厭氧折流方式，培養(yǎng)酸化菌，可以有效克服印染廢水可生化性差的問題。
 

在處理生活污水領(lǐng)域中的應用


在處理城市生活污水時候， 可以采用水解--好氧工藝的原理， 使用將污水與污泥處理合二為一的高效組合水解池——三相生物流化床流程。

這種水解池對懸浮物有較高的去除率， 但是對 COD、BOD5、TN 和 TP 的去除率一般。
 

在石油化工廢水領(lǐng)域中的應用
煉油生產(chǎn)的石腦油以及重油或者輕油是石油化工廢水在進行熱裂解反應時候的主要原料。這個反應能夠產(chǎn)生比如乙烯、丙烯、丁烯等一些化工原料，各種各樣的有機化學產(chǎn)品能夠在后續(xù)的反應當中被合成。

對此，主要采用水解酸化--反應沉淀--接觸氧化組合工藝。石化廢水當中的苯酚、石油類、CO、二甲苯以及甲苯通過這樣的工藝能夠被快速除去。

由此可見，水解酸化工藝不但能夠在廢水的可生化性上有很大的改善作用，同時還能夠?qū)U水當中的有機物進行有效的去除，讓后續(xù)的耗氧處理能夠順利的進行。

數(shù)據(jù)表明，水解酸化工藝是具備先進技術(shù)的一種處理廢水的方法，還有著很高的 CODcr 去除率，同時其投資成本也比較低，特別適合用在難降解石油化工以及高濃度有機廢水的處理。
 

在精細化工廢水領(lǐng)域的應用


精細化工業(yè)廢水中的污染物多為成份復雜、有毒有害和難降解的有機物質(zhì)，治理成本高且難度大，其難點即在于如何有效去除廢水中的有毒污染物，從而使廢水無毒、廢水處理簡單化。

因此，可以采用混凝-水解酸化-二級接觸氧化處理工藝，應用后，有機廢水的出水水質(zhì)符合國家《污水綜合排放標準》三級標準，即COD≤500mg/L，BOD≤300mg/L。

水解酸化不但可以提高廢水的可生化性，而且還對水質(zhì)變化起緩沖作用。


04   寫在最后

水解酸化工藝作為預處理，可以比較明顯地提高廢水的可生化性，為后續(xù)的好氧處理提供可靠的保證。

對于含有大量懸浮物質(zhì)和大分子物質(zhì)的廢水，利用水解酸化作為厭氧反應器的預處理，可以保證產(chǎn)甲烷反應器的穩(wěn)定運行，并可以大幅度地縮短處理時間。