水解酸化反应器形式对城市生活污水处理效果影响研究

2013年第39卷第10期
工业安全与环保
O ct ober 2013
I ndus t r i al Saf et y a nd Envi r onm e at al
Pr o t ect i on
33
水解酸化反应器形式对城市生活污水
处理效果影响研究
江乐勇
赵秀芹
宋乾武
吴琪
李志
王宏亮
武少伟
(中国环境科学研究院北京100012)
摘要以城市生活污水为进水，对平流式、竖流式、折板式3种不同形式水解酸化工艺效果进行了对比
分析研究。

结果表明，竖流式水解酸化器能大大提高出水的V FA 、C ／N 和C ／P ，对于提高脱氮除磷系统效率作用最明显；折板式水解酸化器可明显地提高出水SBO D 、SC O D 和B O D ／CO D 值，从而大大改善出水的可生化性；平流式水解酸化器出水的s s 较低，可作为悬浮固体含量较高的废水的水解酸化处理工艺。

关键词水解酸化有机碳源城市生活污水脱氮除磷
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0引言
水解酸化水处理技术是针对有机废水的一种预处理工艺。

水解酸化作用是利用产酸性厌氧、兼性细菌将污水中大分子有机物分解成小分子有机物，将不溶性有机物水解成可溶性物质，从而提高污水的可生化性，以利于后续生物处理[1-3】。

经过多年的研究与开发，水解酸化工艺作为生物预处理工序已日益成熟并引起广泛关注【4】。

水解酸化的效能：①可以提高废水的可生化性；②可以去除一部分有机污染物；③减少后续处理设备的曝气量；④降低污泥产率；⑤明显节能[5-6]。

基于水解酸化工艺的这些优点，不同形式的水解酸化反应器被开发出来。

本研究对3种比较常见的水解酸化反应器的处理效果进行了对比分析，得出了用于不同目的水解酸化反应器的最佳形式。

1试验装置及研究方法1．1试验装置
具体装置见图1。

1．2试验
法
3种不同形式水解酸化器采用相同的进水，平流式和竖流式水解酸化器污泥回流比控制在30％，3个水解酸化器水力停留时间均控制在4h 。

在此试验条件下，对3种形式的水解酸化器3个月运行期间的工艺效果进行了对比分析研究。

1．3试验进水水质
试验中进水均为北京市生活污水经格栅和曝气沉砂池处理后的出水，基本水质条件如下：V FA 为0。

30m g ／L ，C O D 为300—700m g ／L ，B O D 为150—400
m g ／L ，SS 为150～800n ∥L o
1．4检测方法
采用重铬酸钾回流加热法测定化学需氧量(C O D )，采用蒸馏滴定法测定挥发性脂肪酸(V FA )质量浓度，采用O xi Top 测量系统测定5d 的生化需氧量(B O D )。

2试验结果与讨论
2．1水解酸化器V FA 变化分析
沉积在水解酸化器底部的污泥由于适宜的厌氧环境而含有一定的水解酸化菌，这些细菌能把进水
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(a)平流式水解酸化器
(b)竖流式水解酸化器
两点：①从图1(c)中看到折板式水解酸化器沿水流
方向设有多层挡板，在挡板上就会有生物膜附着，在
整个池子内，水解酸化菌不仅存在于池底污泥中，而
且在挡板上的生物膜中也有相当数量的水解酸化
菌，这样水解酸化作用就进行得更为充分，也就会有
更多量的SB O D产生；②由于折板水解酸化反应装
置的结构特点【8J，使传质的高效性得到提高。

因此，
以SB O D作为评价指标，折板式水解酸化器工艺效
果最好。

泵表2不同形式水解酸化器对出水SB O D的影响
进水
D室C室B室A室
(c)折板式水解酸化器
图I不同形式水解酸化器结构示意
中的一部分碳水化合物、蛋白质和类脂等转化为醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐等易挥发性脂肪酸(V FA)。

把这些V FA释放到水中，可为后续的生物脱氮除磷系统提供可快速利用的有机碳源。

因此，V FA是衡量水解酸化程度的重要指标∽J。

由表1的试验结果可以看出，竖流式水解酸化器出水V FA比进水提高幅度最大，平流式水解酸化器出水V FA比进水多出一倍多，折板式水解酸化器出水V FA也有所提高。

以V FA作为评价指标，竖流式水解酸化器工艺效果最好。

表1不同形式水解酸化器对出水V FA的影响
2．2水解酸化器溶解性5d生化需氧量SB O D变化分析
水解酸化工艺一个很重要的作用就是将不溶性的、大分子的有机物降解为溶解性的小分子有机物，SB O D这个指标正是此作用的充分反应。

从表2中数据分析可以看出折板式水解酸化器出水SB O D值最高，竖流式水解池次之，平流式水解池出水SB O D值最低。

出现这种工艺效果的原因有2．3水解酸化器溶解性化学需氧量SC O D变化分析由表3数据分析结果可以看到，污水经过3种不同形式的水解酸化器后出水SC O D均有所增加。

SC O D的提高主要由两方面引起，一是SB O D的增加，因为SB O D是构成SC O D的一部分；二是C O D的增加，总的C O D的增加势必导致S C O D的增加(总C O D的增加主要是由于水解池底部污泥经过循环与进水进行混合，由于泥水的混合使SS增大，这势必导致出水C O D的增加)。

表3不同形式水解酸化器对出水SC O I)的影响
3种水解酸化器的形式出水SC O D增加趋势与SB O D类似，在此不多做分析。

因此，以SC O D作为评价指标，折板式水解酸化器工艺效果最好。

2．4水解酸化器C／N变化分析
水解酸化一般作为有机废水的预处理工艺，目的是提高废水的可生化性，其后一般接好氧或厌氧一缺氧一好氧等生物处理工艺对废水进行脱氮除磷。

水解池出水进人缺氧段后，异养型兼性反硝化菌利用污水中可降解的有机物作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体，将回流混合液中的硝态氮还原为N2而释放，从而达到脱氮之目的。

而当废水中碳源不足时，反硝化过程所生成的N2量将减少，并大量生成N20。

从表4的分析中可以看出，竖流式水解器出水C／N最高，平流式水解池出水C／N比进水提高不大。

平流式水解池虽然出水B O D 比进水提高较大，
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但是，平流式水解池中水流处于推流状态，由于池底污泥的回流使本应该在水解池沉降的含氮颗粒污泥没有沉降下去，出水含氮量没有降低，故C／N值仍不是非常高的水平。

因此，以C／N作为评价指标，竖流式水解酸化器工艺效果最好。

表4不同形式水解酸化器对出水C／N的影响
2．5水解酸化器C aP变化分析
生物除磷系统中聚磷菌的释磷、聚磷也同样受厌氧段中有机基质的含量、种类等的影响。

在厌氧条件下，聚磷菌消耗碳源，将胞内的聚磷水解为正磷酸盐释放到胞外，并从中获取能量，同时将环境中的易生物降解的低分子有机碳源以胞内碳能源存贮物(主要为PH B)的形式贮存，以备后续聚磷过程利用。

因此，提高C／P也是水解酸化预处理工艺的目标之一。

由表5中的数据可见3种形式水解酸化器出水的C／P均大于25，属于较高水平。

以C／P作为评价指标，竖流式水解酸化器工艺效果最好。

表5不同形式水解酸化器对出水C／P的影响
2．6水解酸化器可生化系数B O D／C O D变化分析城市生活污水中含有大量的有机物，比较适合采用生物法来处理，而生物处理法只适用于可生化废水。

因此可生化性系数(B O D／C O D)就成为衡量污水是否可用生物法来处理的重要指标。

水解酸化工艺的一个很重要的作用就是提高废水的可生化性。

通过水解酸化作用，不溶性、复杂污染物水解酸化为溶解性、易生化降解的小分子污染物，避免了不溶性大分子必须通过胞外酶的分解才能进入微生物体内代谢的过程，提高了有机物的降解速度，改善了污水的可生化性，为后续的生物处理单元奠定了基础。

由表6中数据分析可以看到3种形式水解酸化器对于提高废水可生化性系数的作用都非常明显，水解酸化效果发挥得都比较充分。

2．7水解酸化器Ss变化对比分析
表6不同形式水解酸化器对出水B O D／C O D的影响
一般认为水解酸化工艺必须保证出水的Ss增大不超过50％。

由表7的试验结果可见，平流式水解池出水Ss没有高于迸水，竖流式和折板式水解池出水Ss比进水略有增加，因此这3种形式的水解酸化器都能保证出水SS不会大幅度增加。

表7不同形式水解酸化器对出水辎的影响
3结论
(1)折板式水解酸化器可以将进水中大量的不溶性有机物转化为可被生物利用的溶解性小分子有机物，且无需任何外加动力，节约成本，可作为难降解废水的预处理工艺。

(2)竖流式水解酸化器能大大提高出水的V FA、C／N和C／P，这就可以为后续脱氮除磷奠定基础，可作为生物脱氮除磷系统的预处理工艺。

(3)平流式水解酸化器出水的Ss较低，可作为悬浮固体含量较高的废水的水解酸化处理工艺。

参考文献
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作者简介江乐勇，男，1981年生，在中国环境科学研究院从事污水处理研究。

(收稿日期：2012—09—13)。