水解酸化池設計ppt第一頁，共29頁。1.水解（酸化）工藝簡介北京市環境保護科學研究院在20世紀80年代初開發了水解（酸化）-好氧生物處理工藝。經過十多年的開發，圍繞水解好氧技術已經形成一套完整的工藝技術。（一）城市污水北京市密云縣城污水處理廠（4.5萬m3/d規模）；河南安陽市豆腐營污水處理廠（規模1.0萬m3/d）；新疆昌吉市污水處理廠（1.5萬m3/d）；等；（二）工業廢水印染廢水：水解-好氧-生物碳工藝焦化廢水：水解和AO工藝在啤酒廢水和屠宰廢水方面水解-好氧工藝相結合的工藝已是具有競爭力的一種標準工藝。水解（酸化）工藝還應用于工業廢水處理中，如印染、紡織、輕工、釀酒、化工、焦化、造紙等行業的工業廢水工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第二頁，共29頁。2.水解（酸化）工藝與厭氧發酵的區別從原理上講，水解（酸化）是厭氧消化過程的第一、二兩個階段。但水解（酸化）-好氧處理工藝中的水解（酸化）段和厭氧消化的目標不同，因此是兩種不同的處理方法。水解（酸化）-好氧處理系統中的水解（酸化）段的目的，對于城市污水是將原水中的非溶解態有機物截留并逐步轉變為溶解態有機物；對于工業廢水處理，主要是將其中難生物降解物質轉變為易生物降解物質，提高廢水的可生化性，以利于后續的好氧生物處理。

在連續厭氧過程中水解、酸化的目的是為混合厭氧消化過程中的甲烷化階段提供基質。而兩相厭氧消化中的產酸段（產酸相）是將混合厭氧消化中的產酸段和產甲烷段分開，以便形成各自的最佳環境。因此，盡管水解（酸化）-好氧處理工藝中的水解（酸化）段、兩相法厭氧發酵工藝中的產酸相和混合厭氧消化工藝中的產酸過程均產生有機酸，但是由于三者的處理目的的不同，各自的運行環境和條件有著明顯的差異，主要表現在以下幾個方面。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第三頁，共29頁。水解（酸化）-好氧處理工藝中是水解（酸化）與厭氧消化的比較工藝項目水解（酸化）-好氧中的水解（酸化）段兩相厭氧消化中的產酸相厭氧消化Eh/Mv0-100～-300<-300pH值6.5～7.56.0～6.56.8～7.2溫度不控制控制控制優勢微生物兼性菌兼性菌+厭氧菌厭氧菌產氣中甲烷含量極少少量大量最終產物低濃度的有機酸高濃度的有機酸如乙酸、少量CH4/CO2CH4/CO2工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第四頁，共29頁。在水解反應器中實際上完成水解和酸化兩個過程（酸化也可能不十分徹底），如厭氧發酵產生沼氣過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個階段。水解池是把反應控制在第二階段完成之前，不進入第三階段。采用水解池較之全過程的厭氧池（消化池）具有以下的優點。水解、產酸階段的產物主要為小分子有機物，可生物降解性一般較好。故水解池可以改變原污水的可生化性，從而減少反應的時間和處理的能耗。對固體有機物的降解可減少污泥量，其功能與消化池一樣。工藝僅產生很少的難厭氧降解的生物活性污泥，故實現污水、污泥一次性處理，不需要經常加熱的中溫消化池。不需要密閉的池，不需要攪拌器，不需要水、氣、固三相分離器，降低了造價和便于維護。由于這些特點，可以設計出適應大、中、小型污水處理廠所需的構筑物。反應控制在第二階段完成之前，出水無厭氧發酵的不良氣味，改善處理廠的環境。第一、第二階段反應迅速，故水解池體積小，與初次沉淀池相當，節省基建投資。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第五頁，共29頁。3.水解-好氧生物處理工藝特點

1、水解池與厭氧UASB工藝啟動方式不同水解池的啟動采用了動力學控制措施，通過調整水力停留時間，利用水解細菌、產酸菌與甲烷菌生長速度不同，利用水的流動造成甲烷菌在反應器中難于繁殖的條件。2、水解池可取代初沉池在停留時間相當的情況下，水解池對懸浮物的去除率顯著高于初沉池，平均出水SS只有50mg/L，其COD、BOD5、蛔蟲卵的去除率也顯著地高于初沉池。因初沉池的去除率受水質影響較大，出水水質波動范圍較大，而水解池出水水質比較穩定。3、較好的抗有機負荷沖擊能力4、水解過程可改變污水中有機物形態及性質，有利于后續好氧處理通過對水解池進、出水有機酸分析結果表明，出水的溶解性COD已不是原來的溶解性COD，其中揮發性有機酸濃度大幅度上升，可以從占進水溶解性組分9%上升到出水的25%。

工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第六頁，共29頁。5、在低溫條件下仍有較好的去除效果水解反應器之所以在低溫條件下仍有如此高的去除率，因為水解池屬于升流式污泥床反應器，這種反應器保持大量的水解活性污泥，污泥平均濃度達到15g/L，由于生物量大，大量水解活性污泥形成的污泥層，在有機物通過時將其吸附截留，這延長了污染物在池內的停留時間，從而保證了去除率。6、有利于好氧后處理不同工藝處理北京高碑店城市污水實驗結果對比項目傳統工藝曝氣池運行水解-好氧工藝曝氣池運行穿孔管曝氣中微孔曝氣穿孔管曝氣中微孔曝氣停留時間/h864.5844氣水比15:114:14.9:16.2:17.3:13.8:1回流比505060605050污泥指數SVI26523923125927370.8出水SS濃度/（mg/L）15.186.711.620.217.4出水COD濃度/（mg/L）150162.014891.687.685.1出水BOD濃度/（mg/L）9.829.512.08.812.66.6工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第七頁，共29頁。7、可以同時達到對剩余污泥的穩定如前所述，水解-好氧工藝的一個最顯著的特點就是污水、污泥一次得到處理，可以在傳統的工藝流程中取消消化池。

工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第八頁，共29頁。水解反應器中的大量微生物將進水中顆粒物質和膠體物質迅速截留和吸附，這是一個物理過程的快速反應，一般只要幾秒到幾十秒即可完成，因此，反應是迅速的。截留下來的物質吸附在水解污泥的表面，慢慢地被分解代謝，其在系統內的污泥停留時間要大于水力停留時間。在大量水解細菌的作用下將大分子、難于生物降解物質轉化為易于生物降解的小分子物質后，重新釋放到液體中，在較高的水力負荷下隨水流移出系統。由于水解和產酸菌世代期較短，往往以分和小時計，因此，這一降解過程也是迅速的。由于酸化過程的控制不能嚴格劃分，在污泥中可能仍有少量甲烷菌的存在，可能產生少量的甲烷，但甲烷在水中的溶解度也相當可觀，故以氣體形成釋放的甲烷量很少。可以看出，水解反應器集沉淀、吸附、網捕和生物絮凝等物理化學過程以及水解、酸化和甲烷化過程等生物降解功能于一體。這些過程在水解反應器中得到了強化，這與功能單一的初沉池有本質的區別。4.水解酸化工藝對有機物降解途徑

工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第九頁，共29頁。5.水解工藝對后續好氧工藝的影響1、有機物含量顯著減少

水解反應器的第一個特點是對于有機污染物（特別是懸浮物）相對高的去除率，COD平均去除率為40%-50%，而懸浮性COD去除率更高，為60%-80%；出水懸浮物的濃度低于50mg/L，這些因素對于各種后處理是非常有利的。如采用活性污泥法后處理，由于有機物的絕大數量減少，與傳統的活性污泥工藝相比，停留時間也可減少50%，同時曝氣量減少50%。其基建總投資、能耗和運行費用可分別節省30%左右。根據實際情況的不同，后處理工藝目前的應用有以下幾種形式。水解-活性污泥處理工藝，水解-氧化溝處理工藝，水解-接觸氧化處理工藝，水解-土地處理工藝，水解-氧化塘處理工藝，工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第十頁，共29頁。2、B/C比值和溶解性有機物比例顯著增加不同條件下的城市污水經水解反應后，出水B/C值有所提高，如從0.345提高到0.414（北京），從0.53提高到0.64（荷蘭）。B/C比值的提高說明廢水可生化性的提高，這是水解反應的第二個顯著特點。另外經水解處理后，溶解性有機物比例發生了很大變化，水解出水溶解性COD比例提高了1倍。而一般經初沉池后出水溶解性COD、BOD5的比例變化較小。眾所周知，微生物對有機物的攝取只有溶解性的小分子物質才可直接進入細胞體內，而不溶性大分子物質首先要通過細胞外酶的分解才可直接進入微生物體內的代謝過程。經水解處理，有機物在微生物的代謝途徑上減少了一個重要環節，無疑將加速有機物的降解。這表明水解反應器相對于曝氣池起到了預處理的作用，使得經水解處理后出水變得更易于被好氧菌降解。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第十一頁，共29頁。3、BOD5降解動力學水解出水耗氧量開始變化很快，隨后迅速趨于平穩，而原水耗氧量變化很緩慢。需氧量的差別，理論上使得處理水解池出水可降低50%的氧耗量；在相同停留時間下，水解池出水有機物去除比例可高于傳統工藝；可生物降解物質的降解所需的反應時間兩者相差2.5倍，這說明采用水解-好氧處理工藝可顯著縮短曝氣時間，從理論上講，這個比例可高達60%。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第十二頁，共29頁。6.水解工藝的進一步開發和應用

一、芳香類化合物的去除二、奈的去除三、鹵代烴的去除四、難生物降解工業廢水處理的實際應用1、含PVA和表面活性劑廢水國內某染整廠生產含COD為761-904mg/L，BOD5為100-169mg/L，B/C只有0.16，廢水克生化性差，廢水中含難處理的化學漿料聚乙烯醇（PVA）和表面活性劑。如采用常規好氧方法處理，則因好氧池充氣曝氣而泡沫漫溢，從而導致整個處理流程無法正常運行；采用水解酸化處理后COD有所下降，而BOD反而增加，使得廢水的可生化性改善，并可使大分子PVA和表面活性劑斷鏈，從而減少曝氣所產生的泡沫，使得廢水在好氧中有較高的去除效果。2、滌綸紡絲油劑廢水工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第十三頁，共29頁。在油劑廢水中，COD為2000mg/L左右，而BOD5為350mg/L，B/C為0.18。采用各種物化處理費用高，生化好氧處理有大量泡沫產生，因此采用厭氧、好氧串聯工藝流程，而厭氧反應利用的酸性發酵階段。其中厭氧反應停留時間10h，采用軟性纖維填料反應器，好氧采用7-8h的接觸氧化法。實踐中發現經過厭氧反應，B/C比例從0.18上升到0.20，并且經厭氧反應后COD、BOD值都有所增加，這說明一些很難降解的物質（甚至COD也測不出的化合物）經厭氧反應后易于生物降解了。經過厭氧、好氧處理后，BOD5去除可達89%，COD去除可達89%。第十四頁，共29頁。水解池處理不同高含量懸浮物或脂類廢水不同COD含量/（mg/L）生活污水T=17℃，HRT=3h，SRT=20d，OLR=5.6Gcod/（L.d）剩余污泥T=20℃，HRT=9.6h，SRT=1.4d，OLR=4.5gCOD/（L.d）奶制品廢水T-20℃，HRT=4.5h，SRT=2d，OLR=21.2gCOD/（L.d）進水出水去除率/%進水出水去除率/%進水出水pH=4去除率/%總量697432382010±105129±10943890±431563±5360懸浮COD3551246533±1198320±84115±6764膠體COD1451110.727±592303±108235±84溶解性COD（非VFA）13895758±561265±101400±2921VFA脂類5910711±32±2290±0813±13798高懸浮物含量廢水的水解處理工藝第十五頁，共29頁。五、高懸浮物含量廢水的水解處理工藝水解池處理不同高含量懸浮物或脂類廢水不同COD含量/（mg/L）生活污水T=17℃，HRT=3h，SRT=20d，OLR=5.6Gcod/（L.d）剩余污泥T=20℃，HRT=9.6h，SRT=1.4d，OLR=4.5gCOD/（L.d）奶制品廢水T-20℃，HRT=4.5h，SRT=2d，OLR=21.2gCOD/（L.d）進水出水去除率/%進水出水去除率/%進水出水pH=4去除率/%總量697432382010±105129±10943890±431563±5360懸浮COD3551246533±1198320±84115±6764膠體COD1451110.727±592303±108235±84溶解性COD（非VFA）13895758±561265±101400±2921VFA脂類5910711±32±2290±0813±13798工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第十六頁，共29頁。7.水解-好氧生物處理工藝設計

一、預處理設施預處理的目的之一是去除粗大固體物以及無機可沉固體，這對配水有特殊要求的水解池尤為重要。另外，不可生物降解的固體在水解反應器內的積累會占據大量的池容，反應器池容的減少最終將導致系統完全失效。一般預處理系統包括去除大的固體、較小顆粒的格柵和水力篩及去除砂和礫石的沉砂池。（1）格柵格柵是污水預處理的通用設施。為保證水解池布水系統不被堵塞，建議采用固定式格柵或回轉篩、水力篩作補充處理。（2）除砂池對小型污水處理廠，由于污水流量變化較大，沉砂池設計的難點需要在變化的水量條件下保持系統中液體流速有相對不變的數值。因為較高的流速會降低無機固體在渠道中的去除效果，而較低的流速導致有機物與砂一起沉積。對于有一定規模的污水處理廠，可以考慮采用平流式沉砂池。在存在較多的砂和有機物共同沉淀的情況下，可采用體外洗砂裝置，如螺旋洗砂器或水力固體螺旋洗砂器。考慮到后續水解處理工藝，一般不用曝氣沉砂池作為預處理裝置。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第十七頁，共29頁。二、水解池的詳細設計要求1.反應器池體水解池一般可采用矩形或圓形結構。對于圓形反應器，在同樣的面積下其周長比正方形的少12%，但是圓形反應器的這一優點僅僅在采用單個池子時才成立。當建立兩個或兩個以上反應器時，矩形反應器可以采用公用壁。對于采用公共壁的矩形反映器，池型的長寬比對造價也有較大的影響，因此如果不考慮地形和其他因素，這是一個在設計中需要優化的參數。水解池依據水力停留時間進行設計時，反應器體積可根據停留時間計算。2.反應器的幾何尺寸（1）反應器的高度選擇適當高度的原則應從運行上的要求和經濟方面綜合考慮。從運行上選擇反應器的高度要考慮如下影響因素：高流速增加系統擾動，因此增加污泥與進水有機物之間的接觸；過高的流速會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能超過一定的限值，從而反應器的高度也就會受到限制；土方工程隨池深（或深度）增加而增加，但占地面積則相反；高程選擇應該使得污水（或出水）可以不用提升或降低提升高度；考慮氣候和地形條件，池子建造在半地下可減少建筑費用和保溫費用；反應器的經濟高度（深度）一般是在4-6m之間，在大多數情況下這也是系統最優的運行范圍。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第十八頁，共29頁。（2）反應器的面積和反應器的長、寬度高度確定后，可以計算出反應器的截面積。在確定反應器的容積和高度后，對矩形池必須確定反應器的長和寬。從目前的實踐看，反應器的寬度<10m（單池）是成功的。反應器長度在采用渠道或管道布水時不受限制。（3）反應器的升流速度反應器的高度與上升流速（v）之間的關系表示如下：

v=Q/A=V/（HRT·A）=H/HRT式中V、A表示反應器的容積和截面積。水解反應器的上升流速v=0.5-1.8m/h最大上升流速在持續時間超過3h的情況下vmax≤1.8m/h工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology廢水種類COD去除率/%SS去除率/%BOD/COD水力停留時間污泥水解率/%生活廢水30-50>80提高2-430-50造紙綜合廢水30-50>80大為提高4-650印染廢水<10很低大為提高6-1050焦化廢水<1080大為提高450啤酒廢水40-5080-90不變2-430-50屠宰廢水30-5080-90不變2-430-50第十九頁，共29頁。三、反應器的配水系統1.配水孔口負荷水解池良好運行的重要條件之一是保障污泥和廢水之間的充分接觸，因此系統底部的布水系統應該盡可能地均勻。水解反應器進水管的數量是一個關鍵的設計參數，為了使反應器底部進水均勻，有必要采用將進水均勻分配到多個進水點的分配裝置。一個進水點服務的最大面積是應該進行深入研究的問題。下表是Lettings等人根據UASB反應器的大量實踐，對于處理主要含溶解性COD廢水時推薦的進水管口負荷。由于UASB反應器與水解池存在一定的差別（主要是水解池不產生沼氣），其混合程度較差，僅作為考慮問題時的參考。對于低濃度城市污水，主要設計參數是停留時間而不是有機負荷。污泥狀態每個進水口負荷面積/m2COD負荷/kg/（m3/d）凝絮狀污泥干固體（DS）含量>40kg/m30.5～11～22～3<1.01～2>2中等濃度絮狀污泥120～40kg/m31～22～5<2>2工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第二十頁，共29頁。2）配水方式適當設計的進水分配系統對于一個運轉良好的水解系統是至關重要的。水解池進水系統有多種形式，進水系統兼有配水和水力攪拌的功能，為了保證這兩個功能的實現，需要滿足如下原則：1）確保各單位面積的進水量基本相同，以防止短路等現象發生；2）盡可能滿足水力攪拌的需要，保證進水有機物與污泥迅速混合；3）很容易觀察到進水管的堵塞狀況；4）當發現的色后，很容易被清除。（1）一管一孔配水方式工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第二十一頁，共29頁。為了確保進水可以等量分布在反應器截面，每個進水管線僅僅與一個進水點相連是最為理想的情況，上圖所示為一種專利布水裝置。這種配水系統的特點是一根配水管只服務于一個配水點，只要保證每根配水管流量相等，即可取得等流量的配水要求，為了保證每一個進水點達到其應得的進水流量，建議采用高于反應器的水箱式（或渠道式）進水分配系統。這種情況下的一個好處是可以容易用肉眼觀察堵塞狀況。這類配水方式很容易通過在進水管或渠道與分配箱之間的三角堰來保證等量的進水，在恰當地調整每箱中三角咽水位后獲得均勻的流量分配。配水系統的形式確定后，就可進行管道布置、計算管徑和水頭損失，根據水頭損失和反應器（或配水渠）水面至調節池（或集水池）水面高程差計算進水水泵所需的揚程，可以選擇合適的水泵。在由較長的進水布水渠道分配到很多堰的情況時，沿池長由于水位差問題可能出現分配不均勻，這時可以通過適當地配置進水分布渠道的尺寸來避免。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第二十二頁，共29頁。采用在反應器池底配水橫管上開孔的方式布水，其中幾個進水孔由一個進水管負擔。為了配水均勻，要求出水流速不小于2.0m/s，使出水孔阻力損失大于空孔管的沿程阻力損失。為了增大污水在出水孔的流速，可采用脈沖間歇進水。配水管的直徑最好不小于100mm，配水管中心距池底一般位20-25cm。在一根管上均勻布水雖然在理論上是可行的，但在實際中往往是不可實現的，因為這種系統隨著時間有些孔口將不可避免發生堵塞。而進水將從沒有堵塞的其他孔口重新分配，從而導致在反應器池底的進水分布不均勻，因此應該盡可能避免在一個管上有過多的孔口。目前這種布水方式已較少采用。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology（2）一管多孔配水方式第二十三頁，共29頁。（3）分枝式配水方式在分枝式配水系統中配水均勻性與水頭損失是一對矛盾。考察一組采用大阻力配水系統，即孔口直徑較小，孔口流速較大，這時配水均勻程度很好，但水頭損失較大；第二組將孔口適當擴大，這時配水均勻性沒有很大改變，水頭損失較小，處理效率不受影響。因此，采用小阻力配水系統，可減少水頭損失和系統的復雜程度。為了配水均勻一般采用對稱布置，各支管出水口向下距池底約20cm，位于所服務面積的中心。如圖所示位15000m3/d污水處理廠厭氧反應器的分枝式布水形式。管口對準池底所設的反射錐體，使射流向四周散開，均布于池底。這種形式的配水系統的特點是采用較長的配水支管增加沿程阻力，以達到布水均勻的目的。只要施工安裝正確，配水基本能夠達到均勻分布的要求。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第二十四頁，共29頁。四、管道設計

采用穿孔管布水器（一管多孔或分枝狀）時，不宜采用大阻力配水系統，需考慮設反沖洗裝置，采用停水分池分段反沖。用液體反沖時，壓力為100-200kPa，流量為正常進水量的3-5倍；用氣反沖時，反沖壓力大于100kPa，氣水比（5-10）：1。管道設計時需注意以下問題：1）進水采用重力流（管道及渠道）或壓力流，后者需設逆止裝置；2）水力篩縫隙>3mm，出水孔>15mm，一般在15-25mm之間；3）單孔布水負荷0.5-1.5m2，出水孔處需設置45°導流板；4）采用布水器時，從布水器到布水口應盡可能少地采用彎頭等非直管；5）污水通過布水器進入池內時會吸入空氣，大于2.0mm的氣泡以0.2-0.3m/s的速度上升，在管道垂直段的流速（或頂部）應低于這一數值；6）管徑的上部應大于下部，可適當地避免大的空氣泡進入反應器；7）反應器底部采用較小直徑的管道以產生較高的流速，從而產生較強的擾動，使進水與污泥之間密切接觸；8）為了增強污泥和廢水之間的接觸和減少在底部進水管的堵塞，建議進水點距反應器池底100-200mm。工業廢水污染防治Prevention&TreatmentofTradeWastewater安徽工程科技學院生化系AnhuiUniversityofScienceandTechnology第二十五頁，共29頁。五、出水收集設備1）水解池出水堰與沉淀池出水裝置相同，即匯水槽上加設三角堰；2）出水裝置應設在水解池頂部，