水解酸化在城市综合废水处理应用中的小试研究

王旭阳 赵乐军

(1.天津市市政工程设计研究院,天津 300392； 2.天津市基础设施耐久性企业重点实验室,天津 300392)

1 概述

随着近年来我国中小城市的高速发展、工业企业数量与类型的不断增加，其生产废水不断排入城市污水处理厂，造成城市污水中工业废水比例不断提高，B/C比降低，废水的可生化性差，采用常规活性污泥法很难处理达标，如采用高级氧化、活性炭吸附等工艺又因投资高、运行费用贵等因素不利于在大规模的城市污水处理中应用，因此探寻厌氧生物处理工艺解决难降解CODCr的问题尤为突出。本文针对某城市污水厂现状污水进水水质，通过水解酸化处理后，对处理后水质进行分析、比较，研究表明该污水厂污水可采用水解酸化处理改善进水B/C，提高污水可生化性，改善后续好氧生物处理功能。

2 试验装置及方法

2.1 试验装置

水解酸化装置采用直径50 cm，有效高度为25 cm圆桶，有效容积50 L。桶内设有桨叶式搅拌器1台。

2.2 实验用水

水解酸化小试实验用水取至进水泵房出水；该厂进水中含约75%工业废水，主要以石油化工、塑料轮胎加工、建材、医院废水为主。

2.3 污泥培养及驯化

采用生化池污泥进行接种培养，培养时间为15 d，采用原水(适当投加少量葡萄糖)进行培养驯化。

2.4 实验方法

将培训好的污泥与采好的水样用蠕动泵提升加入水解酸化反应器，平行设置3套实验装置；装置1反应时间为4.0 h，装置2反应时间为6.0 h，装置3反应时间为10.0 h。

搅拌器搅拌速度以污泥不沉为准。

分别每套装置反应后的混合液，静沉1 h后，取上清液测CODCr,BOD5指标，并分别记录。

3 试验结果与讨论

3.1 CODCr,BOD5去除分析

本次试验进水、出水CODCr及去除率详见表1。

本次试验进水、出水BOD5及去除率详见表2。

由以上实验数据可以看出CODCr,BOD5均有不同程度的去除，而且去除效果随着停留时间的增加而提高，因此可以确定水解酸化对CODCr,BOD5具有一定降解能力，当停留时间达到10 h时，CODCr的去除率可达到30%以上，BOD5的去除率可达到20%以上；同一时段相比，CODCr的去除率均高于BOD5；同时本项目水解酸化还有另外一个特点，即当进水CODCr,BOD5浓度增大时，去除率亦相应提高。

表1 CODCr进、出水水质及去除率表

表2 BOD5进、出水水质及去除率表

笔者分析认CODCr,BOD5的去除应该有以下两方面原因：

首先，水解池为厌氧型生物反应器，反应器内生存大量异养型微生物细菌。虽大分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，不可能为细菌直接利用，但通过水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子，这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌降解合成自身细胞。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。

其次，因水解酸化反应器内污泥浓度较高，达到8 g/L，如此高的污泥层对进水的SS具有一定的截留功能，CODCr,BOD5随着SS的降低而降低。

3.2 B/C比变化分析

本实验进水、出水B/C比情况见表3。

表3 进、出水B/C比表

由上述数据可以看出，通过水解酸化反应后的水质基本达到了预期的改善污水可生化性、提高B/C比的作用。本项目B/C比的增加比例虽不尽相似，但亦可定性分析认为水解酸化对于此类综合废水的改善作用还是明显的。

本次小试实验也验证了水解酸化的整个理论基础，水解阶段，厌氧(兼性)细菌将大分子有机物分解为小分子有机物；酸化阶段，小分子有机物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外，这一阶段的产物以挥发性脂肪酸为主。

4 结语

1)水解酸化对此类工业废水中的有机物具有一定的去除率，CODCr的去除率可达到30%以上，BOD5的去除率可达到20%以上；经过水解酸化的废水可生化性有一定的改善，B/C比提高约10%以上。

2)经水解酸化处理后，大分子、难降解有机物转化为小分子、易降解有机物，因此可大大减轻后续耗氧生物处理负担，降低能耗。

3)水解酸化的设计难点为停留时间的掌控，从本次小试实验的数据看，停留时间越长越有利于B/C比的提高，本工程的最佳停留时间应为10 h。但停留时间过长势必造成投资成本的增加，且废水的种类不同，所含的有机物水解速度不同，停留时间也不会相同，其他工程应根据实际进水水质及条件适当选取，或通过实验确定。

4)因本次实验规模较小，仅能在定性上分析水解酸化的一些作用与效果，如要应用到具体工程实践中应扩大实验规模。