水解酸化在城市綜合廢水處理應用中的小試研究

王旭陽 趙樂軍

(1.天津市市政工程設計研究院,天津 300392； 2.天津市基礎設施耐久性企業重點實驗室,天津 300392)

1 概述

隨著近年來我國中小城市的高速發展、工業企業數量與類型的不斷增加，其生產廢水不斷排入城市污水處理廠，造成城市污水中工業廢水比例不斷提高，B/C比降低，廢水的可生化性差，采用常規活性污泥法很難處理達標，如采用高級氧化、活性炭吸附等工藝又因投資高、運行費用貴等因素不利于在大規模的城市污水處理中應用，因此探尋厭氧生物處理工藝解決難降解CODCr的問題尤為突出。本文針對某城市污水廠現狀污水進水水質，通過水解酸化處理后，對處理后水質進行分析、比較，研究表明該污水廠污水可采用水解酸化處理改善進水B/C，提高污水可生化性，改善后續好氧生物處理功能。

2 試驗裝置及方法

2.1 試驗裝置

水解酸化裝置采用直徑50 cm，有效高度為25 cm圓桶，有效容積50 L。桶內設有槳葉式攪拌器1臺。

2.2 實驗用水

水解酸化小試實驗用水取至進水泵房出水；該廠進水中含約75%工業廢水，主要以石油化工、塑料輪胎加工、建材、醫院廢水為主。

2.3 污泥培養及馴化

采用生化池污泥進行接種培養，培養時間為15 d，采用原水(適當投加少量葡萄糖)進行培養馴化。

2.4 實驗方法

將培訓好的污泥與采好的水樣用蠕動泵提升加入水解酸化反應器，平行設置3套實驗裝置；裝置1反應時間為4.0 h，裝置2反應時間為6.0 h，裝置3反應時間為10.0 h。

攪拌器攪拌速度以污泥不沉為準。

分別每套裝置反應后的混合液，靜沉1 h后，取上清液測CODCr,BOD5指標，并分別記錄。

3 試驗結果與討論

3.1 CODCr,BOD5去除分析

本次試驗進水、出水CODCr及去除率詳見表1。

本次試驗進水、出水BOD5及去除率詳見表2。

由以上實驗數據可以看出CODCr,BOD5均有不同程度的去除，而且去除效果隨著停留時間的增加而提高，因此可以確定水解酸化對CODCr,BOD5具有一定降解能力，當停留時間達到10 h時，CODCr的去除率可達到30%以上，BOD5的去除率可達到20%以上；同一時段相比，CODCr的去除率均高于BOD5；同時本項目水解酸化還有另外一個特點，即當進水CODCr,BOD5濃度增大時，去除率亦相應提高。

表1 CODCr進、出水水質及去除率表

表2 BOD5進、出水水質及去除率表

筆者分析認CODCr,BOD5的去除應該有以下兩方面原因：

首先，水解池為厭氧型生物反應器，反應器內生存大量異養型微生物細菌。雖大分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，不可能為細菌直接利用，但通過水解階段被細菌胞外酶分解為小分子，這些小分子的水解產物能夠溶解于水并透過細胞膜為細菌降解合成自身細胞。例如，纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白質酶水解為短肽與氨基酸等。

其次，因水解酸化反應器內污泥濃度較高，達到8 g/L，如此高的污泥層對進水的SS具有一定的截留功能，CODCr,BOD5隨著SS的降低而降低。

3.2 B/C比變化分析

本實驗進水、出水B/C比情況見表3。

表3 進、出水B/C比表

由上述數據可以看出，通過水解酸化反應后的水質基本達到了預期的改善污水可生化性、提高B/C比的作用。本項目B/C比的增加比例雖不盡相似，但亦可定性分析認為水解酸化對于此類綜合廢水的改善作用還是明顯的。

本次小試實驗也驗證了水解酸化的整個理論基礎，水解階段，厭氧(兼性)細菌將大分子有機物分解為小分子有機物；酸化階段，小分子有機物在酸化菌的細胞內轉化為更為簡單的化合物并分泌到細胞外，這一階段的產物以揮發性脂肪酸為主。

4 結語

1)水解酸化對此類工業廢水中的有機物具有一定的去除率，CODCr的去除率可達到30%以上，BOD5的去除率可達到20%以上；經過水解酸化的廢水可生化性有一定的改善，B/C比提高約10%以上。

2)經水解酸化處理后，大分子、難降解有機物轉化為小分子、易降解有機物，因此可大大減輕后續耗氧生物處理負擔，降低能耗。

3)水解酸化的設計難點為停留時間的掌控，從本次小試實驗的數據看，停留時間越長越有利于B/C比的提高，本工程的最佳停留時間應為10 h。但停留時間過長勢必造成投資成本的增加，且廢水的種類不同，所含的有機物水解速度不同，停留時間也不會相同，其他工程應根據實際進水水質及條件適當選取，或通過實驗確定。

4)因本次實驗規模較小，僅能在定性上分析水解酸化的一些作用與效果，如要應用到具體工程實踐中應擴大實驗規模。