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水解工艺的进一步开发和应用
日期：2025-05-02 11:09
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摘要：
水解工艺的进一步开发和应用
综上所述，水解池可以降低COD总量，同时也可以提高生化性，将污水中的固体状态大分子和不易生物降解的有机物，浆解为易于降解的小分子有机物。这对于难降解有机废水治理十分重要，目前已知水解-好氧工艺对处理城市综合废水、印染废水、造纸（中段）废水、化工废水和合成洗涤剂废水（含ABS、LAS）等各种工艺废水十分有效。而悬浮物去除率高和去除的悬浮物可以在水解池中得到部分消化的这一特点，在工艺开发初期时主要应用于污水、污泥的同时处理；近年来，又利用这一特点去除高含悬浮物和脂类的废水，如酒糟废液、活性污泥、乳制品废水和畜禽粪便废水等。
水解（酸化）的特点之一是可以提高废水的可生物降解性，原国家纺织工业部设计院应用这一概念，处理B/C接近0.2的纺织废水获得成功。
1、含PVA和表面活性剂废水
国内某染整厂生产含COD为761-904mg/L，BOD5为100-169mg/L，B/C只有0.16，废水克生化性差，废水中含难处理的化学浆料聚乙烯醇（PVA）和表面活性剂。如采用常规好氧方法处理，则因好氧池充气曝气而泡沫漫溢，从而导致整个处理流程无法正常运行；采用厌氧处理后COD有所下降，而BOD反而增加，使得废水的可生化性改善，并可使大分子PVA和表面活性剂断链，从而减少曝气所产生的泡沫，使得废水在好氧中有较高的去除效果。
实验中采用的厌氧反应器和好氧反应器均采用了软性纤维填料。厌氧停留时间10h，好氧停留时间10h，COD去除率可达75%，BOD去除率为97%，PVA去除率为71%，好氧反应器中没有任何泡沫产生。而一般好氧处理曝气8h后PVA仅能去除20%，并且由于泡沫问题而无法运转。由此可见，采用厌氧的酸性发酵作用是十分有效的。
2、涤纶纺丝油剂废水
在涤纶纤维生产过程中，为了改善纤维性质，提高纤维可织性，需要使用纺丝油剂对纤维进行处理。纺丝油剂主要是由一些抗静电剂、柔软剂、渗透剂、润滑剂及其一些乳化剂等高分子化合物组成。而在这些乳化剂又由一些阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂组成。如烷基磷酸脂钾盐、脂肪酸聚乙二醇酯、烷基醚硫酸钠等。在油剂废水中，COD为2000mg/L左右，而BOD5为350mg/L，B/C为0.18。采用各种物化处理费用高，生化好氧处理有大量泡沫产生，因此采用厌氧、好氧串联工艺流程，而厌氧反应利用的酸性发酵阶段。其中厌氧反应停留时间10h，采用软性纤维填料反应器，好氧采用7-8h的接触氧化法。实践中发现经过厌氧反应，B/C比例从0.18上升到0.20，并且经厌氧反应后COD、BOD值都有所增加，这说明一些很难降解的物质（甚至COD也测不出的化合物）经厌氧反应后易于生物降解了。经过厌氧、好氧处理后，BOD5去除可达89%，COD去除可达89%。这使得一般油剂浓度超过1000mg/L就不能生化处理的废水，在浓度高达2000mg/L时也可以稳定地进行生化处理。
表2-18是水解池处理不同高含量悬浮物或脂类废水的结果通过实验结果可以得出如下的结论。
（1）水解反应器作为预处理对悬浮性COD和脂类有较高的去除率，对于城市污水和剩余污泥的悬浮性COD去除率分别为65%和98%。
表2-18 水解池处理不同高含量悬浮物或脂类废水
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） | 奶制品废水T-20℃，HRT=4.5h，SRT=2d，OLR=21.2gCOD/（L.d） | ||||||
进水 | 出水 | 去除率/% | 进水 | 出水 | 去除率/% | 进水 | 出水pH=4 | 去除率/% | |
总量 | 697 | 432 | 38 | 2010±105 | 129±10 | 94 | 3890±43 | 1563±53 | 60 |
悬浮COD | 355 | 124 | 65 | 33±11 | 98 | 320±84 | 115±67 | 64 | |
胶体COD | 145 | 111 | 0.7 | 27±5 | 9 | 2303±108 | 235±84 | ||
溶解性COD（非VFA） | 138 | 95 | 7 | 58±5 | 6 | 1265±101 | 400±29 | 21 | |
VFA 脂类 | 59 | 107 | 11±3 | 2±2 290±0 | 813±137 | 98 | |||
（2）水解反应器作为奶制品废水的预处理工艺，由于乳酸的预酸化作用造成pH值降低至4.0，造成蛋白质和脂类的沉淀（98%）。
（3）去除的悬浮COD或污泥在水解池内得到富集，其浓缩对于城市污水、剩余污泥可达到20-30g/L，对于奶制品废水达到100g/L。其在水解池中得到了部分水解和酸化，但还需进一步稳定。
（4）由于水解池的预处理作用，使得出水主要含溶解性COD。对于城市废水、剩余污泥和奶制品废水，水解池出水可以采用EGSB反应器在2.0h的时间内分别取得47%、78%和53%的处理效果，处理效果优于传统UASB反应器。
1. 水解工艺的不同类型
综上所述，由于水解工艺将厌氧-水解-酸化反应与好氧工艺有机地结合在一起，使得与传统好氧生物处理工艺相比较，具有能耗低、停留时间短和污泥产量少的特点。水解池可以降低COD总量，同时也可以提高可生化性。水解反应器对有机物的降解在一定程度上只是一个预处理过程，水解反应过程中没有彻底完成对有机物的降解任务，而只是改变了有机物的形态。具体讲是将大分子物质降解为小分子物质；难生化讲解物质降解为易生化降解的物质。这对于难降解有机废水的治理十分重要。厌氧（水解）-好氧生物处理工艺作为传统好氧工艺的替代工艺，在中国不但已应用于城市污水，并且在不同的工业废水处理中也得到了应用。从1986年至今该工艺已分别被国内一些有关的科研、设计、应用单位应用于城市污水、焦化废水、印染废水以及酿酒、造纸（中段）废水、化工废水和合成洗涤剂废水（ABS、LAS）等各种工艺废水的处理，为我国污水处理技术的发展提供了一条新的工艺技术路线。
（1）水解酸化-活性污泥工艺
采用水解-好氧工艺流程，后续的活性污泥工艺设计草书较传统的活性污泥工艺有所不同，主要是水力停留时间缩短、曝气量减少、不采用传统污泥消化系统。应用该工艺已建的污水处理工程有北京密云县污水处理厂、新疆昌吉市水质净化厂等。新疆昌吉市水质净化厂的**期工程在1985年底建成并投入运行，工艺为“射流曝气”，设计处理能力为2000m3/d，经改造后处理量为4000m3/d，出水BOD、SS均小于30mg/L，处理后出水主要用于农田灌溉。
由于昌吉市的工业污水占城市污水2/3以上，主要有啤酒、毛纺印染、油脂、造纸、纺织、食品、化工染料、屠宰等污水，成分复杂多变，COD高时常达1200mg/L左右，低时为150mg/L左右，生化性变化较大。故在1989年开始扩建二期工程（设计流量为1.5万m3/d）时，采用水解（酸化）-好氧新工艺。
（2）水解酸化-接触氧化工艺
此工艺在工业污水处理中应用较多，如印染污水、染料污水、焦化污水处理等。
山东潍坊印染厂污水处理工程原工艺为接触氧化+活性炭工艺，处理规模为50000m3/d，由于存在一些难生化降解的有机物，因此出水水质一直无法达标，后在接触氧化前增加了水解酸化工艺，使原污水的可生化性得到了改善，因而使接触氧化充分地发挥了作用，在不使用活性炭的基础上，出水以达标排放。
（3）水解酸化-氧化塘处理工艺
采用水解作为预处理工艺，其氧化塘的设计参数将有较大的变化，主要是水力停留时间缩短、池塘水深较浅，同时基本解决了淤塞问题。
（4）水解酸化-土地处理工艺
采用水解-土地处理工艺，其效果相当于水解-氧化塘工艺。污水土地处理系统是利用“土壤-植物-微生物”系统的天然自净能力，也就是利用土壤的物理、化学和生物化学过程，使污水得到净化，土地处理的场地相对较大。目前山东安丘市30000m3/d污水处理工程已采用此工艺流程。
另外，由北京市环境保护科学研究院和国内其他设计研究部门设计的工业和城市污水处理厂也采用了其他类型的工艺组合，如水解池内加填料的厌氧滤池型水解-酸化池，和好氧软性填料相结合的接触氧化工艺。从工艺研究上讲，还进行了水解池与其他工艺相结合的工艺研究与实践，如A/O和A2/O工艺。
2. 采用不同后处理工艺的总结
由于水解池具有改善污水可生化性的特点，使得本工艺不仅适用于易于生物降解的城市污水等，同时更加适用于处理不易生物降解的某些工业废水，如纺织废水、印染废水、焦化废水、酿酒废水、化工废水、造纸废水等，并视具体情况采用不同的后处理工艺。表2-19为工艺的部分应用情况。
表2-19 水解-好氧生物处理工艺的应用
地点 | 水量/（m3/d） | 反应器体积/m3 | 后处理工艺 | 阶段 | 年份 |
北京密云 | 45000 | 2×1600 | 活性污泥 | 运转 | （二期用SBR后处理 |
河南安阳 | 10 000 | 2×1100 | 氧化沟 | 运转 | 1989年 |
新疆昌吉 | 30 000 | 4×1100 | 活性污泥 | 运转 | 1992年 |
福建长乐机场 | 5000 | 4×1800 | 活性污泥 | 设计 | 1990年 |
山东潍坊 | 10 000 | 2×1500 | 活性污泥 | 运转 | |
新疆阿克苏 | 120 000 | 2×4500 | 活性污泥 | 建设 | |
广东石岩 | 20 000 | 4×1100 | 稳定塘 | 设计 | 1990年 |
山东安丘 | 20 000 | 4×1100 | 土地处理 | 运转 | 1996年 |
北京顺义酒厂 | 1500 | 1×200 | 活性污泥 | 运转 | 1989年 |
山东潍坊印染厂 | 3000 | 4×860 | 接触氧化 | 运转 | 1989年 |
昆明福保造纸厂 | 20 000 | 4×1100 | 接触氧化 | 运转 | 1992年 |
河南开封啤酒厂 | 6000 | 接触氧化 | 运转 | 1990年 | |
山东青岛知制麦厂 | 2000 | 接触氧化 | 运转 | 1994年 | |
福建莆田啤酒厂 | 2500 | 接触氧化 | 运转 | 1993年 | |
山东滕州啤酒厂 | 2000 | 接触氧化 | 运转 | 1990年 | |
哈尔滨正大屠宰厂 | 2000 | 接触氧化 | 运转 | 1996年 | |
秦皇岛正大屠宰厂 | 2000 | 接触氧化 | 运转 | 1996年 |
以上统计仅仅为北京环境保护科学研究院设计的部分工程，水解-好氧工艺同时广泛被其他研究、设计和应用单位所采用。
3. 不同类型废水的工艺设计参数
水解（酸化）工艺还应用于工业废水处理中，如印染、纺织、轻工、酿酒、化工、焦化、造纸等行业的工业废水。在一系列实践过程中，通过对各种不同废水的应用，以及对研究、设计和应用三方面进行总结，提出了设计参数，见表2-20
表2-20 不同废水的设计参数
废水种类 | COD去除率/% | SS去除率/% | BOD/COD | 水力停留时间 | 污泥水解率/% |
生活废水 | 30-50 | >80 | 提高 | 2-4 | 30-50 |
造纸综合废水 | 30-50 | >80 | 大为提高 | 4-6 | 50 |
印染废水 | <10 | 很低 | 大为提高 | 6-10 | 50 |
焦化废水 | <10 | 80 | 大为提高 | 4 | 50 |
啤酒废水 | 40-50 | 80-90 | 不变 | 2-4 | 30-50 |
屠宰废水 | 30-50 | 80-90 | 不变 | 2-4 | 30-50 |
