摘要：介绍了水解酸化反应器和水解酸化工艺的机理及特点，通过污、废水工程实例对比了完全混合式和升流式两种水解酸化池的设计方案及要点。
关键词：水解酸化反应器、难降解有机物、完全混合式、升流式、污水处理
1 水解酸化反应器的定义和分类
1.1 水解酸化反应器的定义
水解酸化反应器是指将厌氧生物反应控制在水解和酸化阶段，利用厌氧或兼性菌在水解和酸化阶段的作用，将污水中悬浮性有机固体和难生物降解的大分子物质（包括碳水化合物、脂肪和脂类等）水解成溶解性有机物和易生物降解的小分子物质，小分子有机物再在酸化菌作用下转化成挥发性脂肪酸的污水处理装置，可使得污水在后续的好氧单元以较少的能耗和较短的停留时间下得到处理。
1.2 水解酸化反应器的分类
水解酸化反应器主要包括升流式水解反应器、复合式水解反应器及完全混合式水解反应器。
升流式是指在单一反应器中，污水自反应器底部的布水装置均匀地自下而上通过污泥层（平均污泥浓度为15g/l～25g/l）上升至反应器顶部的过程，实现水解酸化、去除悬浮物等功能。特点是水解酸化微生物与悬浮物形成的污泥层可截留污水中悬浮物，并在水解酸化菌作用下降解有机物、提高污水可生化性。
复合式是在升流式水解酸化反应器的污泥床内增设填料层的水解酸化反应器。反应器内既存在水解酸化污泥，又存在水解酸化生物膜，形成水解酸化污泥和生物膜的复合体。反应器上部为填料层，下部为污泥床，中间留出一定的空间以便悬浮状态的絮状污泥和颗粒污泥停留，增加了反应器的生物量，延长了微生物与污水的接触时间。
完全混合式是在反应器内设置搅拌装置使污水与污泥完全混合实现水解酸化的反应器。一般后接沉淀池分离污水、污泥并回流污泥至水解酸化反应器，以保证反应器内有较高的污泥浓度。
2 工艺机理及特点
厌氧生物反应包括水解、酸化和甲烷化三个大的阶段，水解酸化是将反应控制在水解和酸化两个阶段的反应过程。水解阶段可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。酸化阶段可定义为有机化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物。
首先，水解反应器中大量微生物将进水中颗粒状颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附，这是一个物理过程的快速反应。截留下来的物质吸附在水解酸化污泥的表面，慢慢地被分解代谢，其在系统内的污泥停留时间要大于水力停留时间。在大量水解酸化细菌的作用下，大分子、难于生物降解物质转化为易于生物降解的小分子物质后，重新释放到液体中。在较高的水力负荷下随水流出系统。由于酸化过程的控制不能严格划分，在污泥中可能仍有少量甲烷菌的存在。可以看出，水解反应器集沉淀、吸附、网捕和生物絮凝等物理化学过程，与水解、酸化和甲烷化过程等生物降解功能于一体。
水解和酸化处理过程不需要曝气但又不绝对厌氧，它不以产甲烷为目标，仅是厌氧处理的中间过程，与完全厌氧工艺相比，有如下特点：
（1）难降解的有机废水经水解酸化处理后，BOD5/CODcr比值有明显的提高；
（2）不需要严格的厌氧条件，工艺运行比较稳定，对环境温度在15℃～35℃之间、PH在6.5～9.0之间的变化范围内不敏感，便于操作控制；
（3）相对厌氧处理而言，水力停留时间短，对工业污水中的有机污染物，根据其分子结构、分子量大小，水解反应一般在4～12h完成。所需反应器体积较小，可节省工程投资；
（4）水解和产酸菌的繁殖速度比产甲烷菌快，驯化培养时间较短。采用软性纤维填料的膜法水解酸化生物工艺，由于生物量大、容积负荷高，能适应进水CODcr浓度的变化，且抗冲击负荷的能力也较强；
（5）水解酸化池不产生厌氧反应的臭味，可设计成敞开式。设计深度要尽量深一点，在4～8m之间。
3水解酸化池的设计特点
1）完全混合式水解酸化池
① 采用完全混合式水解酸化池避免了传统水解酸化池由于布水器或填料造成的布水不均、污泥浓度过高等缺点；
② 此池型内部结构设计巧妙，实现了完全混合式水解酸化池要求的搅拌混合及后续的沉淀，与回流污泥泵房合建，节省了厂区用地；
③ 完全混合区有效实现了水解酸化的目的，后续的平流沉淀区收集回流污泥使水解池整体污泥浓度得到保证；
④ 混合区、沉淀区及污泥回流区三个单元合建后，采用渠道或过水孔连接，减少水头损失。
2）升流式水解酸化池
① 采用升流式水解酸化池，废水均布在整个池底部，泥水进行良好的混合和生化反应，废水在上升时穿透整个污泥层并进行泥水分离，上清液从集水槽出水进入后续好氧处理工序。布水均匀性和泥水混合采用脉冲布水器控制，进水首先进入脉冲布水器，贮存了135秒的水量，然后自动形成虹吸脉冲，整个布水器内的水在12秒内通过枝状型管道系统均匀布于池底，枝状型管道上布水孔的出孔流速大于2m/s，池底部的泥水进行剧烈混合，充分反应。
② 采用高效脉冲布水器是一种更为理想的高效节能、操作可靠的布水系统。自动高效脉冲布水器是利用虹吸管中快速流动的水流将主管道中的空气带走，使主管道内形成一定的真空度，在管道内外大气压的作用下容器中的水进入主管道后排入池中。由于水流速度很快，布水能在短时间内完成，达到脉冲的效果，搅起池底的污泥，使池内废水、污泥不断充分混合处于流化状态，厌氧菌与废水中的有机物得到充分的接触反应。它是由箱体、虹吸（钟。罩式）装置、排气装置、出水管等部分组成，特点是连续进水、瞬间排水、对水解酸化池形成周期性的脉冲进水。
③ 排泥系统采用静压排泥装置，在池内周边做成一圈集泥管道，在集泥管道上等距开数个小孔用于排泥。排泥点设在污泥区中上部。污泥排放采用定时排泥。
4工程实例介绍
1）甘肃庆阳某工业园区污水处理厂
处理污水为工业废水及少量生活污水，采用完全混合式水解酸化池和气浮池作为强化预处理单元。
设计规模为Q=3.0×104m3/d K总=1.45。进水水质如下：
2）新疆乌苏市某生产废水预处理厂
处理废水为聚酰胺生产废水及二元酸生产废水，属于高浓度有机污水，同时还有高盐度及SO42-离子的影响。采用调节池、中和沉淀池及升流式水解酸化池作为强化预处理单元。
设计规模为Q=1.1×104m3/d。进水水质如下：
3）工艺设计对比
5 结语
水解酸化法一般用于原水中悬浮物浓度较高或可生化性差时，将其作为预处理工艺降低后续处理的负荷和难度。设计时可根据污水水质、水量等情况选用适宜的水解酸化反应器。水解酸化的生物降解效果主要取决于其厌氧污泥浓度和布水均匀性，必须保证水解酸化池内具有一定的生物污
泥量，使得水中的污染物被污泥吸附，分解。在污水处理工程的运行过程中，污泥浓度和水力停留时间一定的情况下，泥水混合和污泥留存决定了水解酸化处理效果的好坏。水解酸化池可采用外加搅拌促使泥水混合的工艺措施，整个池内泥水能形成良好的混合，但需要增加搅拌设备，出水需要增设沉淀池和污泥回流系统以维持水解酸化池内的污泥浓度。水解酸化法有别于传统厌氧工艺，需考虑其特有的布水、排泥等问题，不能简单套用，在建设中需要根据工艺要求合理建设。
参考文献：
【1】《水解酸化反应器污水处理工程技术规范》HJ2047-2015
【2】宋晋，郑沁沁，李廷华.完全混合式水解酸化池在城市综合污水处理厂的应用.西南给排水 Vol.37 NO.3 2015
【3】连日新.水解-酸化预处理工艺的机理与实际应用.全国水环境污染治理设施运营管理技术交流研讨会论文集
论文作者:黄文静
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
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