水解酸化池

水解酸化池使用说明书设计单位：广州市番禺环境工程有限公司一、概述废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和CO2等物质的过程，也称为厌氧消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等为受氢体。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，及水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因而粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。本工程设计为第一个阶段即水解酸化阶段。二、工作原理第一阶段为水解酸化阶段，复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解酸化过程分别为：多糖（如纤维素）水解酸化单糖脂肪酸、醇类、CO2、H2低聚糖细胞外酶产酸细菌水解酸化脂肪长链脂肪酸甘油短链脂肪酸丙酮酸、CH4、CO2细胞外酶产酸细菌水解酸化蛋白质氨基酸脂肪酸胺、NH3、CH4、CO2、H2S细胞外酶产酸细菌肽胨多肽二肽由于简单碳水化合物的分解产酸作用，要比含氮有机物的分解产氨作用迅速，故蛋白质的分解在碳水化合物分解后产生。含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源物质外，在水中部分电离，形成NH4HCO3，具有缓冲消化液pH值的作用，故有时也把继碳水化合物分解后的蛋白质分解产氮过程称为酸性减退期，反应为：+H2O+CO2NH3NH4++OH-NH4HCO3NH4HCO3+CH3COOHCH3COONH4+H2O+CO2第二阶段为产氢产乙酸阶段，第三阶段为产甲烷阶段。由于本设计只要求达到水解酸化阶段，故第二第三阶段不在此讨论。生物膜中物质传递过程如下：由于生物膜的吸附作用，在膜的的表明存在一个很薄的水层（附着水层）。废水流过生物膜时，有机物经附着水层向膜内扩散。膜内微生物在酸化细菌的参加下对有机物进行水解和机体新陈代谢。代谢产物沿底物扩散相反的方向，从生物膜传递返回水相和空气中。随着废水处理过程的发展，微生物不断发展繁殖，生物膜厚度不断增大，废水底物的传递阻力逐渐增大，在膜表层仍能保持足够的营养以及处于兼性氧状态，而在膜深处将会出现营养物的不足及厌氧状态，造成微生物内源代谢或出现厌氧层，此处的生物膜因与载体的附着力减小及水利冲刷而脱落。老化的生物膜脱落后，载体表面又可重新吸附、生长、增厚生物膜直至重新脱落。从吸附到脱落，完成一个生长周期。在正常运行情况下，整个反应池的生物膜各个部分总是交替脱落的，系统内活性生物膜数量相对稳定，膜厚2~3mm，净化效果良好。三、主要用途及效果：生物方法是国际上重点研究、发展的废水处理方法之一，由于它的适用范围非常广泛。除无机废水外，几乎都可用生物方法。生物方法具有运行费用低、投资少、操作管理方便等优点。可适用于造纸、纺织印染、制革、电镀、化工、炼油、橡胶、肉类加工、食品的工业废水和生活污水的处理。对于有机污水的处理，COD的去除率达到20~50%，BOD去除率达30~60%。四、影响水解酸化阶段的几个因素水解酸化可以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。水解过程通常较缓慢，因此被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。多种因素可能影响水解的程度，例如：①温度水解适应温度为范围10~38℃，最佳温度为25~30℃，当温度高于38℃或低于10℃，微生物对有机物的代谢功能会受到很大程度的不利影响。②pH水解酸化菌的最佳pH为6.5~7.8。当pH＜6或pH＞9时，多数微生物也会不适应，菌胶团可能解体。③有机质在反应池内的停留时间要达到水解酸化阶段需要的停留时间为8~16h，具体根据COD浓度而定。④溶解氧DO水解酸化池中溶解氧的浓度应控制在0~1mg/l，溶解氧浓度越低，越有利于厌氧细菌的生长。⑤营养与C/N比营养原料是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的C、N和P（最佳营养比COD：N：P=200：5：1），若C：N比过高，细菌和微生物的生长繁殖受到限制，若C：N比过低，则容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。⑥搅拌和混合搅拌可使消化物料分布均匀，增加微生物与物料的接触，并使消化产物及时分离，从而提高消化效率，增加产气量。本工程设计采用间歇式空气搅拌和混合。⑦有毒物质有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂，抑制剂种类很多，包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。五、生物膜的培养和驯化生物膜的培养常称为挂膜。挂膜菌种大多数采用生活粪便水和厌氧污泥的混合液。由于生物膜中微生物固着生长，适宜于特殊菌种的生存，所以挂膜有时候也可采用纯培养的特异菌种菌液。特异菌种可单独使用，也可以同厌氧污泥同时使用，由于所用的特异菌种比一般自然筛选的微生物更适宜废水环境，因此，在与厌氧污泥混合使用时，仍可保持特异菌种在生物相中的优势。挂膜过程必须使微生物吸附在固体支撑物上，同时还应不断供给营养物，使附着的微生物能在载体上繁殖，不被水流冲走。单纯的菌液或厌氧污泥混合液接种，即使固相支撑物上吸附有微生物，但还是不牢固，因此，在挂膜时应将菌液和营养液同时投加。挂膜方法一般有两种，一种是闭路循环法，即将菌液和营养液从酸化池的一端流入（或从顶部喷淋下来），从另一端流出，将流出液收集在一水槽内，经过沉淀（0.5~1h），去掉上清液，适当添加营养物或菌液，再回流入水解酸化池，如此形成一个闭路系统。直到发现载体上长有粘状污泥，即开始连续进入废水。这种挂膜方法需要菌种及污泥数量大，而且由于营养物缺乏，代谢产物积累，因而成膜时间较长，一般需要20~30d。另一种挂膜法是利用纯生活污水进行培菌，即在水解酸化池中加满生活污水，循环2~3次（每次一个星期时间）后即连续少量进水以使细菌适应工业废水，一个星期后可以逐步增大进水量。这种挂膜法由于营养物供应良好，只要控制挂膜液的流速，保证微生物的吸附。待挂膜后再逐步提高水力负荷至满负荷。为了能尽量缩短挂膜时间，应保证挂膜营养液及污泥量具有适宜细菌生长的pH值、温度、营养量等。挂膜后应对生物膜进行驯化，使之适应所处理工业废水的环境。在挂膜过程中，应经常采样进行显微镜检验，观察生物相的变化。挂膜驯化后，系统即可进入试运转，测定生物膜反应设备的最佳工作运行条件，并在最佳条件转入正常运行。具体操作如下：1、水解酸化池注满生活污水；2、水解酸化池通入空气进行搅拌，即每隔60min搅拌1min；3、一个星期后置换全部的生活污水；4、捞起池边的观察填料，观察细菌的生长情况；5、一个星期后再置换全部的生活污水；6、捞起池边的观察填料，观察细菌的生长情况，填料挂有褐色污泥，量多且手摸上去感觉较滑为最佳；7、如果褐色污泥量较少且摸上去感觉不滑，继续置换生活污水培养细菌一个星期；8、往水解酸化池进入工业废水与生活污水的混合液，置换1/2池容积废水对细菌进行驯化。9、驯化2~3d后，连续少量进水（正常进水量的1/3），观察细菌的生长情况，2~3d后，如果细菌生长情况良好，可以按正常进水量进入废水。六、水解酸化池的日常管理1、时常观察生物膜的生长情况，控制好进水量、浓度、温度及所需投加的营养（C、N、P）等，C：N：P=200：5：1.2、生物膜生长不好时，应增大厌氧污泥量和投加一些营养物质（如投加淀粉或牛粪增加C、投加花生粉及尿素增加N、投加磷酸氢钾增加P等）。3、在正常运行的情况下，需要将空气搅拌设定为自动，即每隔60min开空阀搅拌1min。4、水解酸化池需长期停止运行时，应保持池中水分并适量的投加一些营养物。这样可以保持生物膜的活性，下次重新启动时，不需再培养生物膜。5、如果发现生物膜没有活性及完全死亡时，应该重新培养细菌。