水解在化學(xué)上指的是化合物與水進(jìn)行的一類反應(yīng)的總稱。在廢水處理中，水解指的是有機(jī)底物進(jìn)入細(xì)胞之前，在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。水解是復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過程。高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。他們首先在細(xì)菌胞外酶的水解作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)。這一階段最為典型的特征是生物反應(yīng)的場(chǎng)所發(fā)生在細(xì)胞外，微生物通過釋放胞外自由酶或連接在細(xì)胞外壁上的固定酶完成生物催化氧化反應(yīng)（主要包括大分子物質(zhì)的斷鏈和水溶）。
酸化則是一類典型的發(fā)酵過程，即產(chǎn)酸發(fā)酵過程。酸化是有機(jī)底物即作為電子受體也是電子供體的生物降解過程。在酸化過程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化以揮發(fā)酸為主的末端產(chǎn)物。
在厭氧條件下的混合微生物系統(tǒng)中，即使嚴(yán)格地控制條件，水解和酸化也無法截然分開，這是因?yàn)樗饩鷮?shí)際上是一種具有水解能力的發(fā)酵細(xì)菌，水解是耗能過程，發(fā)酵細(xì)菌付出能量進(jìn)行水解是為了取得能進(jìn)行發(fā)酵的水溶性底物，并通過胞內(nèi)的生化反應(yīng)取得能源，同時(shí)排出代謝產(chǎn)物(厭氧條件下主要為各種有機(jī)酸)。如果廢水中同時(shí)存在不溶性和溶解性有機(jī)物時(shí)，水解和酸化更是不可分割地同時(shí)進(jìn)行。如果酸化使pH值下降太多時(shí)，則不利于水解的進(jìn)行。
厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個(gè)階段。水解酸化工藝就是將厭氧處理控制在反應(yīng)時(shí)間較短的第一和第二階段，即將不溶性有機(jī)物水解為可溶性有機(jī)物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子有機(jī)物質(zhì)的過程。
1.1水解酸化的影響因素
a)基質(zhì)的種類和顆粒粒徑
基質(zhì)不同，其水解難易亦不同。基質(zhì)的種類對(duì)水解酸化過程的速率有重要影響。如脂肪、蛋白質(zhì)、多糖在其他條件相同的條件下，水解速率逐漸增大；對(duì)同類型有機(jī)物來說，分子量大的要比分子量小的更難水解；從分子結(jié)構(gòu)來說，水解難易程度為直鏈結(jié)構(gòu)＞支鏈結(jié)構(gòu)＞環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且單環(huán)化合物易于雜環(huán)化合物。污染物的顆粒的大小對(duì)水解速率的影響也很大。顆粒粒徑越大，單位重量的比表面積就小，越難于水解。因此，對(duì)于顆粒大有機(jī)污染物濃度較高的廢水或污泥，先破碎后再進(jìn)入水解池，加速水解（酸化）速率。
b)容積負(fù)荷
容積負(fù)荷是水解過程的重要工藝參數(shù)之一，它反映了進(jìn)水濃度與停留時(shí)間對(duì)厭氧過程的綜合影響。對(duì)于水解反應(yīng)器，容積負(fù)荷設(shè)計(jì)取值較低，提高水力停留時(shí)間，使污染物質(zhì)與水解微生物接觸時(shí)間加長(zhǎng)，溶解出COD濃度變高，水解也越完全。對(duì)于對(duì)于城市污水，水解反應(yīng)可在很短時(shí)間內(nèi)完成，容積負(fù)荷可取相對(duì)較高值；而對(duì)于工業(yè)廢水比例較大的的污水，容積負(fù)荷需根據(jù)廢水性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
c)配水系統(tǒng)
水解池良好運(yùn)行的重要條件之一是保障污泥和廢水之間的充分接觸，因此系統(tǒng)底部的布水系統(tǒng)應(yīng)該盡可能地均勻。水解反應(yīng)器的配水系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，為了使反應(yīng)器底部進(jìn)水均勻，有必要采用將進(jìn)水均勻分配到多個(gè)進(jìn)水點(diǎn)的分配裝置。
d)上升流速
為確保水解反應(yīng)器中泥水的充分接觸及出水水質(zhì)，水解池的上升流速應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)。當(dāng)上升流速偏低時(shí)，大量的較密實(shí)的活性污泥沉積在水解池的底部，在污水上升的過程中，泥水不能充分接觸反應(yīng)，從而導(dǎo)致了去除效果較差。當(dāng)上升流速偏高時(shí)，會(huì)造成水解池的活性污泥大量流失。出水帶泥，一方面對(duì)后續(xù)好氧生化處理的微生物造成毒性，另一方面無法保證水解池的去除效果。
1.2水解酸化工藝優(yōu)點(diǎn)
水解酸化階段主要利用的是發(fā)酵細(xì)菌，這類細(xì)菌的種類繁多，代謝能力強(qiáng)，繁殖速度快，對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
水解酸化工藝與好氧工藝聯(lián)用與單獨(dú)的好氧工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、水解酸化工藝運(yùn)行費(fèi)用低，且其對(duì)廢水中有機(jī)物的去除亦可節(jié)省好氧段的需氧量，從而節(jié)省整體工藝的運(yùn)行費(fèi)用；
2、水解酸化工藝使污水中的有機(jī)物不但在數(shù)量上發(fā)生了很大變化，而且在理化性質(zhì)上發(fā)生了更大變化，使污水更適宜后繼的好氧處理，提高好氧處理的效能；
3、水解酸化工藝的產(chǎn)泥量遠(yuǎn)低于好氧工藝，并已高度礦化，易于處理；
4、水解酸化工藝可對(duì)進(jìn)水負(fù)荷的變化起到緩沖作用，從而為好氧處理創(chuàng)造較為穩(wěn)定的進(jìn)水條件；
采用水解池較之全過程的厭氧池（消化池）具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
1、水解、產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物主要為小分子有機(jī)物，可生物降解性一般較好。故水解池可以改變?cè)鬯目缮裕瑥亩鴾p少反應(yīng)的時(shí)間和處理的能耗。
2、對(duì)固體有機(jī)物的降解可減少污泥量，其功能與消化池一樣。工藝僅產(chǎn)生很少的難厭氧降解的生物活性污泥，故實(shí)現(xiàn)污水、污泥一次性處理，不需要經(jīng)常加熱的中溫消化池。
3、不需要密閉的池，不需要攪拌器，不需要水、氣、固三相分離器，降低了造價(jià)和便于維護(hù)。由于這些特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出適應(yīng)大、中、小型污水處理廠所需的構(gòu)筑物。
4、反應(yīng)控制在第二階段完成之前，出水無厭氧發(fā)酵的不良?xì)馕?，改善處理廠的環(huán)境。
5、第一、第二階段反應(yīng)迅速，故水解池體積小，與初次沉淀池相當(dāng)，節(jié)省基建投資。
水解酸化池PH控制要求
1、調(diào)試工作前的先決條件
調(diào)試前的先決條件包括全部機(jī)械設(shè)備和儀表在調(diào)試工作進(jìn)行之前已經(jīng)進(jìn)行初步調(diào)試，并確認(rèn)可投入使用；所有的構(gòu)筑物和工藝管道均已經(jīng)清理完畢；各構(gòu)筑物均已經(jīng)進(jìn)行閉水試驗(yàn)，經(jīng)過監(jiān)理方和各方同意驗(yàn)收；各構(gòu)筑物經(jīng)過初期的清水試驗(yàn)，確認(rèn)構(gòu)筑物能滿足設(shè)計(jì)要求。
2、確定調(diào)試過程中需要培育的菌種
通過對(duì)以往污水處理的經(jīng)驗(yàn)，活性污泥法主要菌種為細(xì)菌和有關(guān)的微生物，培育菌種的菌源采用活性污泥或者采用化糞池污泥，或者直接使用人類糞便污水作為菌源；加入的菌源要求不存在對(duì)微生物有害作用的重金屬物質(zhì)。
3、初步向池內(nèi)投泥加水
?。?）投加厭氧污泥，投加的污泥量為30～50kg/m3（污泥按95%含水率算），投加污泥后注入部分稀釋后的生產(chǎn)廢水，內(nèi)循環(huán)3～4天再進(jìn)水。適當(dāng)投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高污泥活性，可添加家畜糞便作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
（2）先注入池體約三分之二的清水，然后注入少量生產(chǎn)廢水（保證混合廢水的COD不能太高）。
?。?）進(jìn)水水量控制在設(shè)計(jì)進(jìn)水的20%～30%左右，隨后逐步增加進(jìn)水量。生產(chǎn)廢水水量為2000m3/d時(shí)，COD=13000 mg/L，需稀釋至COD=2000～4000 mg/L，則生產(chǎn)廢水水量定為310m3/d，加清水至進(jìn)水量為2000m3/d左右。若容積負(fù)荷太高，可減少生產(chǎn)廢水進(jìn)水量。
4、進(jìn)一步加大污水的加入量
在上次加入污水量的基礎(chǔ)上，加大污水的投加量，重復(fù)上面的步驟。在進(jìn)行調(diào)試的過程中，要求隨時(shí)觀察水質(zhì)的變化情況，對(duì)出現(xiàn)的問題隨時(shí)處理，否則將對(duì)微生物產(chǎn)生很大的影響。
5、加大污水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求
由于通過前期的培育，池中有了大量的微生物，可以將污水加至設(shè)計(jì)水位，重復(fù)上面的曝氣步驟，直到達(dá)到想要的結(jié)果，查看池中水質(zhì)分布情況和填料上膜的生長(zhǎng)情況，針對(duì)性進(jìn)行下部工作。
6、馴化
在達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，池中的微生物還不能達(dá)到立即進(jìn)行連續(xù)處理的能力，要求進(jìn)水維持一段時(shí)間的間歇運(yùn)行，直到水中有了大量的微生物和掛膜已經(jīng)達(dá)到一定厚度，完成菌種的馴化，才可以連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)曝氣，不間斷的運(yùn)行。
7、PH：測(cè)定該混合廢水的PH并記錄，投加石灰調(diào)節(jié)廢水PH至6～8，PH值通過酸度計(jì)測(cè)定。
8、COD:測(cè)定該混合廢水的COD并記錄，及時(shí)調(diào)整進(jìn)水量，控制好容積負(fù)荷。
9、DO：兼氧環(huán)境，DO在0.2～0.5，可用便攜式溶解氧儀測(cè)試。廢水作跌水流入，從而達(dá)到自然充氧的目的。
10、排泥：池內(nèi)安裝1#和2#污泥泵，1#和2#污泥泵均為每天開啟1次（也可監(jiān)測(cè)沉降比決定是否需要排泥），每次15-30min，若污泥量很大，可根據(jù)實(shí)際情況延長(zhǎng)污泥泵的開啟時(shí)間或縮短開啟周期，反之亦然。
11、掛膜：定期檢查池內(nèi)填料掛膜情況，是否有堵塞等，及時(shí)清理。還需注意當(dāng)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，要始終保持池內(nèi)水位沒過填料層，以免填料被暴曬老化，更嚴(yán)重的是微生物死亡，填料結(jié)塊硬化。
12、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：COD、PH、DO、沉降比。
13、可能遇到的問題及解決方法:
?。?）PH過高或過低——增加或減少堿量
?。?）COD過高——降低生產(chǎn)廢水進(jìn)水量
?。?）掛膜不好——容積負(fù)荷太大，降低生產(chǎn)廢水進(jìn)水量。
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