王 磊

(上海泓濟環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，上海 200092)

近年來，我國城市化進程加快，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國建成的和在建的各類工業(yè)園區(qū)數(shù)量達到了約9 000個。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，工業(yè)廢水排放量占全國污水排放總量的45%左右，而隨著市政規(guī)劃日趨完善，新建的工業(yè)企業(yè)多坐落于工業(yè)園區(qū)內(nèi)。隨著污水排放指標日益趨嚴，工業(yè)園區(qū)的污水治理受到了極大關(guān)注。不同于城鎮(zhèn)污水處理廠的污水，工業(yè)園區(qū)污水中除了生活污水，還有各種工業(yè)企業(yè)初步處理后的廢水，加之園區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水質(zhì)水量變化大，污染物濃度高，污染物種類多且具有高毒性及可生化性差的特性[1]，因此，園區(qū)廢水若采用常規(guī)的城市污水處理廠的AAO、SBR工藝處理，往往難以達到一級A的排放標準。水解酸化作為一種基于生化的預(yù)處理工藝，具有運行費用低、控制簡單、效果顯著的特點。

1 水解酸化

厭氧過程一般分為三個階段[2]：水解發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段。水解酸化就是將厭氧過程控制在反應(yīng)速率較快的第一階段和第二階段，即將大分子雜環(huán)的不溶性有機物水解為小分子的可溶性有機物，將難以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物質(zhì)的過程。水解反應(yīng)是有機底物進入細胞之前，胞外進行的生物化學反應(yīng)，是復(fù)雜的非溶解性聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程[3]。

水解酸化是一種介于好氧和厭氧處理法之間的方法，與其他工藝組合可以降低處理成本，提高處理效率，改善廢水的可生化性，為后續(xù)生化處理奠定良好基礎(chǔ)。

1.1 水解酸化的影響因素

1.1.1 底物的種類和粒徑大小

不同種類底物的水解難易程度也不同，底物種類對水解反應(yīng)速率產(chǎn)生重要影響。如脂肪、蛋白質(zhì)、多糖三類物質(zhì)，在相同反應(yīng)條件下，水解的速率呈增長趨勢；對于同類型有機物，分子量越大越難水解；對于不同分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，水解由易到難為直鏈結(jié)構(gòu)>支鏈結(jié)構(gòu)>環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

底物粒徑大小對水解的速率也會產(chǎn)生很大的影響，顆粒粒徑越大，比表面積越小，就越難于水解。

1.1.2 容積負荷

對于水解反應(yīng)器，容積負荷設(shè)計取值較低，提高水力停留時間，使污染物質(zhì)與水解微生物接觸時間加長，溶解出CODCr濃度變高，水解也越完全。對于含有難生物降解物質(zhì)比例較大的污水，容積負荷應(yīng)取相對較低值。

1.1.3 配水系統(tǒng)

廢水和水解污泥的良好接觸是保證水解池高效運行的必要條件，因此水解要有均勻的配水系統(tǒng)，保證反應(yīng)器泥水可以充分接觸。為達到此效果，可采用多點進水的分配裝置來將進水在水解反應(yīng)裝置中均勻分配。

1.1.4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)。當上升流速偏低時，大量的較密實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。當上升流速偏高時，會造成水解池的活性污泥大量流失，系統(tǒng)無法保證效果。

2 UC水解工藝包概述

2.1 結(jié)構(gòu)簡述

上海泓濟環(huán)保科技股份有限公司(以下簡稱“泓濟公司”)從水解酸化運行效果和維護便利性等出發(fā)，基于上流式復(fù)合型水解酸化反應(yīng)器開發(fā)了上流式耦合水解反應(yīng)器(up-flow coupling hydrolysis-acidogenosis reactor)，即UC水解工藝包。UC水解反應(yīng)器自上而下依次為出水區(qū)、配水區(qū)、沉淀耦合反應(yīng)區(qū)、污泥反應(yīng)區(qū)、布水區(qū)，具體工藝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

污水收集后，由配水區(qū)的點對點布水器均勻分配到池底的布水區(qū)，再經(jīng)反應(yīng)區(qū)處理后排出。配水自上而下，與傳統(tǒng)的水解反應(yīng)工藝中污水自下而上的水力流程不同。大量的工程案例表明，這一設(shè)計能徹底解決傳統(tǒng)水解酸化工藝中出現(xiàn)的布水不均、布水管易堵塞及污泥流失等問題。

圖1 UC水解工藝包結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure Diagram of UC Technology

UC水解工藝包結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點如下。

(1)點對點布水器一方面能夠保證水解反應(yīng)器均勻布水，泥水充分接觸，達到良好水解效果；另一方面可以通過底部布水帽上翻水流起到較好的水力攪拌作用，有助于提升生化反應(yīng)的傳質(zhì)效率。底部布水帽的布置可以有效解決出水口因污泥沉降而易堵塞的問題。

(2)設(shè)置在沉淀耦合反應(yīng)區(qū)的固定床平板填料能有效攔截輕質(zhì)的水解污泥，并作為微生物的載體使厭氧污泥吸附固定在填料上，一方面增加了微生物的量，另一方面豐富了微生物的種類，保證水解反應(yīng)器里的污泥濃度和微生物多樣性。

(3)傾斜安裝的固定床平板填料可發(fā)揮斜板沉淀作用，有效改善沉淀區(qū)的分離效果，降低分離區(qū)水力負荷，提高固液分離效率。

2.2 工藝包特點

(1)水解酸化的產(chǎn)物主要為小分子有機物，可生化性較好。經(jīng)過UC水解工藝包處理后，可提升原污水的可生化性，減少后續(xù)反應(yīng)的時間，并降低處理能耗。

(2)不需要密閉池，不需要攪拌器，不需要水、氣、固三相分離器，降低了造價，便于維護。整個工藝包除了提升來水外無需其他動力，能耗低，效率高。

(3)出水無厭氧發(fā)酵的不良氣味，可改善處理廠的環(huán)境，啟動時間短，對進水pH、溫度要求小，抗沖擊負荷能力強。

2.3 UC水解工藝包與傳統(tǒng)推流式水解酸化池的比較

目前，工程設(shè)計中使用較為普遍的厭氧水解有升流式厭氧污泥床和厭氧接觸法(推流式水解酸化池)，分別對兩種方式的水解反應(yīng)器進行比較分析，如表1所示。根據(jù)2個方案的定性及定量比較結(jié)果，UC水解工藝占有明顯優(yōu)勢，是適合工程應(yīng)用的水解酸化技術(shù)。

表1 水解工藝比較

(續(xù)表)

3 工程實例

UC水解工藝包在諸多市政污水、園區(qū)污水處理工程中得到應(yīng)用，根據(jù)其實際運行數(shù)據(jù)可知，污水經(jīng)過沉砂池處理后進入UC水解，可顯著提高污水可生化性，同時UC水解工藝包對COD及SS也有一定的去除能力。某工業(yè)園區(qū)污水集中處理工程設(shè)計規(guī)模為5萬m3/d，一期處理規(guī)模為2萬m3/d，二期處理規(guī)模為3萬m3/d，其中生活污水約占15%，工業(yè)廢水約占85%。該污水處理廠出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準。

3.1 UC水解單元設(shè)計參數(shù)

(1)變化系數(shù)：1.35；

(2)停留時間：8 h；

(3)水力負荷：1.01 m3/(m2·h)。

3.2 UC水解單元運行結(jié)果

在UC水解穩(wěn)定運行一年后，連續(xù)7 d對進入水解單元的污水進行監(jiān)測，水質(zhì)如表2所示。由表2可知，廢水的B/C約為0.29，生化性較差。

表2 平均進水水質(zhì)表

3.2.1 CODCr、SS去除情況

在UC水解穩(wěn)定運行一年后，連續(xù)7 d監(jiān)測進入UC水解前和經(jīng)過UC水解處理后的水質(zhì)，CODCr和SS去除率情況如圖2所示。由圖2可知，UC水解單元對CODCr及SS有一定的去除率，CODCr去除率約14%，SS去除率約37%?；谒馑峄墓ぷ髟?，UC水解工藝重點在于污染物質(zhì)化學結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的改變，改善廢水的生物降解性能，而不在于CODCr總量的去除[4]。由于傾斜安裝的固定床平板填料發(fā)揮了斜板沉淀作用，故SS得到了較好的去除。

3.2.2 污水B/C提高情況

在UC水解穩(wěn)定運行一年后，連續(xù)7 d監(jiān)測進入UC水解前和經(jīng)過UC水解處理后的水質(zhì)，對CODCr和BOD進行檢測，B/C的變化如圖3所示。由圖3可知，進水B/C平均在0.29，低B/C是由于廢水中含有大量的工業(yè)廢水，大分子難降解有機物含量較高，廢水生化性差。經(jīng)過UC水解單元處理后，B/C可提升至平均為0.35，生化性提高顯著。

圖2 UC水解對污染物去除率Fig.2 Removal Rate of Pollutants by UC

圖3 UC水解對B/C比的提升Fig.3 Promotion of B/C Ratio by UC

4 結(jié)論

綜上所述，水解酸化工藝作為一種工業(yè)園區(qū)污水的預(yù)處理工藝，具有得天獨厚的優(yōu)勢，UC水解工藝包作為一種改良型的上流式水解酸化工藝包，可以大幅度提高廢水的可生化性，為后續(xù)主生化單元提供良好的條件。同時，UC水解工藝包還可去除部分COD和SS，起到了初沉池和水解酸化的雙重功效，是一種有效且運行費用低的處理工藝，適合投入使用于工業(yè)園區(qū)污水處理工程。

[1]張寶偉.關(guān)于城市環(huán)境工程污水治理探析[J].科研,2015(10):221-222.

[2]趙大傳,倪壽濤,崔清潔.生活污水水解酸化的研究[J].山東建筑工程學院學報,2006,21(2):154-158.

[3]吳為.改良水解/微孔曝氣一體化氧化溝處理低碳氮比城市污水中試研究[D].武漢：華中科技大學,2011.

[4]毛衛(wèi)兵,陸少鳴,朱爭亮.厭氧折流板反應(yīng)器在制藥廢水處理中的研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2004,30(11):3-5.