水解酸化池的运行控制与影响因素

水解酸化池主要用于有机物浓度较高、SS较高的污水处理工艺，是一个比较重要的工艺。如果后级接入UASB工艺，可以大大提高UASB的容积负荷，提高去除率。

水解工艺并不是简单的，处理时要考虑水中有机物的性质，确定水解工艺性质，水力停留时间、搅拌方式、循环方式、污泥回流方式、设计负荷、污水酸化度、污泥消解能力、后级配套工艺（如UASB或接触氧化）。

水解酸化可将大分子物质转化成小分子物质，将环状结构转化为链状结构，进一步提高污水的BOD/COD的比值，提高了废水的可生化性，为后续好氧处理创造了良好的条件。

.水解酸化处理有机废水，取其厌氧处理的前两个阶段（水解阶段、酸化阶段），不需密封及搅拌，在常温下进行即可提高废水的可生化性。由于水解酸化池反应迅速，故池容小，停留时间短，水解酸化反应能适应较大的水质变化，出水水质稳定。

有个误区要说一下，停留时间不是越长越好的，印染行业大概在14个小时左右，生活污水就断了，大概在3个小时左右。水解酸化能去色，而氧化是办不到的。也是上面说的开环断键的作用。

有两种水解酸化池，一种是设置搅拌的，使污泥和水混合，另一种是形成污泥层，需要均匀布水的。

2. 水解酸化池设计简介

本工程水解酸化池分为2组，单组设计水量为20000m3/d，设计平均停留时间为5h，最大流量下停留时间为3.54h，平面尺寸为48.85m×12.73m，由于施工设计等原因，有效容积为7327m3，实际平均停留时间为4.4h，实际最大流量下平均停留时间为3.12h，毎池采用31套布水器，毎池设计14套排泥管。

3. 目前运行情况
目前运行情况良好， COD 去除率为 57.62% ， BOD5 的去除率为 51.64% ， SS 的去除率为 85.90% ，氨氮去除率为 32.13% ，总磷去除率为 62.01% 。

表 1   水解酸化池池进出水水质

项目	COD	BOD5	SS	NH3-N	TP	B/C
进水水质	528	177	54.8	43.23	2.81	0.355
出水水质	213	81.0	71.7	29.3	1.00	0.389
去除率	57.62%	51.64%	85.90%	32.13%	62.01%	略为提高

4. 控制参数与影响因素

结合某水务某污水处理厂的实际运行情况与相关的理论研究，水解酸化池主要控制参数和影响因素包括污泥浓度、水力负荷、泥位控制等。

4.1 污泥浓度

污泥浓度是水解酸化池的重要控制参数之一。水解池的功能得以完成的重要条件之一是维持反应器内高浓度厌氧微生物（污泥）。由于污泥受到两个方向的作用，及其本身在重力场下的沉淀作用，及污水从下而上运动造成污泥的上升运动。因此污泥和污水可充分接触，达到良好的截留和水解酸化效果。目前污泥浓度控制在14g/L，污泥层厚度在3.7m-4.5m之间。一般建议污泥浓度控制在10-20g/L可达到良好效果。

4.2 水力负荷

水力负荷主要体现在上升流速和和配水方式德的设计上，上升流速是设计水解酸化池的主要参数之一，一般建议上升流速设计在0.5-1.8m/h，目前运行上升流速在1.34m/h。配水方式采用小阻力配水，穿孔布水管毎池31套，主管为DN200，长为11m，在管子两侧45°方向开孔，毎管14个孔口，具体见图1。在进行适当改造后，分支状形式的的配水形式基本上达到了配水均匀的目的。4.3排泥控制

目前水解酸化池实际运行中最主要的控制参数是泥位控制，毎池距池底0.8m处设14根排泥管，管径为DN200,，每根排泥管均设置14个孔口，孔口形式见图2。每根排泥管负担44.4m2

面积。水解酸化池排泥采用高水力负荷排泥，这样设计的稳定性较好；缺点是高负荷时泥层膨胀率较大，污泥浓度低，后续污泥浓缩负荷大，而排泥量不够，则会造成污泥溢出，对后续工艺产生不良影响。而低水力负荷时排泥浓度高，污泥排放量少，提高了污泥脱水效率。但后者缺点是对污泥不易掌控，排泥量过大会造成系统中污泥总量减少而影响处理效果。目前控制水解酸化池上清液在1.2-2.0m，污泥泥龄在6.0d左右，可达到良好的处理效果。

5. 运行结果分析与讨论
5.1 设计中存在的问题
5.1.1 布水方式

配水是否均匀是影响水解酸化效果的重要因素，设计上采用上不管渠配水的分枝状配水方式，由于水解池较长，前端水量大，上升流速可达2-3m/h，而末端，水流较小，流速低，很难达到布水均匀效果。针对这一问题对前端阀门进行该造，减少其进水，增大中部末端的水量，该造后布水均匀，处理效果明显提高。水解酸化池的配水均匀性问题在设计时应慎重考虑。

5.1.2 排泥位置

设计排泥管在距池底0.8m处，由于池底部污泥浓度较高，可达20g/L左右，几乎以颗粒形式存在，活性高，吸附水解酸化性高；污泥层中上部污泥浓度低，主要以悬浮状态存在，活性较差，吸附能力弱；而实际排泥时排走的是活性强的污泥，而残留系统的却是活性较差的污泥，这样处理时排泥效果会降低。因此设计中应尽量以污泥区中上部为排泥点。

5.1.3 排泥方式

目前排泥方式以开启排泥阀为主，毎池14个排泥阀，共28个排泥阀，排泥工作量大，不易于操作，建议设计考虑采用几组阀门合并设置电动阀门控制为宜。

5.2 处理效果分析
5.2.1 水力停留时间对 B/C 的影响

结合表2，水解酸化池出水后B/C有一定提高，在水解酸化池液位为提升前B/C由0.333提高到0.404，在水解池液位提升后（停留时间增加0.2h）B/C由0.376降到0.375左右，说明水力停留时间增加水解酸化池中消耗BOD5的微生物增加，反应器向厌氧反应的第三个阶段进行，对于后续生化处理产生不良影响。

表 2   水解酸化池液位提升前后 B/C

项目	液位提升前 B/C	液位提升后 B/C
进水	0.333	0.376
出水	0.404	0.375

5.22 NH3-N 去除效果分析
（ 1 ）水解酸化池去除氨氮机理分析

一般认为，污水进入水解酸化池后进行成分的氨化作用，水解池出水氨氮比进水氨氮有所增加。而根据某水务集团某污水处理厂实际运行情况，水解酸化池水力停留时间为4.4h，污泥龄在6h左右，水解酸化池氨氮平均去除率达到42.34%，凯氏氮去除率为40.1%，总氮去除率为37.92%。具体分析原因：去除氨氮一般以同化作用、消化作用、反硝化作用实现，同化作用一般去除较少，通过计算去除率仅在10%左右，而一般硝化反硝化的条件也不具备，如溶解氧、水力停留时间等因素。因此必然存在另一种形式去除氨氮的反应存在，初步分析存在厌氧氧化的现象，但需进一步的分析与研究。

表 3   水解酸化池进出口氨氮、凯氏氮、总氮等数据

项目	氨氮	有机氮	凯氏氮	硝态氮	总氮
进水	43.27	2.73	46	2.98	48.98
出水	23.9	2.7	26.6	2.7	29.3
去除量	19.4	0.03	19.4	0.28	19.7
去除率	42.34%	1.1%	40.1%	9.4%	37.92%

（ 2 ）水力停留时间对 NH3-N 去除效果的影响

延长水力停留时间后，其NH3-N去除效果略有降低，分析原因可能是水力停留时间增加，异养厌氧微生物数量增多，对可能存在的厌氧氨氧化菌形成竞争关系，导致厌氧氨氧化菌活性降低，去除氨氮效果降低。

表 4   水解酸化池进出口氨氮、凯氏氮、总氮等数据

项目	氨氮		总氮
	液位提升前	液位提升后	液位提升前	液位提升后
进口	43.27	43.23	48.98	50.48
出口	23.9	29.3	28.3	35.9
去除率	42.34%	32.13%	37.92%	29.72%

5.2.3 水解酸化工艺对后续处理的影响

（1）水解酸化池出水B/C值的提高，使得出水中溶解性COD比例提高，同时反应器内高的污泥浓度起到了良好的截留水解作用，在有机物通过时将其吸附截留，增加了有机物的停留时间，提高了难降解物质和不易降解物质的可降解性，消除了难降解性对后续生化处理工艺的抑制。

（2）水解酸化池NH3-N去除率能稳定达到32.13%，水解酸化池出水氨氮基本保证在20mg/L，降低了后续工艺的氨氮负荷，提高了出水的稳定性。

（3）水解酸化池水解后溶解性BOD5和COD数量增多，可生化性增强，利于后续生化处理，后续需氧量也大大增加，气水比保持在3.96比1，即可保证碳化和硝化的需氧量，降低了后续的运行费用。

(4)水解酸化池截留大量悬浮物和去除部分BOD5的同时，对污泥还有一定的水解率，通过某水务集团某污水处理厂长时间的运行发现水解酸池化的理论产泥量在19044Kg/d，而实际处理污泥量在13974kg/d，根据计算污泥水解率约在26.6%；从体积上计算，污泥水解率约在28.4%，减轻了污泥脱水机的运行负荷，同时降低了运行费用，由此可以看出水解酸化池57.62%的COD去除率，其中一部分是通过剩余污泥排放，其他可能通过硫酸盐还原、氢气的产生等途径降解。

表 5   水解酸化池污泥水解效果分析

项目	以体积计算	以质量计算
理论产泥量	1368m3/d	19044kg/d
实际产泥量	979m3/d	13974kg/d
污泥水解率	28.4%	26.6%

5.2.4 水解酸化工艺稳定性和经济性

从目前来看，水解酸化抗冲击负荷能力较强，在进水COD为1110mg/L时，仍然能保证出水COD在233mg/L，能起到非常好的缓冲作用。

水解酸化池水力停留时间短，土建费用较低，而且运行费用低，污泥水解率高，减少脱水机运行时间，降低能耗。因此水解酸化池的稳定性和经济性远超其他预处理工艺。

6. 水解酸化池总结

（1）水解酸化池COD平均去除率为57.62%，BOD5的去除率为51.64%，SS的去除率为85.9%，氨氮的去除率为32.13%，总磷去除率为62.01%，B/C有一定程度的提高，降低了后续工艺的能耗，同时对污泥还有一定的水解作用，因此能达到良好的强化预处理作用。

（2）水解酸化池有较高的的稳定性，抗冲击负荷能力强，保证后续工艺的稳定性。而且运行成本低，值得进一步推广。

（3）水解酸化池对氨氮有一定的去除效率，去除率为32.13%，可能存在厌氧氨氧化作用，但需要进一步的研究分析。

（4）在工程问题上，水解酸化池如何提供良好的布水方式以及排泥方式，还需要进一步的工程验证和模拟试验的研究。

（5）水力停留时间对水解酸化池的影响明显，需进一步的对水解酸化池的水力同流时间的研究，以确定最佳的水力停留时间。