每天處理15噸地埋式污水處理裝置
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水解在化學(xué)上指的是化合物與水進(jìn)行的一類(lèi)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(guò)程。高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過(guò)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(guò)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(lèi)典型的發(fā)酵過(guò)程，即產(chǎn)酸發(fā)酵過(guò)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(guò)程。在酸化過(guò)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(wú)法截然分開(kāi)，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(guò)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(guò)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(guò)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yi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(guò)程。
水解酸化的影響因素
a)基質(zhì)的種類(lèi)和顆粒粒徑
基質(zhì)不同，其水解難易亦不同?；|(zhì)的種類(lèi)對(duì)水解酸化過(guò)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(lèi)型有機(jī)物來(lái)說(shuō)，分子量大的要比分子量小的更難水解;從分子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，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(guò)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(guò)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*。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(guò)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(wú)法保證水解池的去除效果。
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(lèi)細(xì)菌的種類(lèi)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(guò)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?，從而減少反應(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(wú)厭氧發(fā)酵的不良?xì)馕?，改善處理廠的環(huán)境。
5、第yi、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。
污水生化處理是利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)凈化的方法?？煞譃樾柩跎锾幚矸ê蛥捬跎锾幚矸?，前者主要有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、污水灌溉等。
污水生化處理屬于二級(jí)處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的，污水生化處理工藝構(gòu)成多種多樣，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法、穩(wěn)定塘法、土地處理法等多種處理方法。
日前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過(guò)生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物(微生物群體或稱生物污泥)；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。
每天處理15噸地埋式污水處理裝置常用的污水生化處理有以下兩種工藝：
（1）污水厭氧生物處理法
污水厭氧生物處理法又稱“厭氧消化”，是利用厭氧微生物以降解污水中的有機(jī)污染物，使污水凈化的方法。其機(jī)理是在厭氧細(xì)菌的作用下將污泥中的有機(jī)物分解，后產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等氣體。
*厭氧消化過(guò)程可分三個(gè)階段：①污泥中的固態(tài)有機(jī)化合物借助于從厭氧菌分泌出的細(xì)胞外水解酶得到溶解，并通過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞，在水解酶的催化下，將多糖、蛋白質(zhì)、脂肪分別水解為單糖、氨基酸、脂肪酸等；②在產(chǎn)酸菌的作用下，將第yi階段的產(chǎn)物進(jìn)一步降解為較簡(jiǎn)單的揮發(fā)性有機(jī)酸，如乙酸、丙酸、丁酸等；③在甲烷菌的作用下，將第二階段產(chǎn)生的揮發(fā)酸轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳。影響因素有溫度、pH值、養(yǎng)料、有機(jī)毒物、厭氧環(huán)境等。厭氧生物處理的優(yōu)點(diǎn)：處理過(guò)程消耗的能量少，有機(jī)物的去除率高，沉淀的污泥少且易脫水，可殺死病原菌，不需投加氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但是，厭氧菌繁殖較慢，對(duì)毒物敏感，對(duì)環(huán)境條件要求嚴(yán)格，終產(chǎn)物尚需需氧生物處理。近年來(lái)，常應(yīng)用于高濃度有機(jī)污水生化處理。
（2）污水需氧生物處理法
污水需氧生物處理法是利用需氧微生物（主要是需氧細(xì)菌）分解污水中的有機(jī)污染物，使污水無(wú)害化的污水生化處理方法。其機(jī)理是，當(dāng)污水同微生物接觸后，水中的可溶性有機(jī)物透過(guò)細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜而被吸收進(jìn)入菌體內(nèi)；膠體和懸浮性有機(jī)物則被吸附在菌體表面，由細(xì)菌的外酶分解為溶解性的物質(zhì)后，也進(jìn)入菌體內(nèi)。這些有機(jī)物在菌體內(nèi)通過(guò)分解代謝過(guò)程被氧化降解，產(chǎn)生的能量供細(xì)菌生命活動(dòng)的需要；一部分氧化中間產(chǎn)物通過(guò)合成代謝成為新的細(xì)胞物質(zhì)，使細(xì)菌得以生長(zhǎng)繁殖。處理的終產(chǎn)物是二氧化碳、水、氨、硫酸鹽和磷酸鹽等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物。處理時(shí)，要供給微生物以充足的氧和各種必要的營(yíng)養(yǎng)源如碳、氮、磷以及鉀、鎂、鈣、硫、鈉等元素；同時(shí)應(yīng)控制微生物的生存條件，如pH宜為6.5～9，水溫宜為10～35℃等。主要方法有活性污染法、生物膜法、氧化塘法等。
