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基于水解酸化+改造A2O工艺设计及运行效果分析基于水解酸化+改造A2O工艺设计及运行效果分析一、引言水质污染已经成为全球面临的严重问题之一。
随着城市化进程的加速，在工业、农业、生活等各个领域中产生的废水大量排放，给环境和生态系统带来了巨大的危害。
为了解决废水处理问题，传统的废水处理工艺已经无法满足需求。
因此，我们需要不断创新和改进当前的废水处理工艺。
二、水解酸化工艺介绍水解酸化工艺是一种通过微生物的作用将有机废水中的复杂有机物分解为简单的有机物和气体的工艺。
这个过程主要是通过酸化菌将有机污染物转化为挥发性脂肪酸（VFA），然后通过产生的VFA提供给甲烷菌生成甲烷气体。
水解酸化工艺具有处理复杂有机废水、减少污泥产生、提高废水处理效果等优点。
三、改造A2O工艺设计为了进一步提高废水处理效果，我们对传统的A2O工艺进行了改造，并引入了水解酸化工艺。
改造后的A2O工艺由预处理、缺氧区、好氧区和沉淀池四个部分组成。
1. 预处理预处理部分主要是将生活污水中的大颗粒物和可悬浮物去除，采用格栅和沉砂池进行初步过滤和沉淀。
2. 缺氧区进入缺氧区的废水通过水泵提升至缺氧区，主要是为了水解酸化的进行提供有利条件。
在缺氧区培养大量的厌氧菌，使有机废水中的复杂有机物转化为挥发性脂肪酸。
同时，由于没有外界氧气的进入，碳源被良好的保存下来。
3. 好氧区由于经过缺氧区的处理，废水中的有机污染物被转化成了挥发性脂肪酸，这些挥发性脂肪酸进入好氧区进行氧化降解。
在好氧区培养大量的好氧菌，将有机污染物进一步降解。
好氧菌通过氧化反应将有机废物降解为CO2和H2O。
此时，废水中的COD和氨氮等污染物得到进一步去除。
4. 沉淀池经过好氧区处理后的废水进入沉淀池，通过自然沉淀将过程中产生的污泥分离。
废水中的悬浮物和污泥沉淀到底部，清水从上部流出。
四、运行效果分析经过一段时间的运行，我们对改造后的A2O工艺进行了运行效果分析。
1. 污水处理效果在改造后的A2O工艺中，水解酸化工艺的引入极大地提高了废水的处理效果。
水解酸化原理
水解酸化是指通过水解过程产生的酸性物质，导致溶液呈酸性的现象。
它的原理可以通过以下两个步骤解释：
1.水的自离解：
水分子在溶液中会发生自离解反应，产生氢离子（H⁺）和氢氧根离子（OH⁻）：
H₂O⇌H⁺+OH⁻
2.酸或盐的水解：
当某些酸性物质（如酸）或盐溶解在水中时，其中的离子会与水分子发生反应，产生氢离子或氢氧根离子：
酸：HA⇌H⁺+A⁻
盐：NaX⇌Na⁺+X⁻
其中，H⁺是酸性离子，可以增加溶液的酸度，而OH⁻是碱性离子，可以减少溶液的酸度。
当水解的酸性物质或盐溶解在水中时，离子的水解会导致溶液中H⁺和OH⁻的浓度增加，而这些离子会与自离解的水分子反应，进一步增加溶液中的H⁺或OH⁻的浓度。
如果H⁺离子的浓度高于OH⁻离子的浓度，溶液就呈酸性；反之，如果OH⁻离子的浓度高于H⁺离子的浓度，溶液就呈碱性。
总结起来，水解酸化的原理是水中的自离解反应以及酸性物质或盐的水解反应导致H⁺离子或OH⁻离子的增加，进而影响溶液的酸碱性质。
1/ 1。
1、已知条件某城市污水二级处理厂污水量近期为Q = 15000m3/d（625 m3/h），总变化系数K Z = 1.5，。
设计进水水质BOD5 =200mg/L，COD=450mg/L，SS=300mg/L，PH=6-8。
水解处理出水水质预计为BOD5 =120mg/L（去除率40%），COD=292mg/L（去除率35%），SS=60mg/L（去除率80%）。
求水解池容积及尺寸。
2、设计计算。
（1）水解池的容积V，m3；V = K Z QHRT式中：K Z ——总变化系数；Q ——设计流量，m3/h；HRT ——水力停留时间，h；近期设计一组水解池，分为2格。
设每格池宽为11.6m，水深为4.4m，按长宽比2 ：1设计，则每组水解池池长为2×11.6=23.2（m），则每组水解池的容积为2×23.2×11.6×4.4=2368.26（m3）。
（2）水解池上升流速核算：反应器的高度确定后，反应器的高度与上升流速之间的关系如下：Q V Hv = —— = ———— = ———A HRTA HRT式中：v ——上升流速；H ——反应器高度；HRT ——水力停留时间。
（3）配方方式：采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水支管出水口距池底200mm，位于所服务面积的中心；出水管孔径为20mm（一般15-25mm之间）。
（4）出水收集：出水采用钢板矩形堰。
（5）排泥系统设计：采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。
污泥排放采用定时排泥，每日1-2次。
另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砾，需在水解池底部设排泥管。
水解酸化工艺属于升流式厌氧污泥床反应器技术范畴。
水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。
污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。
水解酸化的正确理解及案例从原理上讲，水解（酸化）是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。
但水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段和厌氧消化的目标不同，因此是两种不同的处理方法。
水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的，对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；对于工业废水处理，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。
水解工艺的开发过程是从低浓度城市污水开始的，与高浓度废水的厌氧消化中的水解、酸化过程是不同的。
在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。
而两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。
因此，尽管水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段、两相法厌氧发酵工艺中的产酸相和混合厌氧消化工艺中的产酸过程均产生有机酸，但是由于三者的处理目的的不同，各自的运行环境和条件有着明显的差异，主要表现在以下几个方面。
（1）氧化还原电位（Eh）不同在混合厌氧消化系统中，由于完成水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于同一个反应器中，整个反应器的氧化还原电位（Eh）的控制必须首先满足对Eh要求严格的甲烷菌，一般为300mV以下，因此，系统中的水解（酸化）微生物也是在这一电位值下工作的。
而两相厌氧消化系统中，产酸相的氧化还原电位一般控制在-300—-100mV之间。
水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段为一典型的兼性过程，只要Eh控制在0mV左右，该过程即可孙里进行。
（2）pH值不同在厌氧消化系统中，消化液的pH值控制在甲烷菌生长的最佳pH值范围，一般为6.8-7.2。
在两相厌氧消化系统中，产酸相的pH值一般控制在6.0-6.5之间，在酸化反应器pH值降低时，丙酸的相对含量增大，而丙酸对后续的甲烷相中的产甲烷菌将产生强烈的抑制作用。
免费的目录水解酸化池设计计算水解池的容积堰长设计出水堰的形式及尺寸堰上水头集水水槽宽集水槽深度进水堰简略图水解酸化池设计计算水解池的容积水解池的容积式中：——水解池容积，。
——总变化系数，。
——设计流量，。
——水力停留时间，，取。
则印染废水中水解池，分为格，每格的长为，宽为米，设备中有效水深高度为，则每格水解池容积为，格的水解池体积为。
水解池上升流速校核已知反应器高度为：。
反应器的高度与上升流速之间的关系如下：式中：——上升流速（）。
——设计流量，。
——水解池容积，。
——反应器表面积，。
——水力停留时间，，取。
则水解反应器的上升流速，符合设计要求。
配水方式采用总管进水，管径为，池底分支式配水，支管为，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底，均匀布置在池底。
进水堰设计已知每格沉淀池进水流量。
堰长设计取出水堰负荷（根据《城市污水厂处理设施设计计算》中记载：取出水堰负荷不宜大于）。
式中：——堰长。
——出水堰负荷，，取。
——设计流量，。
则，取堰长。
出水堰的形式及尺寸出水收集器采用自制º三角堰出水。
直接查第二版《给排水设计手册》第一册常用资料页，当设计水量为时，过堰水深为，每米堰板设个堰口，过堰流速为。
取出水堰负荷（根据《城市污水厂处理设施设计计算》中记载：取出水堰负荷不宜大于）。
每个三角堰口出流量为堰上水头式中：——堰上水头。
——每个三角堰出流量，。
则。
集水水槽宽式中：——堰上水头。
——设计流量，。
为了确保安全集水槽设计流量（）则，因此水槽宽取。
集水槽深度集水槽的临界水深：式中：——堰上水头。
——安全设计流量，。
则。
集水槽的起端水深：式中：——起端水深。
则。
取。
设出水槽自由跌落高度：。
则集水槽总深度进水堰简略图图出水三角堰尺寸图图集水槽剖面图进好氧池出水管设计取水在管中的流速为，（数据取自《建筑给排水设计手册》）式中：——出水管直径，。
——过堰流速，。
则，取管。
污泥回流泵设计计算在水解酸化池中，按污泥回流泵的流量为计算。
三、处理工艺的计算1.各工艺的处理效率表1 各工艺流程的除污效率初沉池20% 10% 50% --调节池5% 7% 3% -- 氨氮吹脱塔-- -- -- 80% 水解酸化池40% 10% 20% -20.4%活性污泥池A 85% 91% 50% 50%活性污泥池B 85% 91% 50% 50% 二沉池10% 30% 55% --2.各工艺后的出水指标表2 各工艺后出水指标进水水质1000020001000 230初沉池80001800500 230调节池76001674485 230 氨氮吹脱塔76001674485 46 调节池72201556.8470.546 水解酸化池43321401.1376.3455.38活性污泥池A 649.8126.1188.227.69活性污泥池B 97.4711.3594.113.85二沉池87.727.9 42.313.85出水指标＜120 mg/L ＜30 mg/L ＜70 mg/L ＜15 mg/L四、水解酸化池的设计1.水解酸化池简介1.1 水解酸化池的分类跟据传统活性污泥工艺基建投资高、运行费用高以及电耗高等问题，北京市环境保护科学研究院（原北京市环境保护研究所）在20世纪80年代初开发了水解（酸化）-好氧生物处理工艺。
经过十多年的开发，围绕水解好氧技术已经形成一套完整的工艺技术。
相继开发了水解-好氧生物处理工艺、水解-氧化塘处理工艺和水解-土地处理工艺等处理城市污水经济可行的工艺技术，这些工艺被先后应用建成城市污水处理厂10余座，取得了较好的环境效益和经济效益。
另外，国内同行开发了处理印染废水的水解-好氧-生物碳工艺，处理焦化废水的水解和AO工艺相结合的工艺，在石化废水和屠宰废水方面水解-好氧工艺相结合的工艺已是具有竞争力的一种标准工艺。
水解（酸化）工艺还应用于工业废水处理中，如印染、纺织、轻工、酿酒、焦化、造纸等行业的工业废水。
1.2 水解酸化池的发展史水解-好氧工艺在推广过程中，全国各地有关部门及行业累计建设了上百座水解-好氧工艺的污水处理厂。
水解酸化1、技术简介水解（酸化）处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。
水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。
水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。
微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。
水解酸化池酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。
从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。
水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。
考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。
混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。
而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。
2、结构酸化水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。
污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。
由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解—产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质；同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥（剩余微生物膜）菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，污泥液态化，重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。
设计计算
（1）、动力学法
水解是水解酸化过程的限制性阶段，颗粒性有机物的水解反应是颗粒性有机物浓度的一级反应，对于连续式无污泥回流的完全混合系统，所需的反应器容积V为：
V=Q(S po-S p)/(K b S p)
式中：Q ——进水流量，m3/h
S po——进水颗粒性有机物浓度，mg/l
S p——出水颗粒性有机物浓度，mg/l
K b——水解速率常数，h-1
K b通过试验确定，对于生活污水K b一般为0.1~0.2h-1
（2）、水力停留时间法
水力停留时间法是一种经验计算方法，反应器容积V为：
V=Qt
式中：Q——进水流量，m3/h
t——水力停留时间，h
水力停留时间根据经验或试验确定，一般城市污水的水解酸化-好氧处理中，t为2~3h；难降解工业污水的水解酸化-好氧处理中，可参照类似或相关工程经验确定，如印染废水可为t8~12h。
（3）、有机负荷法
反应器有效容积可根据处理污水的水量、浓度及容积负荷确定。
V=QS/q
式中：Q——进水流量，m3/h
S——COD浓度，kg/m3
q——容积负荷，kg/（m3·d）
容积负荷需要试验确定，或参照同类污水经验值，一般可取1~3kg/（m3·d）。
