UC水解工藝包在工業(yè)園區(qū)集中處置污水中的應用
摘 要 總結(jié)水解酸化的基本原理和影響因素，介紹泓濟環(huán)保開發(fā)的UC水解工藝包的結(jié)構(gòu)及特點，并結(jié)合工程實例論證了UC水解工藝包在工業(yè)園區(qū)集中處置污水中應用的可行性。UC水解工藝包可有效提升污水的可生化性，并去除一定的COD和SS。
關鍵詞 工業(yè)園區(qū)污水水解酸化 UC水解工藝包
工業(yè)園區(qū)作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要載體與助推器，已逐漸成為我國工業(yè)發(fā)展的主要模式之一。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9000多個。據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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注。不同于城鎮(zhèn)污水處理廠的污水，由于工業(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工藝處理后往往難以達到一級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 水解酸化概述
1.1水解酸化的原理及意義
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，如圖1的第一階段和第二階段：
圖1 水解酸化原理圖
水解反應是有機底物進入細胞之前，胞外進行的生物化學反應，是復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]。酸化則即產(chǎn)酸發(fā)酵過程，是有機底物，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物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)酸為主的末端產(chǎn)物。
水解酸化是一種介于好氧和厭氧處理法之間的方法，和其它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。
1.2水解酸化的影響因素
1.2.1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)，在相同反應條件下，水解的速率呈現(xiàn)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。
1.2.2容積負荷
對于水解反應器，容積負荷設計取值較低，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COD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，容積負荷應取相對較低值。
1.2.3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裝置中均勻分配。
1.2.4上升流速
為確保水解反應器中泥水的充分接觸及出水水質(zhì)，水解池的上升流速應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，從而導致了去除效果較差。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)無法保證充分的效果。
2 UC水解工藝包概述
2.1結(jié)構(gòu)簡述
上海泓濟環(huán)�？萍脊煞萦邢薰�(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)，基于上流式復合型生長的水解酸化反應器開發(fā)了UC水解工藝包(上流式耦合水解反應器)。UC水解反應器自上而下依次為出水區(qū)、配水區(qū)、沉淀耦合反應區(qū)、污泥反應區(qū)、布水區(qū)，具體工藝結(jié)構(gòu)見圖2。污水收集后，由配水區(qū)的點對點布水器均勻的分配到池底的布水區(qū)，再經(jīng)反應區(qū)處理后排出。配水自上而下也是與傳統(tǒng)的水解反應工藝中污水直接排入池底，再向上反應不同。通過大量的工程案例驗證表明，這一設計能徹底解決傳統(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2UC水解工藝包結(jié)構(gòu)圖
UC水解工藝包結(jié)構(gòu)的設計特點主要有：
1)點對點布水器一方面能夠保證水解反應器均勻布水，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極好的水力攪拌作用，有助于提升生化反應的傳質(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)設置在沉淀耦合反應區(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，可生物降解性較好。故經(jīng)過UC水解工藝包處理后可以提升原污水的可生化性，減少后續(xù)反應的時間和處理能耗。
2) 不需要密閉的池，不需要攪拌器，不需要水、氣、固三相分離器，降低了造價和便于維護。整個工藝包除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。
2.3UC水解工藝包和傳統(tǒng)推流式水解酸化池的比較
目前在工程設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)，下表對兩種方式的水解反應器進行比較分析：
表1水解工藝比較
根據(jù)對2個比選方案的定性及定量比較結(jié)果來看，UC水解工藝占有明顯優(yōu)勢，是適合工程應用的水解酸化技術(shù)。
3 工程實例
泓濟公司在諸多市政污水、園區(qū)污水處理工程中使用了UC水解工藝包，通過其實際運行數(shù)據(jù)可知，污水經(jīng)過沉砂池處理后進入UC水解，可以明顯提高污水的可生化性，即提高污水的B/C，同時UC水解工藝包對COD及SS有一定的去除能力。
某工業(yè)園區(qū)污水集中處置工程設計規(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GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中規(guī)定的一級A標準。
3.1UC水解單元設計參數(shù)
1)變化系數(shù)：1.35
2)停留時間：8h
3)水力負荷：1.01m3/m2.h
3.2UC水解單元運行結(jié)果
在UC水解穩(wěn)定運行一年后，連續(xù)七天對進入水解單元的污水進行監(jiān)測，得到如下水質(zhì)數(shù)據(jù)：
表2平均進水水質(zhì)表
從進水水質(zhì)表可以看出，廢水的B/C比約為0.29，生化性較差。
3.2.1COD、SS去除情況
在UC水解穩(wěn)定運行一年后，連續(xù)七天監(jiān)測進入UC水解前和經(jīng)過UC水解處理后的水質(zhì)，對COD值和SS值進行檢測，得出以下結(jié)果：
圖3UC水解對污染物去除率
從圖3中可知，UC水解單元對COD及SS有一定的去除率，COD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COD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)七天監(jiān)測進入UC水解前和經(jīng)過UC水解處理后的水質(zhì)，對COD值和BOD值進行檢測，得出以下結(jié)果：
圖4UC水解對B/C的提升
從圖4中可知，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，導致廢水生化性差。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。
4 結(jié)論
綜上所述，水解酸化工藝作為一種工業(yè)園區(qū)污水的預處理工藝具有得天獨厚的優(yōu)勢，泓濟公司自主研發(fā)的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水解工藝包還可以去除部分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。
參考文獻
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