污水處理知識篇：全面解析水解酸化原理

　　水解在化學上指的是化合物與水進行的一類反應的總稱。

　　1、水解酸化反應機理

　　在廢水處理中，水解指的是有機底物進入細胞之前，在胞外進行的生物化學反應。水解是復雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。他們首先在細菌胞外酶的水解作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)。這一階段最為典型的特征是生物反應的場所發(fā)生在細胞外，微生物通過釋放胞外自由酶或連接在細胞外壁上的固定酶完成生物催化氧化反應（主要包括大分子物質(zhì)的斷鏈和水溶）。

　　酸化則是一類典型的發(fā)酵過程，即產(chǎn)酸發(fā)酵過程。酸化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，即使嚴格地控制條件，水解和酸化也無法截然分開，這是因為水解菌實際上是一種具有水解能力的發(fā)酵細菌，水解是耗能過程，發(fā)酵細菌付出能量進行水解是為了取得能進行發(fā)酵的水溶性底物，并通過胞內(nèi)的生化反應取得能源，同時排出代謝產(chǎn)物(厭氧條件下主要為各種有機酸)。如果廢水中同時存在不溶性和溶解性有機物時，水解和酸化更是不可分割地同時進行。如果酸化使pH值下降太多時，則不利于水解的進行。

　　厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個階段。水解酸化工藝就是將厭氧處理控制在反應時間較短的第一和第二階段，即將不溶性有機物水解為可溶性有機物，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物質(zhì)的過程。

　　2、水解酸化的影響因素

　　a)基質(zhì)的種類和顆粒粒徑

　　基質(zhì)不同，其水解難易亦不同?；|(zhì)的種類對水解酸化過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；對同類型有機物來說，分子量大的要比分子量小的更難水解；從分子結(jié)構(gòu)來說，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，對于顆粒大有機污染物濃度較高的廢水或污泥，先破碎后再進入水解池，加速水解（酸化）速率。

　　b)容積負荷

　　容積負荷是水解過程的重要工藝參數(shù)之一，它反映了進水濃度與停留時間對厭氧過程的綜合影響。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。對于對于城市污水，水解反應可在很短時間內(nèi)完成，容積負荷可取相對較高值；而對于工業(yè)廢水比例較大的的污水，容積負荷需根據(jù)廢水性質(zhì)進行設計。

　　c)配水系統(tǒng)

　　水解池良好運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)應該盡可能地均勻。水解反應器的配水系統(tǒng)是一個關鍵的設計系統(tǒng)，為了使反應器底部進水均勻，有必要采用將進水均勻分配到多個進水點的分配裝置。

　　d)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。出水帶泥，一方面對后續(xù)好氧生化處理的微生物造成毒性，另一方面無法保證水解池的去除效果。