淺談水解酸化工藝
污水處理廠的8萬噸處理單元就有“水解酸化工藝”。8萬噸的生化處理段從配水井開始：配水井→缺氧池（1-2）→厭氧池→好氧池→MBR膜池，其中的厭氧池起著水解酸化的作用。
水解酸化就是有機(jī)物的厭氧消化過程，厭氧消化是指降解有機(jī)物質(zhì)，并產(chǎn)生生物氣體（主要由CH4和CO2組成）。
王凱軍在《厭氧生物技術(shù)——理論與應(yīng)用》中提到，水解酸化就是有機(jī)物的厭氧消化過程；施漢昌等翻譯的《污水生物處理——原理、設(shè)計(jì)與模擬》中進(jìn)一步指出，厭氧消化是指降解有機(jī)物質(zhì)，并產(chǎn)生生物氣體（主要由CH4和CO2組成）的發(fā)酵過程，厭氧消化主要發(fā)生在有機(jī)物豐富，并且氧化還原電位較低（無氧）的場所，包括沼澤、湖泊和溝渠的沉積物中、城市垃圾堆埋場，甚至城市下水道中。
水解酸化是不能截然分開的“水解”和“酸化”兩個(gè)過程。水解（hydrolysis）在化學(xué)上指的是化合物與水進(jìn)行的一類反應(yīng)的總稱。
在廢水生物處理中，水解指的是有機(jī)物作為底物進(jìn)入細(xì)胞前，在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)過程，是將大分子復(fù)雜的非溶解性聚合物轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。大分子有機(jī)物質(zhì)因其分子質(zhì)量巨大，不能透過微生物的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜，就不能為微生物直接利用，也就不能被降解，所以首先在細(xì)胞外酶的作用下產(chǎn)生水解，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑缘男》肿游镔|(zhì)。
水解最為典型的特征是生物反應(yīng)的場所發(fā)生在細(xì)胞外，微生物通過釋放胞外自由酶或鏈接在細(xì)胞外壁上的固定酶來完成生物酶催化氧化反應(yīng)（主要包括大分子物質(zhì)的斷鏈和溶解）。水解過程十分普遍，在自然界的好氧、缺氧或厭氧條件下都能進(jìn)行。
酸化（acidogenesis）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(jī)物底物既作為電子受體（被還原），也是電子供體（被氧化）的生物降解過程。在酸化過程中溶解性有機(jī)物被發(fā)酵細(xì)菌所吸收，通過發(fā)酵降解為簡單有機(jī)物，這一階段溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性有機(jī)酸為主的末端產(chǎn)物，這將是好氧菌生長繁殖的營養(yǎng)底物。
在厭氧條件下的混合微生物系統(tǒng)中，即使嚴(yán)格控制條件，水解和酸化也無法截然分開。這是由于水解是在一種具有水解能力的發(fā)酵菌胞外酶的催化下進(jìn)行的，水解是耗能過程，發(fā)酵菌付出能量進(jìn)行水解是為了獲取能進(jìn)行發(fā)酵的溶解性有機(jī)底物，并通過細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)取得能量，同時(shí)排出代謝物（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；如果酸化使得pH值下降太多時(shí)，則不利于水解的進(jìn)行。
在水解酸化+好氧生物處理工藝中，水解酸化反應(yīng)器要完成水解和酸化兩個(gè)過程，一般控制在不徹底酸化階段，也就是在水解酸化反應(yīng)器中把反應(yīng)控制在產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷階段之前，其工藝優(yōu)點(diǎn)有：
1. 由于水解酸化可以改變原廢水的可生化性，從而減少后續(xù)處理工藝的反應(yīng)時(shí)間和處理能耗；
2. 水解酸化過程可使不溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變成可溶性有機(jī)物進(jìn)行降解，能有效地減少廢棄污泥量；
3. 由于反應(yīng)控制在產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷之前，出水無厭氧發(fā)酵的不良?xì)馕?，可改善處理環(huán)境；
4. 不需要特殊的密閉池體，降低造價(jià)，便于維護(hù)。
針對本次提標(biāo)改造的工藝設(shè)計(jì)，考慮到藥業(yè)廢水屬高濃度難以生物降解的有機(jī)制藥廢水，且該水體經(jīng)過藥廠高強(qiáng)度的生化處理，其B/C比遠(yuǎn)小于0.1，屬于極難生化降解的廢水，但由于水解酸化工藝的優(yōu)勢，所以，提標(biāo)改造的生化段初始階段選擇采用水解酸化工藝。通過水解酸化調(diào)整B/C比，使后續(xù)工藝的生物降解性能得到改善。
水解酸化反應(yīng)器與后續(xù)的好氧生物處理一起聯(lián)合構(gòu)成了水解酸化+好氧生物處理系統(tǒng)，這是由于廢水在經(jīng)水解酸化過程后，原有的大分子及難降解的有機(jī)物被水解為小分子易于生物降解的有機(jī)物，可以顯著提高廢水中溶解性有機(jī)物的比例和BOD5/COD的比值，改善了廢水的可生化降解性能，水解酸化處理后的出水更易于被好氧菌降解。
水解酸化后的好氧生物處理工藝既可以采用活性污泥法，也可以采用生物膜法。
要維持水解酸化反應(yīng)器良好的水解酸化反應(yīng)，應(yīng)根據(jù)水解酸化過程的特點(diǎn)以及相應(yīng)的處理要求，創(chuàng)造適宜的生化條件，從而使水解酸化反應(yīng)器正常、穩(wěn)定地工作。水解酸化對于微生物所需的主要環(huán)境條件：一是適宜的pH值范圍。水解微生物可以在pH值低至3.5和高到10.0的廣闊環(huán)境下生長和繁殖，最佳的pH值范圍為5.5~6.5。生產(chǎn)運(yùn)行中可以通過調(diào)整水解酸化反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷，或向反應(yīng)器投加適量的酸，強(qiáng)行調(diào)節(jié)pH值，使水解維持在最佳的pH值范圍。二是泥齡調(diào)節(jié)。在常規(guī)厭氧條件下混合消化系統(tǒng)中，水解微生物的比增長速率高于甲烷菌的比增長速率，所以維持一個(gè)短污泥齡可以選擇水解酸化優(yōu)勢菌群，減少產(chǎn)甲烷菌的反應(yīng)，以提高水解酸化的效率。以上兩點(diǎn)是今后水解酸化運(yùn)行的關(guān)鍵。
