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1、生产实习报告学 院 名 称： 土木与水利工程学院 专 业 班 级： 给排水一班 学 号： 20093924 姓 名： 李京春 指 导 教 师： 胡真虎、董方、苏馈足 实 习 日 期： 2012.7.92012.7.13 水解酸化装置调试运行报告一、工艺及装置简介水解酸化工艺基本原理：作用：减小有机物分子量，产生不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理。水解酸化一种生物氧化方式，在没有外源最终电子受体的条件下，化能异养型微生物细胞对能源有机化合物的氧化与内源的有机化合物的还原相耦合，一般并不发生经包含细胞色素等的电子传递链上的电子传递和电子传递磷酸化，而是通过底物（激酶的底物）水平磷酸化来获得代
2、谢能ATP；能源有机化合物释放的电子一级电子载体NAD（一种转递电子的辅酶），以NADH的形式直接将电子交给内源的有机受体而再生成NAD，同时将后者还原成水解酸化产物（不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理）。细胞中的NAD是有限的，如果作为一级电子载体的辅酶NAD不能得到再生，有效的电子载体就会愈来愈少，脱氢反应就不能持续进行下去了。因此辅酶NAD的再生是生物氧化（包括发酵）继续进行下去的必要条件。水解酸化工艺可以从有机物的厌氧分解过程的分析得出。有机物的厌氧分解一般可以分解为三个阶段，第一阶段是由兼性细菌产生的水解酶类将大分子物质或不溶性物质水解成低分子可溶性的有机物，这一阶段主要是促使
3、有机物增加溶解性。第二阶段为产酸和脱氢阶段。它把水解形成的溶性小分子由产酸菌氧化成为低分子的有机酸等，并合成新的细胞物质。第三阶段是由产甲烷细菌把第二阶段的产物进一步氧化成甲烷、二氧化碳等，并合成新的细胞物质。难降解的有机化合物通常都是一些大分子的有机化合物、纤维素等，这类污染物的降解首先要经过水解过程，而好氧微生物的水解能力很弱，致使有机物降解缓慢。1厌氧生物处理恰恰利用了水解酸化阶段，使一些难降解的物质得到降解。只要适应水解酸化的微生物菌群生成，就可以使一些难降解的物质得到降解。1967年，人们发现氯代烃在厌氧条件下可以脱氯而分解为较易生物降解的中间体。2在水解和酸化阶段，主要微生物为水解
4、菌和产酸菌，他们均为兼性细菌，利用水解菌和产酸菌，将大分子、难降解的有机物降解为小分子有机物，改善废水的可生化性，为后续处理创造有利条件。UASB装置及其工艺简介：UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分
5、离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。升流式厌氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注：以下简称UASB）工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源沼气的一项技术。1971年荷兰瓦格宁根（Wageningen）农业大学拉丁格（Let
6、tinga）教授通过物理结构设计，利用重力场对不同密度物质作用的差异，发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了上流式厌氧污泥床（UASB）反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时，发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，即颗粒污泥（granular sludge）。颗粒污泥的出现，不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展，而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。UASB工艺对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和
7、应用。COD测定装置：具有密封的加热管-500ml,锥形瓶-150ml，酸式滴定管-25ml，恒温定时加热装置。COD测定试剂： 消解液：称取9.8g重铬酸钾。50.0g硫酸铝钾，10.0g钼酸铵，溶解于500ml水中，加入200ml浓硫酸，冷却后移至1000ml容量瓶中，用水稀释至标线。该溶液的重铬酸钾浓度约为0.4mol/L Ag2SO4-H2SO4催化剂：称取8.8g分析纯Ag2SO4，溶解于1000ml的浓硫酸中。 掩蔽剂：称取10.0g分析纯H2SO4，溶解于100ml 10%硫酸中。二、测量方法废水的测定指标：SBR：进出水的COD，进出水的氨氮，PH，DO，SV30活性炭吸附：进
8、出水的COD，进出水的氨氮，PHUASB：进出水的COD，PH，气体成分及其含量，出水VFA测量方法及其原理：COD的测定：（分光光度法）该方法是在重络酸钾-硫酸消解体系中加入助催化剂硫酸钾与钼酸铵。同时密封消解过程是在加压下进行的，因此大大缩减了消解的时间。消解后测定化学需氧量的方法，既可以采用滴定法也可以采用光度法。水样的采集与保存水样采集后，应加入硫酸将PH调至2,以控制微生物活动。样品应尽快分析，必要时应在4。C冷藏保存，并在48h内测定。使用的范围该方法可以测定地表水，生活污水，工业废水（包括高盐废水）的化学需氧量。水样因其化学需氧量值的有高有低，因此在消解时应选择不同浓度的重铬酸钾
9、消解液进行消解。步骤准确吸取3.00水样，置于50ml具密封塞的加热管中，加入1ml掩蔽剂和3ml消化液和5ml催化剂，旋紧密封盖子，依次将消化管插入已经到达165度的COD消解装置恒温体孔中，定时定温进行催化消解工作。当定时器发出呼叫信号时，整个消解过程完毕，将消解管按顺序从装置中取出，冷却后用滴定法测出COD值。将样液转移到150ml锥形瓶中，用20ml蒸馏水分三次冲洗消化管冲洗进入锥形瓶中，加入2-3滴试亚铁灵指示剂用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，溶液颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量，算出COD的值CODcr=（V0-V1）C81000/V2V0 空白消耗硫酸亚
10、铁铵标准溶液用量V1 水样消耗的硫酸亚铁铵标准溶液用量V2 水样的体积（ml）C 硫酸亚铁铵标准溶液浓度（mol/L）8 氧摩尔质量（g/mol）PH的测定按照PH计说明书的要求进行操作，启动仪器，预热10min。PH计校正：依次用上述三种标准溶液校正仪器。将电极和塑料杯用水冲洗干净后，再用标准缓冲溶液冲洗2-3次，用滤纸吸干。注入70mL标准溶液于塑料杯中，插入电极，校正仪器刻度。样品的测定：小心移开校正液，先用水冲洗电极。在样品中插入电极，测定样品的PH，测完后将电极和塑料杯冲洗干净。VFA的测定按照气相色谱仪的操作要求进行操作，依次打开氮气、空气和氢气源，启动仪器，预热30min。仪器工
11、作条件如下：FID检测器，检测器和汽化室温度均为250，柱室采用程序升温，初始温度为120，停留3min后以10/min的速度升至180，并在该温度下停留2min，载气使用空气、氮气和氢气。水样的处理：用7mL离心管取适量反应器出水水样，在1400r/min下离心10min后，取上清液加入等量甲酸酸化，然后经0.45m微孔滤膜过滤。样品的测定：用10m进样器取1L水样按照仪器的操作要求进行样品的测定。甲烷含量的测定利用气相色谱仪分析产气中的甲烷含量，仪器工作条件如下：TCD检测器，检测器温度60，汽化室60，柱室温度40，桥流90mA，高压氩作载气。三、实验结果记录及分析标准气体实验结果：样品
12、的实验结果记录：VFA结果记录：COD滴定：（PH=7.0）空白：Vo=2.60 V=9.50 V=6.9进水: Vo =3.11 V=10.85 V=7.74出水：Vo =1.00 V=7.20 V=6.20气体含量：样品：前峰142 后峰400 标样：前峰1440 后峰335COD滴定：（PH=7.11）进水3520 出水125空白：Vo=12.95 V=19.82 V=6.87进水: Vo =8.25 V=13.80 V=5.55出水：Vo =2.70 V=9.10 V=6.40气体含量：样品：前峰494 后峰339 标样：前峰1374后峰317COD滴定：（PH=7.14）空白：Vo=
13、9.47 V=15.01 V=5.54进水: Vo =4.52 V=9.47 V=4.95出水：Vo =15.01 V=20.09 V=5.08气体含量：样品：前峰336 后峰603 标样：前峰1819后峰412COD滴定：（PH=7.12）空白：Vo=10.70 V=16.20 V=5.50进水: Vo =8.10 V=12.90 V=4.80出水：Vo =13.00 V=17.70 V=4.70气体含量：样品：前峰336 后峰603 标样：前峰1819后峰412四、结论水解酸化法的主要优点如下。（1） 水解酸化工艺能将污水中大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物。小分
14、子有机物易通过细胞膜进入菌体内进行生化代谢，使后续的好氧单元或厌氧单元以较少的能耗和较短的停留时间得到处理。（2） 停留时间短，占地面积小，工程投资少。水解酸化工艺停留时间一般在310h不等，要根据污水的温度和污水中有机物的可生化性而定。在污水处理工程中常把调节池用，节约占地，减少工程投资。（3） 抗冲击负荷，防止好氧工段的污泥膨胀。（4） 具有脱磷除氮作用，同时节约能耗。然而，水解酸化工艺只是利用兼性厌氧菌对有机物进行初级分解，后续必须通过厌氧甲烷发酵和好氧处理才能使有机物矿化稳定。水解酸化CODCr的去除率也较低，一般情况下COD的去除率在30%40%之间。AB法利用活性污泥的吸附性能，C
15、OD的去除率可达50%60%之间。 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。 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
16、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。 一、厌氧生化处理的概述 废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。 厌氧生化处理过程：高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。 1、水解阶段 水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。 2、发酵（或酸化）阶段 发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体
17、的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。 3、产乙酸阶段 在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。 4、甲烷阶段 这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。 二、水解酸化分析 高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利
18、用。水解过程通常较缓慢，多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。 酸化阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。 水解阶段是大分子有机物降解的必经过程，大分子有机想要被微生物所利用，必须先水解为小分子有机物，这样才能进入细菌细胞内进一步降解。酸化阶段是有机
19、物降解的提速过程，因为它将水解后的小分子有机进一步转化为简单的化合物并分泌到细胞外。这也是为何在实际的工业废水处理工程中，水解酸化往往作为预处理单元的原因。 两点普遍认同的作用： 1、提高废水可生化性：能将大分子有机物转化为小分子。 2、去除废水中的COD：既然是异养型微生物细菌，那么就必须从环境中汲取养分，所以必定有部分有机物降解合成自身细胞。五、个人总结水解酸化主要用于有机物浓度较高、SS较高的污水处理工艺，是一个比较重要的工艺。如果后级接入UASB工艺，可以大大提高UASB的容积负荷，提高去除效率。水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开，
20、一端加入H+，一端加入-OH，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链，提高污水的可生化性。水中SS高时，水解菌通过胞外粘膜将其捕捉，用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢，不完全的代谢可以使SS成为溶解性有机物，出水就变的清澈了。这其间水解菌是利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式。但是COD在表象上是不一定有变化的，这要根据你在设计时选择的参数和污水中有机物的性质共同确定的，长期的运行控制可以让菌种产生诱导酶定向处理有机物，这也就是调试阶段工艺控制好以后，处理效果会逐步提高的原因之一。水解工艺并不是简单的，设计时要考虑污水中有机物的性质，确定水解的工艺设计，水解停
21、留时间、搅拌方式、循环方式、污泥回流方式、设计负荷、出水酸化度、污泥消解能力、后级配套工艺（UASB或接触氧化）。2 w2 a- I* 1 I, , 6 u 有人提到水解后COD不降反升，可能有以下原因：一是复杂有机物在COD检测中不能显示出来，但是水解后就可能显示COD；另一种可能是调试时，运行参数控制不准确，造成水解菌胶团上升随出水流失；再一可能是没有考虑有机物的生物毒性浓度和系统的生物忍耐性，造成菌种中毒流失，流失的菌胶团在出水检测中显示COD增高，这就要求调试时加强生物相的观察和记录对比。六、参考文献1 李权龙,袁东星. 碳纳米管作为吸附剂在环境分析中的应用a. 第二届全国环境化学学术报告会论文集c, 2004 .2 王凯军UASB工艺的理论与工程实践 中国环境科学出版社 20003 谭万春UASB工艺及工程实例 机械工业出版社2009年04月4严煦世范瑾初 给水工程 中国建筑工业出版社5李圭白，张杰 水质工程学 6吴俊奇 水处理实验技术（第三版）（含光盘）
