全国服务热线01. 水解(酸化)的概念
在化学中，水解是指化合物与水之间的一种反应。例如，酯类水解生成醇类和有机酸。在废水的生物处理中，水解是指有机物(基质)进入细胞之前在细胞外发生的生化反应。这一阶段典型的特征是生物反应发生在细胞外。微生物通过释放与细胞外壁相连的胞外游离酶或固定酶(主要包括断链和大分子物质的水溶性)来完成生物催化氧化反应。研究表明，自然界中的许多物质(如蛋白质、糖、脂肪等)在好氧、缺氧或厌氧条件下都能顺利水解。
酸化是一种典型的发酵过程。这一阶段的基本特征是微生物的代谢产物主要是各种有机酸(如乙酸、丙酸、低酸等)。水解菌实际上是一种具有水解能力的发酵菌。水解是一个消耗能量的过程。发酵菌支付能量进行水解的目的是获得可发酵的水溶性底物，通过胞内生化反应获得能量，消除代谢产物(主要是厌氧条件下的各种有机酸)。在实际工程中，希望将制酸过程控制在更小范围内。因为当pH值因酸化降低太多时，不利于水解。
02. 水解(酸化)和厌氧消化的区别
原则上水解(酸化)是厌氧消化的一、二阶段，但水解(酸化)过程与厌氧消化的目的不同，所以处理方法不同。水解(酸化)系统的目的主要是将原水中的非溶解性有机物转化为溶解性有机物，特别是工业废水处理，主要是将难降解物质转化为易生物降解物质，从而提高废水的可生物降解性，以便于后续的好氧生物处理。考虑到后续好氧处理的能耗，水解(酸化)法主要用于低浓度难处理废水的预处理。在混合厌氧消化系统中，水解酸化与整个消化过程在一个反应器中有机结合。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。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与产甲烷段分开，形成各自的环境。同时，生酸相也对生成的酸的形式有要求(主要是醋酸)。此外，如果废水中含有高浓度的硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盆和亚硫酸盐，这些物质及其转化产物不仅对甲烷苗有毒，而且影响沼气质量，而且在产酸阶段就被去除。
因此，虽然水解(酸化)好氧处理过程中的水解(酸化)阶段，两阶段厌氧发酵过程中的产酸阶段和混合厌氧消化过程中的产酸阶段都产生有机酸，由于处理目的的不同，它们各自的操作环境和条件存在明显的差异，主要表现在以下几个方面:
(1)不同
在混合厌氧消化系统中，由于完成水解酸化的微生物与产甲烷的微生物在同一反应器中，整个反应器的氧化还原电位EH的控制须首先满足对EH有严格要求的产甲烷菌，一般小于300mV。系统中的水解(酸化)微生物也在这个潜在值下工作。在两相厌氧消化系统中，产酸相氧化还原电位一般控制在100mV ~ 300mV之间。研究表明，水解(酸化)好氧处理工艺中的水解(酸化)段是典型的兼性工艺。只要EH控制在+ 50mV以下，流程就可以顺利进行。
(2) pH值不同
在混合厌氧消化系统中，消化液的pH值控制在产甲烷菌的pH范围内，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。pH降低时，虽然产酸速率增加，但有机酸的形态会发生变化，丙酸的相对含量会增加，丙酸对后续甲烷相产甲烷菌有强烈的压制作用。对于水解(酸化)-好氧处理系统，由于后续处理是好氧氧化，对丙酸没有压制作用。因此，控制的pH范围也宽，因此可以获得较高的水解(酸化)率。pH值一般保持在5.5-6.5之间。
(3)不同的温度
三种工艺的温度控制也是不同的。一般情况下，混合厌氧消化系统和两相厌氧消化系统的温度都是严格控制的，无论是中温消化(30-35oc)还是高温消化(50-55oc)。然而，水解(酸化)好氧处理工艺中的水解(酸化)段对工作温度没有特殊要求。通常在室温下操作，也能获得满意的水解(酸化)效果。
03. 影响水解(酸化)过程的主要因素
(1)矩阵的类型和形式
基质的类型和形式对水解(酸化)过程的速率有重要的影响。在相同的操作条件下，多糖、蛋白质和脂肪的水解速率依次降低。对于相似的有机物，分子量越大，水解越困难，对应槽的水解速率越小。例如，就糖而言，双糖比三聚体更容易水解;低聚糖比高聚糖更易水解。从分子结构上看，直链比支链更容易水解;支链比环更容易水解;单环化合物比杂环或多环化合物更容易水解。
(2)水解物的PH值
水解产物的pH值主要影响水解速率、水解(酸化)产物以及污泥的形态结构。大量的研究结果表明，水解(酸化)微生物对pH值的变化具有很强的适应性。水解过程在pH值为3.5-10.0范围内均能顺利进行，但pH值为5.5-6.5。当pH向酸性或碱性方向移动时，水解速率会降低。水解液的pH值也影响水解液的种类和含量。
(3)液压停留时间
水力停留时间(HRT)是水解反应器运行控制的重要参数之一。它对反应堆的影响随反应堆的功能而变化。对于单独水解反应器，水力停留时间越长，水解物料与被水解微生物的接触时间越长，水解效率越高。一般3 - 4个小时。
(4)温度
水解反应是一种典型的生物逆反应。因此，温度变化对水解反应的影响符合一般的生物反应规律，即在一定范围内，温度越高，水解反应速率越大。然而，研究表明，当温度变化在10 ~ 20 OC之间时，水解反应速率变化不大，说明水解微生物对低温变化的适应性强。
(5)粒子的大小
粒度是影响颗粒状有机物水解(酸化)速率的重要因素之一，粒度越大，有机物的单位重量比表面积越小。水解速率越小。由于颗粒有机物的粒径对水解效率有很大的影响，有研究认为，颗粒有机物浓度较高的废水或污泥可通过泵或研磨机破碎后再进入水解反应器，从而降低污染物的粒径，加快水解反应。
04. 水解酸化罐功能
(1)可用于反硝化、反硝化。
(2)可提高生化性能，提高后续好氧生化效果。
(3)目前生活污水中含有越来越多的化学合成材料(表面活性剂等)。水解酸化有利于该材料的降解。
