程锦，张国珍，武福平，李世勇，马凯，王宏伟

(兰州交通大学 环境与市政工程学院，甘肃 兰州 730070)

在西北干旱半干旱地区,降水时间及降水量少,水资源缺乏[1]。西北农村地区经济发展落后，绝大部分没有建设污水收集管道系统及污水处理设施[2]，导致污水直接排放。一方面浪费了水资源，特别是污水中的氮磷等有利于植物生长的营养;另一方面各种污染物随污水入河流，污染了地下水，地表水等各种饮用水水源[3]。因此，选择一种对于有机污染物去除效果好，对氮磷去除效果相对差，建设成本低，不需要维护或对操作管理人员技术要求低的处理工艺，一方面保留农村生活污水中的氮磷等营养元素，减少氮磷肥料的使用;另一方面防止因直接排放导致的地下水、地表水等各种饮用水水源的污染。

水解酸化作为厌氧处理的第1阶段和第2阶段，其作用是能够去除污水中一定量的有机污染物，悬浮物，而对污水中的氮磷基本上不去除或者去除量少。水解酸化池作为预处理单元具有易操作维护，减少反应器容积来降低成本，对有机污染物、悬浮物有一定的去除效果，对氮磷去除差等特点[4]。

1 实验部分

1.1 实验用水和接种污泥

实验用水取自校园污水。实验接种污泥取自某啤酒厂厌氧污泥。

1.2 实验装置与流程

图1是高效水解酸化池+水平潜流人工湿地装置示意图。其中水解酸化池由有机玻璃制成，长宽高为0.5 m×0.12 m×0.42 m，设计水深为0.38 m; 水解酸化池内设置异波折板，折板长为0.12 m，宽为0.05 m，厚为0.01 m，折板间的角度为90 ℃。池内装填组合填料。

图1 高效水解酸化池+水平潜流人工湿地结构示意Fig.1 Diagram of high-efficiency hydrolytic acidification tank and horizontal subsurface flow constructed wetland

进水为校园污水，采用连续进水方式，污水通过蠕动泵进入到水解酸化池内，然后水解酸化池的出水进入到调节池中，调节池中的水为后续水平潜流人工湿地的进水。水解酸化池的处理水量为50 L/d， 分别调整水力停留时间为12,18,24 h，确定最优的对有机污染物去除效果好，对氮磷去除效果差的水力停留时间。测定水解酸化池进水以及出水的有机污染物、氨氮、总氮和总磷的浓度。

2 结果与讨论

水解酸化池对于进水中各种污染物的处理效果取决于污水在人工湿地的停留时间。一方面污水中的污染物在人工湿地中所停留的时间越大越有利于污水中污染物的去除，但是过长会造成人工湿地造价成本的升高。另一方面停留时间太短不利于污水中污染物的去除，进而对后续工艺处理单元造成一定的影响[5]。

2.1 不同水力停留时间下水解酸化池对污水中CODcr的去除

如图2表示的是水解酸化池在水力停留时间为12，18，24 h对于生活污水中有机污染物的去除变化过程，其中横坐标时间表示各阶段稳定运行期间10 d 为1周期测定所得到的数据(下同)。

图2 水解酸化池在不同水力停留时间下CODcr的变化Fig.2 Changes of CODcr in hydrolysis acidification tank under different gydraulic retention time

由图2可知，污水经过水解酸化池处理后，水力停留时间为12 h相对应的有机污染物去除率在26.79%～40.61%的范围内变化，相对应的平均去除率34.59%；水力停留时间为18 h对应的有机污染物去除率在42.55%～47.76%的范围内变化，相对应的平均去除率为45.00%；水力停留时间为24 h 相对应的有机污染物去除率在 55.08%～62.66%的范围内变化，相对应的平均去除率为58.89%。随着水力停留时间的延长，水解酸化池对有机污染物的去除率趋于上升，平均去除率从34.59%上升到58.89%。水解酸化池对有机污染物的去除率与水力停留时间呈正相关[6-7]。一方面由于水解酸化池内微生物通过新陈代谢摄取有机物，使得污水中有机物的含量下降；另一方面是因为随着水力停留时间的延长，生活污水中的污染物与水解酸化池微生物接触时间也越长。

2.2 不同水力停留时间下水解酸化池对污水中氨氮的去除

如图3表示的是在水力停留时间分别为12，18，24 h，水解酸化池对于生活污水中氨氮的去除变化过程。

由图3可知，污水经过水解酸化池处理后，水力停留时间为12 h相对应的氨氮增长率在3.60%～7.29%的范围内变化，相对应的平均增长率5.63%；水力停留时间为18 h对应的氨氮增长率在8.05%～12.23%的范围内变化，相对应的平均增长率为9.65%；水力停留时间为24 h相对应的氨氮增长率在16.63%～27.94%的范围内变化，相对应的平均增长率为21.56%。随着水力停留时间延长，水解酸化池系统对氨氮的增长率趋于上升，平均增长率从5.63%上升到21.56%。水解酸化池对氨氮的增长率与水力停留时间成正相关。一方面污水中的有机氮发生厌氧氨化反应，使有机氮转化为氨氮的量大于污泥的吸附和微生物同化的量，导致出水氨氮浓度高于进水氨氮浓度；另一方面由于系统内为缺氧环境，硝化细菌的硝化作用受到抑制，从而使氨氮无法转化为硝氮和亚硝氮，致使出水中氨氮的浓度增加[8-9]。

图3 水解酸化池在不同水力停留时间下NH4-N的变化Fig.3 Changes of NH4-N in hydrolysis acidification tank under different hydraulic retention time

2.3 不同水力停留时间下水解酸化池对污水中TN(总氮)的去除

如图4表示的是在水力停留时间分别为12，18，24 h，水解酸化池对于生活污水中总氮的去除变化过程。

图4 水解酸化池在不同水力停留时间下TN的变化Fig.4 Changes of TN in hydrolysis acidification tank under different hydraulic retention time

由图4可知，污水经过水解酸化池处理后，水力停留时间为12 h相对应的总氮去除率在2.05%～13.11%的范围内变化，相对应的平均去除率6.50%；水力停留时间为18 h对应的总氮去除率在7.22%～16.55%的范围内变化，相对应的平均去除率为11.43%；水力停留时间为24 h相对应的总氮去除率在8.67%～19.62%的范围内变化，相对应的平均去除率为14.51%。随着 HRT 延长，水解酸化池对总氮的去除率趋于上升，平均去除率6.50%上升到14.51%,但去除效果较差[10]。一方面是由于水解酸化池内微生物自身蛋白质转化导致总氮有所下降；另一方面由于污水中少量硝氮在反硝化细菌的作用下转化为氮气使得总氮的增长率增加。

2.4 不同水力停留时间下水解酸化池对污水中TP(总磷)的去除

如图5表示的是在水力停留时间分别为12，18，24 h，水解酸化池对于生活污水中总磷的去除变化过程。

图5 水解酸化池在不同水力停留时间下TP的变化Fig.5 Changes of TP in hydrolysis acidification tank under different hydraulic retention time

由图5可知，污水经过水解酸化池处理后，水力停留时间为12 h相对应的总磷去除率在 11.18%～16.23%的范围内变化，相对应的平均去除率12.7%；水力停留时间为18 h对应的总磷去除率在16.35%～24.05%的范围内变化，相对应的平均去除率为20.48%；水力停留时间为24 h相对应的总磷去除率在20.51%～30.07%的范围内变化，相对应的平均去除率为25.00%。随着水力停留时间的延长，总磷的平均去除率随之增加，污水中的污染物与摄磷微生物接触的时间增长，其生长代谢作用所吸收转化的磷素含量增加。

3 结论

(1)水解酸化池对污水中污染物的去除效果取决于水力停留时间的长短，有机污染物、总氮、总磷的平均去除率与水力停留时间呈正相关。其中总氮、总磷的平均去除率随着水力停留时间延长上升缓慢，平均去除率较低。氨氮的平均增长率随着水力停留时间的延长而增加，上升缓慢，平均增长率较低。

(2)水解酸化池作为预处理单元，能更大程度的去除有机污染物，而对总氮、总磷的去除率较低。出水中的氨氮比进水中的氨氮含量高，即氨氮的去除率为负。