銳意自控|分析與總結(jié)**式厭氧污泥床反應(yīng)器的調(diào)制

時(shí)間：2018-08-09作者：湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司瀏覽：153

　　UASB法由荷蘭Lettinga教授于1977年發(fā)明，與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。UASB法具有不少優(yōu)點(diǎn)，但該法一般不適用于處理含高濃度懸浮固體的廢水。近年來，國內(nèi)對其設(shè)計(jì)研究及工程應(yīng)用增多，技術(shù)發(fā)展亦較快。

　　1、UASB反應(yīng)器的反應(yīng)原理

　　UASB反應(yīng)器可分為兩個區(qū)域，反應(yīng)區(qū)和氣、液、固三相分離區(qū)。在反應(yīng)區(qū)下部，是由沉淀性能良好的污泥（顆粒污泥或絮狀污泥），形成厭氧污泥床。

　　當(dāng)廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器后，由于水的向**動和產(chǎn)生的大量氣體上升形成了良好的自然攪拌作用，并使一部分污泥在反應(yīng)區(qū)的污泥床上方形成相對稀薄的污泥懸浮層。

　　懸浮液進(jìn)入分離區(qū)后，氣體首**入集氣室被分離，含有懸浮液的廢水進(jìn)入分離區(qū)的沉降室，由于氣體已被分離，在沉降室擾動很小，污泥在此沉降，由斜面返回反應(yīng)區(qū)。

　　在廢水的厭氧生物處理過程中，廢水中的**物經(jīng)大量微生物的共同作用，被較終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。在此過程中，不同的微生物的代謝過程相互影響、制約，形成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，此生態(tài)系統(tǒng)在UASB反應(yīng)系統(tǒng)中直觀表現(xiàn)為顆粒污泥，它們的厭氧降解過程可分為四個階段：

　　(1)水解階段，微生物利用酶將大分子切割成小分子；

　　(2)發(fā)酵（或酸化）階段，小分子**物被發(fā)酵菌利用，在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為簡單的化合物，這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨和硫化氫等；

　　(3)產(chǎn)乙酸階段，此階段中上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸等物質(zhì)；

　　(4)產(chǎn)甲烷階段，在此階段乙酸、氫氣、碳酸等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳。上述四個階段的進(jìn)行，大分子**物被轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，水質(zhì)變好，同時(shí)微生物得到了生長。

　　2、UASB反應(yīng)器運(yùn)行的三個重要前提

　　(1)反應(yīng)器內(nèi)形成沉淀性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥。

　　(2)由于產(chǎn)氣和進(jìn)水均勻分布所形成的良好自然攪拌作用。

　　(3)合理的三相分離器使沉淀性能良好污泥能保留在反應(yīng)區(qū)內(nèi)。

　　3、UASB反應(yīng)器啟動運(yùn)行的五個階段

　　(1)**階段：啟動前的準(zhǔn)備

　　UASB投入運(yùn)行前必須進(jìn)行充分實(shí)驗(yàn)和氣密性實(shí)驗(yàn)，充分實(shí)驗(yàn)要求無漏水現(xiàn)象。氣密性實(shí)驗(yàn)要求池內(nèi)加壓到350mm水柱，穩(wěn)定15分鐘后，壓力降小于10mm水柱。而且在厭氧污泥培養(yǎng)和馴化之前使用氮?dú)獯祾摺?

　　(2)*二階段：啟動運(yùn)行初始階段

　　選用接種污泥

　　①選用顆粒污泥或污水廠污泥消化池的消化污泥接種。

　　②選用同類廢水同一溫度范圍的（中溫污泥）種污泥。

　?、厶砑硬糠诸w粒污泥或破碎的顆粒污泥，也可提高顆粒化過程。

　　④也可以從**下水道及污水集積處等處于厭氧環(huán)境下的淤污泥。甚至還可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥進(jìn)行轉(zhuǎn)性培養(yǎng)，但培養(yǎng)時(shí)間相當(dāng)長。

　　⑤牛糞和各類糞肥也可以用于接種污泥，但各類污泥中均不應(yīng)當(dāng)有太多的砂子。

　　接種污泥方法：接種污泥量、接種污泥的濃度

　?、俜椒ǎ簩⒑?0%的接種污泥加水?dāng)嚢韬螅梦勰啾镁鶆虻妮斎氲経ASB反應(yīng)池各布泥點(diǎn)。

　?、诮臃N污泥量：接種污泥量為UASB反應(yīng)器的有效容積的30%~50%，較少15%，一般為30%。接種污泥的填充量不**過UASB反應(yīng)器的有效容積的60%。

　?、劢臃N污泥的濃度：初啟動時(shí)，稠型污泥的接種量為20~30kgVSS/m3，濃度小于40kgTSS/m3的稀消化污泥接種量可以略小些。

　　接種污泥時(shí)的水質(zhì)

　?、倥渲频蜐舛鹊膹U水有利于顆粒污泥的形成，但濃度也應(yīng)當(dāng)足夠維持良好的細(xì)菌生長條件，因此，初始配水較低COD濃度為1000毫克/升，然后逐步提高**負(fù)荷直到可降解的COD去除率達(dá)到80%為止。

　?、诋?dāng)進(jìn)水COD濃度高時(shí)，可采用出水循環(huán)或稀釋水進(jìn)水,出水循環(huán)回流比為30~50%，調(diào)節(jié)到適宜的COD濃度值。

　　(3)*三階段：初始運(yùn)行階段(預(yù)計(jì)45天)

　　初始階段是指反應(yīng)器負(fù)荷**2kgCOD/m3?d的運(yùn)行階段，此階段反應(yīng)器的負(fù)荷由0.1kgCOD/m3?d開始，內(nèi)循環(huán)一個周期后，逐步分多次提升到2kgCOD/m3?d。

　　提升COD濃度標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)可生物降解的COD去除率達(dá)到80%后方可提高，直到達(dá)2kgCOD/m3?d為初始階段。

　　在這段運(yùn)行中，有少量的非常細(xì)小的分散污泥帶出，其主要原因是水的**速度和逐漸產(chǎn)生的少量沼氣。

　　初始運(yùn)行階段，每日測定進(jìn)/出水流量、pH、COD、ALK、VFA、SS等項(xiàng)目，經(jīng)測定結(jié)果判斷，若出水VFA＜3mmol/L，VFA/ALK=0.3以下，表示UASB系統(tǒng)運(yùn)行正常。

　　(4)*四階段：反應(yīng)器**負(fù)荷提升階段(預(yù)計(jì)45天)

　　此階段的反應(yīng)負(fù)荷由2kgCOD/m3?d開始，每次0.1kgCOD/m3?d**負(fù)荷提升，也可以每次負(fù)荷增加20%，每次操作所需時(shí)間長短不同，有時(shí)可長達(dá)兩周，有時(shí)僅幾天，經(jīng)過多次重復(fù)操作可達(dá)到4.9kgCOD/m3?d的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

　　但提升**負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測項(xiàng)目判斷運(yùn)行正常的方法同初始運(yùn)行階段。

　　在這段運(yùn)行中，由于提升水量大，COD濃度高，產(chǎn)氣量和**速度的增加引起污泥膨脹，污泥量帶出量多，大多為細(xì)小非分散的污泥或部分絮狀污泥。這種污泥的帶出，有利于顆?；勰嗟男纬?。

　　(5)*五階段：穩(wěn)定運(yùn)行階段(預(yù)計(jì)30天)

　　這一階段是指反應(yīng)器的**負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)4.9kgCOD/m3?d，以后的穩(wěn)定運(yùn)行階段。在這段的運(yùn)行中，pH值、溫度、**負(fù)荷、VFA、ALK等各項(xiàng)操作參數(shù)嚴(yán)格控制，逐步形成顆粒污泥。

　　注：

　?、僮猿跏茧A段開始，每日監(jiān)測項(xiàng)目一次，進(jìn)、出水pH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。

　?、诟鶕?jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、及時(shí)調(diào)整進(jìn)水量、濃度、保持穩(wěn)定運(yùn)行。

　　4、UASB反應(yīng)器調(diào)試運(yùn)行控制工藝參數(shù)

　　(1)溫度

　　35±2℃，指反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)液的溫度，高出細(xì)菌的生長溫度的上限，將導(dǎo)致細(xì)菌死亡。當(dāng)溫度下降并**溫度范圍的下**，從整體上講，細(xì)菌不會死亡，而只是逐漸停止或減弱代謝活動，菌種處于休眠狀態(tài)。

　　(2)pH值

　　pH值范圍為6.8~7.8，較佳pH值范圍為6.8~7.2。pH值范圍是指UASB反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)區(qū)的pH，而不是進(jìn)液的pH。因?yàn)閺U水進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，生物化學(xué)過程和稀釋作用可以迅速改變進(jìn)液的pH值。對pH值改變較大的影響因素是酸的形成，特別是乙酸的形成。

　　因此含有大量溶解性碳水化合物（如糖、淀粉）等廢水進(jìn)入反應(yīng)器后pH將迅速降低。而乙酸化的廢水進(jìn)入反應(yīng)器后pH將上升。對于含大量蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水，由于氨的形成，pH會略有上升。對不同的廢水可選擇不同的進(jìn)液pH值。

　　(3)出水VFA的濃度與組成

　　因?yàn)閂FA的去除程度可以直接反映出反應(yīng)器運(yùn)行的狀況，在正常情況下，底物由酸化菌轉(zhuǎn)化為VFA，VFA可被甲烷菌轉(zhuǎn)化甲烷，因此甲烷菌活躍時(shí)，出水VFA濃度較低，當(dāng)出水VFA濃度**3mmol/L（或200mg乙酸/L）時(shí)，反應(yīng)器運(yùn)行狀態(tài)較為良好。

　　(4)營養(yǎng)物與微量元素

　　主要營養(yǎng)物氮、磷、鉀和硫等以及其他的生長必須的微量元素。例如（Fe、Ni、Co）應(yīng)當(dāng)滿足微生物生長的需要。一般N和P的要求大約為CODBD：N：P=（350~500）：5：1，但由于發(fā)酵產(chǎn)酸菌的生長速率大大**甲烷菌，因此較為精確的估算應(yīng)當(dāng)是CODBD：N：P：S=（50/Y）：5：1，其中Y為細(xì)胞產(chǎn)率，對于發(fā)酵產(chǎn)酸菌Y=0.15；對于產(chǎn)甲烷菌Y=0.03，此外甲烷菌細(xì)胞組成中有較高濃度的鐵、鎳和鈷。

　　(5)抑制物性化合物

　　抑制物性化合物應(yīng)當(dāng)**抑制濃度或應(yīng)給于污泥足夠的馴化時(shí)間。如：氨氮、無機(jī)硫化物、鹽類、重金屬、非極性**化合物（揮發(fā)性脂肪酸）等，在運(yùn)行中都要根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行判斷，及時(shí)調(diào)整處理。

　　5、UASB反應(yīng)器啟動的注意事項(xiàng)

　　UASB厭氧反應(yīng)器啟動分為初次啟動和二次啟動。初次啟動指用顆粒污泥以外的其它污泥作為種泥啟動的一個UASB厭氧反應(yīng)器的啟動過程。二次啟動是指使用顆粒污泥作為種泥對UASB厭氧反應(yīng)器的啟動過程。

　　(1)UASB初次啟動過程注意事項(xiàng)

　?、賹Τ跗趩覷ASB目標(biāo)要明確。對UASB（**階段）啟動初期，不要追求反應(yīng)器的處理效率和出水質(zhì)量。初期的目標(biāo)是使反應(yīng)器逐漸進(jìn)入“工作”狀態(tài)。是使菌種由休眠狀態(tài)恢復(fù)、活化的過程。在這一過程中，當(dāng)菌種從休眠狀態(tài)中恢復(fù)到營養(yǎng)細(xì)胞的狀態(tài)后，它們還要經(jīng)歷對廢水性質(zhì)的適應(yīng)。在整個馴化增殖過程中，而原種污泥中可能濃度較低甲烷菌增長速度相對于產(chǎn)酸菌要慢得多。因此在顆粒污泥出現(xiàn)前的這一段相當(dāng)長。這一段不可能快，也不能有較大的負(fù)荷。

　　②當(dāng)廢水COD濃度**2000毫克/升時(shí)，一般不需要稀釋，可直接進(jìn)液。當(dāng)廢水COD濃度**2000毫克/升時(shí)，可采取出水回流方式，回流比一般在30%~50%之間。有效的回流可以降低進(jìn)水濃度，增大進(jìn)水量，促使處理設(shè)施水流分布均勻。

　?、圬?fù)荷增加的操作方法：啟動較初負(fù)荷可從0.1~2.0kgCOD/m3?d開始，當(dāng)降解的COD去除率達(dá)到80%后，再逐步增大負(fù)荷。負(fù)荷不應(yīng)增加太快，只要略**容積負(fù)荷0.1kgCOD/m3?d即可。水力保留時(shí)間大于24小時(shí)。連續(xù)運(yùn)行。直到有氣體產(chǎn)生。5天后檢查產(chǎn)氣是否達(dá)到略**0.1m3/m3?d。如果5天后反應(yīng)器產(chǎn)氣量仍未達(dá)到這一數(shù)值，可以停止進(jìn)水，3天后再恢復(fù)進(jìn)液，直到產(chǎn)氣量增加達(dá)到0.1m3/m3?d。檢查出水VFA，VFA過高，則表示反應(yīng)器負(fù)荷相當(dāng)于當(dāng)時(shí)的菌種活力偏高。出水VFA若**8mmol/L，則停止進(jìn)水，直到反應(yīng)器內(nèi)VFA**3mmol/L后，再繼續(xù)以原濃度、原負(fù)荷進(jìn)水，如果出水VFA**3mmol/L，說明反應(yīng)器運(yùn)行良好。

　　④增加負(fù)荷量：增加負(fù)荷量可以通過增大進(jìn)水量，或者降低進(jìn)水稀釋比的方法，負(fù)荷每次可提升20~30%，可以重復(fù)進(jìn)行。每次操作所需時(shí)間長短不同，有時(shí)長達(dá)兩周，有時(shí)僅需幾天，要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷，直到達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷為止。

　?、菟νＡ魰r(shí)間：水力停留時(shí)間對于厭氧工藝的影響是通過上升流速來表現(xiàn)的。一方面高的液體流速增加污水系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)水區(qū)的擾動，因此增加了生物污泥與進(jìn)水**物之間的接觸，有利于提高去除率。在采用傳統(tǒng)的UASB系統(tǒng)的情況下，上升流速的平均值一般不**過0.5m/h。這是為保證顆粒污泥形成的重要條件之一。

　?、捱\(yùn)行中始終保持VFA/ALK=0.3以下。否則揮發(fā)性脂肪酸積累運(yùn)行失敗。

　　(2)UASB二次啟動過程注意事項(xiàng)

　?、龠M(jìn)水負(fù)荷。二次啟動的負(fù)荷可以較高，一般情況下較初進(jìn)液濃度可以達(dá)到3000~5000mg/L，進(jìn)水一段時(shí)間后，待COD去除率達(dá)80%以上時(shí)，適當(dāng)提高進(jìn)水濃度。相應(yīng)流量不宜過高。

　?、谶M(jìn)水懸浮物。進(jìn)水懸浮物含量不能太高，否則將嚴(yán)重影響厭氧顆粒污泥的形成，其積累量大于微生物的增長量，較終導(dǎo)致厭氧污泥的活性大大下降，因?yàn)檎麄€厭氧反應(yīng)系統(tǒng)的容量是有限的。

　?、圻M(jìn)水種類的控制。厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水需嚴(yán)格控制，在啟動過程中應(yīng)及時(shí)了解生產(chǎn)情況，對啟動期間的厭氧反應(yīng)器進(jìn)水作出相應(yīng)的選擇。有廢水需要處理的單位，也可以咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。

　　④顆粒污泥的觀察。啟動期間需定期從顆粒污泥取樣口提取污泥樣品，觀察顆粒污泥的生長情況，結(jié)合進(jìn)出水COD值對厭氧反應(yīng)器的啟動情況做出判斷。

　?、莩鏊畃H值。對出水pH值做出相應(yīng)記錄，pH值**6.8時(shí)需及時(shí)采取相應(yīng)補(bǔ)救措施（調(diào)整進(jìn)水負(fù)荷、必要時(shí)投加純堿），為啟動成功提供**。

　　⑥產(chǎn)氣、污泥洗出情況。及時(shí)了解沼氣的產(chǎn)出情況，產(chǎn)氣量小時(shí)從進(jìn)水負(fù)荷、溫度、顆粒污泥形成三方面進(jìn)行分析，尋求解決問題的辦法。

　　⑦進(jìn)水溫度?？刂茀捬醴磻?yīng)器內(nèi)溫度在34~38℃之間，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水溫度使24h內(nèi)溫差變化不得**過2℃。

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