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加工UASB厭氧反應(yīng)器操作注意事項

厭氧消化的發(fā)酵條件控制

營養(yǎng)與環(huán)境條件

厭氧要求機物濃度較高，一般大于1000mg/L以上。所以厭氧適于處理高濃度機廢水和污泥處理。和好氧生物處理一樣，厭氧處理也要求供給面的營養(yǎng)，但好氧細(xì)菌增殖快，機物50~60%用于細(xì)菌增殖，故對N、P要求高;而厭氧增殖慢，BOD僅5~10%用于合成菌體，對N、P要求低。

COD∶N∶P=200∶5∶1或C∶N=12~16

(好氧COD∶N∶P=100∶5∶1)

厭氧過程對環(huán)境條件要求比較嚴(yán)格:

Ⅰ、氧化還原電位(φE)與溫度

氧的溶入和氧化態(tài)、氧化劑的存在:Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+會使體系中電位升高，對厭氧消化不利。

高溫消化--500~600mv，50~55℃

中溫消化--300~380mv，30~38℃

產(chǎn)酸菌對氧還-還電位要求不甚嚴(yán)格+100~-100mv

產(chǎn)甲烷菌對氧還-還電位要求嚴(yán)格<-350mv

Ⅱ、pH及堿度

pH主要取決于三個生化階段的平衡狀態(tài)，原液本身的pH和發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)生的CO2分壓(20.3~40.5kpa)，正常發(fā)酵pH=7.2~7.4，機負(fù)荷太大，水解和酸化過程的生化速率大大過產(chǎn)速率。將導(dǎo)致水解產(chǎn)物機酸的積累使pH下降，抑制甲烷菌的生理機能，使化速率銳減，所以原液pH=6~8，發(fā)酵過程機酸濃度不過3000mg/L為佳(以乙酸計)。

HCO3-及NH3是形成厭氧處理系統(tǒng)堿度的主要原因，高的堿度具較強的緩沖能力，一般要求堿度2000mg/L以上，NH3濃度50~200mg/L為佳。

Ⅲ、凡對厭氧處理過程起抑制和毒害的物質(zhì)都可稱為毒物，機酸濃度不應(yīng)使消化液pH<6.8;不應(yīng)高于1500mg/L，其它陰離子濃度參見 P148表9-2。

UASB的啟動
1、污泥的馴化
UASB設(shè)備啟動的難點是獲得大量沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。的辦法加以馴化，一般需要3-6個月，如果靠設(shè)備自身積累，投產(chǎn)期長可長達(dá)1-2年。實踐表明，投加少量的載體，利于厭氧菌的附著，促進(jìn)初期顆粒污泥的形成;比重大的絮狀污泥比輕的易于顆?；?比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。
2、啟動操作要點
(1)一次投加足夠量的接種污泥;
(2)啟動初期從污泥床流出的污泥可以不予回流，以使別輕的和細(xì)碎污泥跟懸浮物連續(xù)地從污泥床出體外，使較重的活性污泥在床內(nèi)積累，并促進(jìn)其增殖逐步達(dá)到顆?；?
(3)啟動開始廢水COD濃度較低時，未必就能讓污泥顆?；俣燃涌?
(4)初污泥負(fù)荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比較合適;
(5)污水中原來存在的和厭氧分解出來的多種揮發(fā)酸未能效分解之前，不應(yīng)隨意提高機容積負(fù)荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗;
(6)可降解的COD去除率達(dá)到70-80%左右時，可以逐步增加機容積負(fù)荷率;
(7)為促進(jìn)污泥顆?；?，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的小空塔速度不可低于1m/d，采用較高的表面水力負(fù)荷利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開，使小顆粒污泥凝并為大顆粒。

加工UASB厭氧反應(yīng)器操作注意事項

 下面再簡單科普下厭氧的工藝如何簡單識記：

A、厭氧接觸：消化池+厭氧沉淀池+厭氧污泥回流系統(tǒng)，這個與好氧工藝中的接觸氧化沒關(guān)系，莫聯(lián)想到填料上。

B、UASB：上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，污水從下而上穿過污泥床體，但是很多UASB的布水器是位于池的，也不是UASB就沒回流。

C、UBF：就是UASB+AF，形象點說UASB上面再加上填料層。

D、EGSB：UASB拉高，做上回流，上流速度比UASB高很多，要力圖控制污泥顆?；?。

E、IC：甭管沒外回流（水泵回流），內(nèi)回流就行。

F、ABR：上下折流板。

關(guān)厭氧產(chǎn)甲烷去除水中機物的原理在這里也多說幾句。

先是“厭氧產(chǎn)甲烷”，厭氧過程，如果我們不談釋放磷，常見的是水中機物厭氧發(fā)酵的過程。機物好氧發(fā)酵的過程，大家都清楚是一個氧化還原反應(yīng)，進(jìn)入水中的氧作為氧化劑，氧化水中的機污染物變成CO2和H2O，使得（還原性的）COD得以氧化去除。所以很多人理所應(yīng)當(dāng)?shù)恼J(rèn)為，厭氧是個還原反應(yīng)嘍。

這就必要讓抱該觀點的朋友先回憶一下初中化學(xué)，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，可以剝離開嗎？

顯然是不能的，厭氧也是，在進(jìn)行到產(chǎn)甲烷之前的厭氧發(fā)酵過程，基本上是機物自身相互的氧化和還原（這話說得并不嚴(yán)謹(jǐn)，但是方便理解），也就是說機物本身是還原性的，它反應(yīng)之后變成一部分還原性更強，一部分還原性相對弱一些的兩種機物，而這總體上相抵消。所以如果厭氧發(fā)酵未到產(chǎn)甲烷地步，COD變化可以忽略不計（這就是水解酸化COD去除率低下的原因）。

當(dāng)這個過程進(jìn)行的非常*時，產(chǎn)物逐漸轉(zhuǎn)化為CO2和CH4，主要體現(xiàn)還原性也就是導(dǎo)致水中COD的甲烷因為溶解度低，脫離水相，這是產(chǎn)甲烷過程去除機物COD的原因。

5

關(guān)于水解酸化

水解酸化的是改善生化性，為下一個生化處理單元，其評價指標(biāo)酸化度、pH、B/C、COD去除率等，其中COD去除率是里面可靠性差的。

對于在上一環(huán)節(jié)說到的“水解酸化COD去除率低下”，水友可能要反駁說“我的水解酸化去除率不低下呢”；對此，澄清下這一水解酸化去除率是從哪里來的。

1）水解酸化純粹的控制到產(chǎn)甲烷之前，是不可能的，也就是說，或多或少總一點甲烷產(chǎn)生；而且厭氧過程產(chǎn)生一點氫也很正常，聽說過產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過程吧。所以，水解酸化池表面浮起的一個個泡泡，也許就是你想找的原因之一。

2）細(xì)菌不管樣的，總繁殖下一代的職責(zé)，水解酸化菌群也是，它們或多或少的總要利用機物合成點細(xì)胞物質(zhì)。

3）進(jìn)水SS如果量很大，會被水解酸化污泥吸附相當(dāng)量的一部分，這個對COD的影響不可忽略，時甚至十分巨大。

6

工藝中的兩級與兩相

*，不同的水質(zhì)決定不同的工藝。產(chǎn)甲烷是厭氧去除水中機物的關(guān)鍵因素，兩級和兩相的差別也就在*個厭氧反應(yīng)器是否產(chǎn)甲烷上；如果*個產(chǎn)甲烷，二個機負(fù)荷勢必要小很多，這是問題的關(guān)鍵。

一般來說，兩級厭氧適應(yīng)的水質(zhì)是較高濃度的廢水，它的生化性并不很差，*級通過沉降和發(fā)酵產(chǎn)降低二級的負(fù)荷。兩相厭氧，一是主要針對難生化降解廢水，靠*相改善生化性，二是針對硫酸鹽廢水，靠*相進(jìn)行硫酸鹽還原，然后去除硫化物再進(jìn)二相產(chǎn)甲烷，三是針對易酸化廢水易波動廢水，放在前面*酸化掉以穩(wěn)定pH。

如酒精項目常用兩級，那些幾以上的，如果生化性不差并且水量不小，個人建議也用兩級，但是控制其實并不簡單，尤其是*級在高濃度、高VFA下。生化性較差用兩相的就很多了，其實生化性不差的也常常用兩相。

的工藝是用水解酸化+氧化（處理COD較低的廢水），的是UASB+氧化（一相厭氧，處理COD高的廢水），的是水解酸化+UASB+氧化（就相當(dāng)于兩相厭氧）；對此分析如下：

1）水解+好氧工藝，處理的廢水濃度確實常見的要低一些，因為水解并不能提供較力的COD消解能力，當(dāng)然這個工藝相比較直接好氧而言，更多的可以用在進(jìn)水COD1k-2k之間的項目，這種水質(zhì)進(jìn)厭氧節(jié)約的曝能耗和提升水用的動力能耗差不多，厭氧降解程度上優(yōu)點也不明顯，但是直接進(jìn)好氧濃度又偏高。因此常搞出水解+好氧，利用水解過程微量講解和吸附去除COD來減少好氧的負(fù)擔(dān)。當(dāng)然這是在不討論改善生化性方面的前提下。

2）假如水解酸化+UASB+氧化就相當(dāng)于兩相厭氧，文章說“厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個階段。水解池（水解池進(jìn)行的就是水解酸化反應(yīng)吧）是把反應(yīng)控制在二階段完成之前，不進(jìn)入三階段。”

那么水解酸化產(chǎn)生的應(yīng)該是機酸吧，那乙酸化階段在哪發(fā)生的？兩相厭氧的產(chǎn)酸相產(chǎn)的酸？它的乙酸化階段又是在哪發(fā)生的呢？

產(chǎn)乙酸這個詞和產(chǎn)乙酸階段是應(yīng)該分開的，因為在產(chǎn)酸階段就會產(chǎn)生一部分乙酸了但并不一定作為過程的主體，這要看廢水的機物組成。產(chǎn)乙酸階段，這里面包含了兩類反應(yīng)，一是更長碳鏈的VFA以及乳酸、丙酮酸和醇類等分解產(chǎn)生乙酸，二是同型產(chǎn)乙酸菌，利用CO2和H2的機組合進(jìn)行產(chǎn)乙酸。兩相的水解酸化過程中產(chǎn)生的機酸，可能是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸…以及乳酸中的任一種，也可能是未完降解的長鏈脂肪酸。

個人認(rèn)為在實際工程中，兩相的分界線并不*分明，水解酸化相先后延伸至產(chǎn)乙酸甚至少量產(chǎn)甲烷都是經(jīng)常遇見的。至于產(chǎn)甲烷相，它就沒不含水解酸化這兩個過程的時候，產(chǎn)甲烷相四個過程都會存在，只不過前兩個過程被之前的相分擔(dān)了一部分。乙酸化發(fā)生在哪里，這個過程應(yīng)該大部分在后一相，兩相的定義并不是“水解酸化階段+乙酸化產(chǎn)甲烷階段”，只要在流程上將其主體分開即可叫做兩相，至于分界線模糊，沒關(guān)系。

基于水解和酸化兩個過程法分開的事實，三相取決于產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷是否可以分開。

對于三相分離器的工作原理大致可表述為：液固三相在體擾動和液體升流的下從下方進(jìn)入三相分離器；污泥（固）撞擊在三相分離器上，上面吸附的沼泡釋放出來；沼體被三角形集罩收集；脫離體的泥水（固液相）穿過三相分離器集罩之間的縫隙，到達(dá)沉淀區(qū)；污泥（固）在沒體擾動的條件下沉淀，落回三相分離器下方。核心是體被收集和污泥沉淀。

 UASB反應(yīng)器具如下的主要特點：

① 污泥的顆粒化使反應(yīng)器內(nèi)的平均濃度達(dá)50 gVSS/L以上，污泥齡一般為30天以上；

② 反應(yīng)器的水力停留吋間相應(yīng)較短；

③ 反應(yīng)器具很髙的容積負(fù)荷；

④ 不僅適合于處理髙、中濃度的機工業(yè)廢水，也適合于處理低濃度的城市污水；

⑤ UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，；

⑥ 滯設(shè)置填料，節(jié)省了，提髙了容積利用率；

⑦ 一般也需設(shè)置攪拌設(shè)備，上升水流和沼產(chǎn)生的上升流起到攪拌；

⑧ 構(gòu)造簡單，方便。

基本出要求:
(1)為污泥絮凝提供利的物理、化學(xué)和力學(xué)條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能;
(2)良好的污泥床?？尚纬梢环N相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，保持定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強的擾動力，較大的絮體具良好的沉淀性能，從而提高設(shè)備內(nèi)的污泥濃度;
(3)通過在污泥床設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個沉淀區(qū)，使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn)一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。
四、UASB內(nèi)的流態(tài)和污泥分布
UASB內(nèi)的流態(tài)相當(dāng)復(fù)雜，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的流態(tài)與產(chǎn)量和反應(yīng)區(qū)高度相關(guān)，一般來說，反應(yīng)區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)的結(jié)果，部分?jǐn)嗝嫱ㄟ^的量較多，形成一股上升的流，帶動部分混合液(指污泥與水)作向上運動。與此同時，這股、水流周圍的介質(zhì)則向下運動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠(yuǎn)離這股上升、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具一定的產(chǎn)量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內(nèi)形成不同程度的混合區(qū)，這些混合區(qū)的大小與短流程度關(guān)。懸浮層內(nèi)混合液，由于體幣的運動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強的混合。在產(chǎn)量較少的情況下，時污泥層與懸浮層明顯的界線，而在產(chǎn)量較多的情況下，這個界面不明顯。關(guān)試驗表明，在沉淀區(qū)內(nèi)水流呈推流式，但沉淀區(qū)仍然還死區(qū)和混合區(qū)。
UASB內(nèi)污泥濃度與設(shè)備的機負(fù)荷率關(guān)。是處理制糖廢水試驗時，UASB內(nèi)污泥分布與負(fù)荷的關(guān)系。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說明接近完混合型流態(tài)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的頒，當(dāng)機負(fù)荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗表明，污水通過底部0.4-0.6m的高度，已90%的機物被轉(zhuǎn)化。由此可見厭氧污泥具高的活性，改變了以來認(rèn)為厭氧處理過程進(jìn)行緩慢的概念。在厭氧污泥中，積累大量高活性的厭氧污泥是這種設(shè)備具巨大處理能力的主要原因，而這又歸于污泥具良好的沉淀性能。
UASB具高的容積機負(fù)荷率，其主要原因是設(shè)備內(nèi)，別是污泥層內(nèi)保大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和強效性很大程度上取決于生成具優(yōu)良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使UASB不能在較高的負(fù)荷下穩(wěn)定。

UASB的設(shè)計

UASB的工藝設(shè)計主要是計算UASB的容積、產(chǎn)量、剩余污泥量、營養(yǎng)需求的平衡量。
UASB的池形狀圓形、方形、矩形。污泥床高度一般為3-8m，多用鋼筋混凝土建造。當(dāng)污水機物濃度比較高時，需要的沉淀區(qū)與反應(yīng)區(qū)的容積比值小，反應(yīng)區(qū)的面積可采用與沉淀區(qū)相同的面積和池形。當(dāng)污水機物濃度低時，需要的沉淀面積大，為了反應(yīng)區(qū)的一定高度，反應(yīng)區(qū)的面積不能太大時，則可采用反應(yīng)區(qū)的面積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部面積大于下部的池形。
液固三相分離器是UASB的重要組成部分，它對污泥床的正常和獲良好的出水水質(zhì)起十分重要的，因此設(shè)計時應(yīng)給予別的重視。根據(jù)經(jīng)驗，三相分離器應(yīng)滿足以下幾點要求:
1、混和液進(jìn)入沉淀區(qū)之關(guān)，必須將其中的泡予以脫出，防止泡進(jìn)入沉淀區(qū)影響沉淀;
2、沉淀器斜壁角度約可大于45度角;
3、沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在0.7m3/m2.h以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽低縫的流速不大于2m/m2.h;
4、處于集器的液一界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中;
5、應(yīng)防止集器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。
2、3兩個條件可以通過適當(dāng)沉淀器的深度-面積比來加以滿足。
對于低濃度污水，主要用限制表面水力負(fù)荷來控制;對于中等濃度和高濃度污水，在高負(fù)荷下，單位橫截面上釋放的體體積可能成為一個臨界指標(biāo)。但是直到現(xiàn)在外所取得的成果表明，只要負(fù)荷率不過20kgCOD/m3.d，UASB高度尚未見到大于10m的報道，三代厭氧反應(yīng)器除外。
污泥與液體的分離基于污泥絮凝、沉淀和過濾。所以在操作過程中，應(yīng)該盡可能創(chuàng)造污泥能夠形成絮凝沉降的水力條件，使污泥具良好的絮凝、沉淀性能，不僅對于分離器的工作是具重要意義，對于整個機物去除率更加至關(guān)重要。
別要注意避免泡進(jìn)入沉淀區(qū)，要使固--液進(jìn)入沉淀區(qū)之前就與泡很好分離。在--液表面上形成浮渣能迫使一些泡進(jìn)入沉淀區(qū)，所以在設(shè)計中必須事先就考慮到:
(1)采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，盡可能避免浮渣的形成條件，防范浮渣層的形成;
(2)必須要沖散浮渣的設(shè)施或裝置，在污泥反應(yīng)區(qū)一旦出現(xiàn)浮渣的情況下，能夠及時破壞浮渣層的形成，或能夠及時除浮渣。
如上所述，UASB中污水與污泥的混合是靠上升的水流和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡來完成的。因此，一般采用多點進(jìn)水，使進(jìn)水均勻地分布在床斷面上，其中的關(guān)鍵是要均勻--勻速、勻量。
UASB容積的計算一般按機物容積負(fù)荷或水力停留時間進(jìn)行。設(shè)計時可通過試驗決定參數(shù)或參考同類廢水的設(shè)計和參數(shù)。

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