安市IC厭氧反應器

污泥顆粒化

    顆粒污泥即我們常說的厭氧污泥，它的形成實際上是微生物固定化的一種形式，其外觀為具相對規(guī)則的球形或橢圓形黑色顆粒。光學顯微鏡下觀察，顆粒污泥呈多孔結構，表面一層透明膠狀物，其上附著甲烷菌。顆粒污泥靠近外表面部分的細胞密度大，內(nèi)部結構松散，粒徑大的顆粒污泥內(nèi)部往往一個空腔。大而空的顆粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成為新生顆粒污泥的內(nèi)核，一些大的顆粒污泥還會因內(nèi)部產(chǎn)生的氣體不易釋放出去而容易上浮，以至被水流帶走，只要量不大，這也為一種正常現(xiàn)象。

厭氧反應器內(nèi)顆粒污泥形成的過程稱之為顆粒污泥化，顆粒污泥化是大多數(shù)UASB反應器啟動的目標和成功的標志。污泥的顆粒化可以使UASB反應器允許更高的機物容積負荷和水力負荷。

厭氧反應器內(nèi)的顆粒污泥其實是一個*的微生物水處理系統(tǒng)。這些微生物在厭氧環(huán)境中將難降解的機物轉化為甲烷、二氧化碳等氣體與水系統(tǒng)分離并實現(xiàn)菌體增殖，通過這種方式污水得到凈化。這里面涉及到兩類關系為密切的厭氧菌：產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌。我們在3月份的培訓過程中提到，產(chǎn)酸菌將機物轉化為揮發(fā)性機酸，而產(chǎn)甲烷菌利用這些機酸把他們轉化為甲烷、二氧化碳等氣體，這時污水得到凈化。在這個過程中，對于凈化污水來說，起關鍵的是甲烷菌，而甲烷菌對于環(huán)境的變化是相當敏感的，一旦溫度、pH、毒物質侵入、負荷等因素變化，均易引發(fā)其活力的下降，導致?lián)]發(fā)酸積累，揮發(fā)酸積累的直接后果是系統(tǒng)pH下降，如此循環(huán)，厭氧反應器開始“酸化”。

厭氧“酸化”

UASB反應器在運行過程中由于進水負荷、水溫、毒物質進入等原因變化而導致?lián)]發(fā)性脂肪酸在厭氧反應器內(nèi)積累，從而出現(xiàn)產(chǎn)氣量減小、出水COD值增加、出水pH值降的現(xiàn)象，稱之為“酸化”。發(fā)生“酸化”的反應器其顆粒污泥中的產(chǎn)甲烷菌受到嚴重抑制，不能將乙酸轉化為甲烷，此時系統(tǒng)出水COD值甚至高于進水COD值，厭氧反應器處于癱瘓狀態(tài)。

揮發(fā)酸、堿度對運行的影響

UASB厭氧反應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厭氧反應器的啟動過程。我們現(xiàn)階段反應的啟動方法均為二次啟動法。在以往的培訓過程中我們著重了進水負荷、反應器內(nèi)溫度、pH值、懸浮物質對厭氧反應器的影響，現(xiàn)將揮發(fā)酸(VFA)、堿度在厭氧反應器的運行過程中的及對pH值、產(chǎn)氣量的影響等問題如下：

1、揮發(fā)性脂肪酸

1)VFA(揮發(fā)酸)

揮發(fā)性脂肪酸簡稱揮發(fā)酸，英文縮寫為VFA，它是機物質在厭氧產(chǎn)酸菌的下經(jīng)水解、發(fā)酵發(fā)酸而形成的簡單的具揮發(fā)性的脂肪酸，如乙酸、丙酸等。揮發(fā)酸對甲烷菌的毒性受系統(tǒng)pH值的影響，如果厭氧反應器中的pH值較，則甲烷菌將不能生長，系統(tǒng)內(nèi)VFA不能轉化為沼氣而是繼續(xù)積累。相反在pH值為7或略高于7時，VFA是相對毒的。揮發(fā)酸在較pH值下對甲烷菌的毒性是可逆的。在pH值約等于5時，甲烷菌在含VFA的廢水中停留長達兩月仍可存活，但一般講，其活性需要在系統(tǒng)pH值恢復正常后幾天到幾個星期才能夠恢復。如果pH值條件僅維持12h以下，產(chǎn)甲烷活性可在pH值調節(jié)之后立即恢復。

2)VFA積累產(chǎn)生的原因

厭氧反應器出水VFA是厭氧反應器運行過程中非常重要的參數(shù)，出水VFA濃度過高，意味著甲烷菌活力還不夠高或環(huán)境因素使甲烷菌活力下降而導致VFA利用不充分，積累所致。溫度的突然降或升高、毒性物質濃度的增加、pH的波動、負荷的突然加大等都會由出水VFA的升高反應出來。進水狀態(tài)穩(wěn)定時，出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高，但是pH的變化要比VFA的變化遲緩，時VFA可升高數(shù)倍而pH尚沒明顯改變。因此從監(jiān)測出水VFA濃度可快速反映出反應器運行的狀況，并因此利于操作過程調節(jié)。過負荷是出水VFA升高的原因。因此當出水VFA升高而環(huán)境因素(溫度、進水pH、出水水質等)沒明顯變化時，出水VFA的升高可由降反應器負荷來調節(jié)，過負荷由進水COD濃度或進水流量的升高引起，也會由反應器內(nèi)污泥過多流失引起。

3)VFA與反應器內(nèi)pH值的關系

在UASB反應器運行過程中，反應器內(nèi)的pH值應保持在6.5-7.8范圍內(nèi)，并應盡量減少波動。pH值在6.5以下，甲烷菌即已受到抑制，pH值于6.0時，甲烷菌已嚴重抑制，反應器內(nèi)產(chǎn)酸菌呈現(xiàn)優(yōu)點生長。此時反應器已嚴重酸化，恢復十分困難。

VFA濃度增高是pH下降的主要原因，雖然pH的檢測非常方便，但它的變化比VFA濃度的變化要滯后許多。當甲烷菌活性降，或因過負荷導致VFA開始積累時，由于廢水的緩沖能力，pH值尚沒明顯變化，從pH值的監(jiān)測上尚反映不出潛在的問題。當VFA積累至一定程度時，pH才會明確變化。因此測定VFA是控制反應器pH降的效措施。

當pH值降較多，一般于6.5時就應采取應急措施，減少或停止進液，同時繼續(xù)觀察出水pH和VFA。待pH和VFA恢復正常以后，反應器在較的負荷下運行。進水pH的降可能是反應器內(nèi)pH下降的原因，這就要看反應器內(nèi)堿度的，因此如果反應器內(nèi)pH降，檢查進液pH改變并監(jiān)測反應器內(nèi)堿度也是很必要的。

4)厭氧反應器啟動、運行過程中需注意與VFA相關的問題

厭氧反應器運轉正常的情況下，VFA的濃度小于3mmol/l，但在啟動和運行過程中VFA出現(xiàn)一定的波動是正常的，不必太過驚慌。①厭氧反應器啟動階段，當環(huán)境因素如出水pH、罐溫正常時，出水VFA過高則表時反應器負荷相對于當時的顆粒污泥活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，則應當停止進液，直到反應器內(nèi)VFA于3 mmol/l后，再繼續(xù)以原濃度、負荷進液運行。②厭氧反應器運行階段，運行負荷的增加可能會導致出水VFA濃度的升高，當出水VFA高于8mmol/l時，不要停止進液但要仔細觀察反應器內(nèi)pH值、COD值的變化防止“酸化”的發(fā)生。增大負荷后短時間內(nèi)，產(chǎn)氣量可能會降，幾天后產(chǎn)氣量會重新上升，出水VFA濃度也會下降。但如果出水VFA增大到15mmol/l則必須把降至原來水平，并反應器內(nèi)pH不于6.5，一旦降至6.5以下，則必要加堿調節(jié)pH。

2、堿度

1)堿度

堿度不是堿，廣義的堿度指的是水中強堿弱酸鹽的濃度，它在不同的pH值下的存在形式不同(弱酸跟上的H數(shù)目不同)，能根據(jù)環(huán)境釋放或吸收H離子，從而起到緩沖溶液中pH變化的，使系統(tǒng)內(nèi)pH波動減小。堿度是不直接參加反應的。堿度是衡量厭氧系統(tǒng)緩沖能力的重要指標，是系統(tǒng)耐pH沖擊能力的衡量規(guī)準。因此UASB在運行過程中一般都要監(jiān)測堿度的。操作的厭氧反應器堿度一般在2000-4000mg/l，正常范圍在1000-5000mg/l。(以上堿度均以CaCO3計)

2)堿度對UASB顆粒污泥的影響

堿度對UASB顆粒污泥的影響表現(xiàn)在兩個方面：一是對顆粒化進程的影響;二是對顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性(SMA)的影響。堿度對顆粒污泥活性的影響主要表現(xiàn)在通過調節(jié)pH值(即通過堿度的緩沖使pH值變化較小)使得產(chǎn)甲烷菌呈不同的生長活性。在一定的堿度范圍內(nèi)，進水堿的反應器污泥顆粒化速度快，但顆粒污泥的SMA;進水堿度的反應器其污泥顆粒化速度慢，但顆粒污泥的SMA高。因此，在污泥顆粒化過程中進水堿度可以適當偏高(但不能使反應器的pH>8.2，這主要是因為此時產(chǎn)甲烷菌會受到嚴重抑制)以加速污泥的顆粒化，使反應器快速啟動;而在顆粒化過程基本結束時，進水堿度應適當偏以提高顆粒污泥的SMA。

幾個常見問題

1、 厭氧反應器是否易酸化

厭氧反應器是否易酸化?回答是否定的。UASB厭氧反應器作為一種的水處理設施，其系統(tǒng)自身著良好的調節(jié)系統(tǒng)，在這個調節(jié)系統(tǒng)中，起著關鍵的是碳酸氫根離子，即我們通常說的堿度，它的主要是調節(jié)系統(tǒng)的pH，防止因pH值的變化對產(chǎn)甲烷菌造成影響。因此只要我們科學、操作，就可以確保厭氧反應器正常、運行。

2、 罐溫變化

對一個厭氧反應器來說，其操作溫度以穩(wěn)定為宜，波動范圍24h內(nèi)不得過2℃。水溫對微生物的影響很大，對微生物和群體的組成、微生物細胞的增殖，內(nèi)代謝過程，對污泥的沉降性能等都影響。對中溫厭氧反應器，應該避免溫度過42℃，因為在這種溫度下微生物的衰退速度過大，從而大大降污泥的活性。此外，在反應器溫度偏時，應根據(jù)運行情況調整負荷與停留時間，反應器運行仍可穩(wěn)定，但此時不能充分發(fā)揮反應器的處理能力，否則將導致反應器不能正常運行。

罐溫的突然變化，易造成沼氣中甲烷氣體所占比例減少，CO2增多，而且我們可以在厭氧反應器液面看到一些半固半液狀且不易破的氣泡。

3、 進水pH值

在厭氧反應器正常運行時，進水pH值一般在6.0以上。在處理因含機酸而使偏的廢水時，正常運行時，進水pH值可偏，如4~5左右;若處理因含機酸而使pH值的廢水，應將進水pH值調到6以上。當然具體的控制還要根據(jù)反應器的緩沖能力而定，也決定于厭氧反應的馴化程度。

4、 厭氧反應器內(nèi)污泥流失的原因及控制措施

UASB反應器設置了三相分離器，但在污泥結團之前仍帶一定污泥，在啟動過程中逐漸將輕質污泥洗出是必要的。污泥顆粒化是一個連續(xù)漸進過程，即每次增加負荷都增大其流體流速和沼氣產(chǎn)量，從而加強了攪拌篩選，小的、輕的顆粒被沖擊出反應器，這個過程并不要使大量污泥沖出，要防止污泥過量流失。一般來說，反應器發(fā)生污泥流失可分為三種情況：1)污泥懸浮層部保持在反應器出水堰口以下，污泥的流失量將于其增殖量。2)在穩(wěn)定負荷條件下，污泥懸浮層可能上升到出水堰口處，這時應排放剩余污泥。3)由于沖擊負荷及水質條件突然惡化(如負荷突然增大等)要導致污泥床的過度膨脹。在這種情況下污泥可能出現(xiàn)暫時性大量流失。

控制反應器的機負荷是控制污泥過量流失的主要辦法。提高污泥的沉降性能是防止污泥流失的根本途徑，但需要一個過程。為了減少出水帶走的厭氧污泥，因此UASB厭氧反應器后設置了初沉池。設置初沉池的好處在于：①可以加速反應器內(nèi)污泥積累，縮短啟動時間;②去除出水懸浮物，提高出水水質;③在反應器發(fā)生沖擊而使污泥大量上浮時，可回收流失污泥，保持工藝的穩(wěn)定性;④減少污泥排放量。

5、 顆粒污泥的攪拌

UASB厭氧反應器內(nèi)顆粒污泥與污水中機物質的充分接觸使其具了很高的水處理效率。“充分接觸”的前提需要很好的攪拌。UASB厭氧反應器在運行過程中這種攪拌主要來自兩個方面，一是污水在厭氧反應器內(nèi)向上流動過程中產(chǎn)生的攪動，二是顆粒污泥中產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)出氣體過程中產(chǎn)生的攪動。可以理解的是由污水流動產(chǎn)生的攪動方向是單一的，只是向上的，而由沼氣產(chǎn)生的攪動方向則是的，更利于顆粒污泥與污水中機物質的接觸。因此我們在運行過程中應注意厭氧反應器正常運行，否則靠大流量的沖擊來達到攪拌的往往事與愿違，而且造成厭氧反應器負荷的波動。

安市IC厭氧反應器

厭氧生物處理反應器啟動時的注意事項些

（1）厭氧化物處理反應器在投入運行之前，必須進行充水試驗和氣密性試驗。充水試驗要求漏水現(xiàn)象，氣密性試驗要求池內(nèi)加壓到350mm水柱，穩(wěn)定15min后壓力降小于100 mm水柱。而且在進行厭氧污泥的培養(yǎng)和馴化之前，使氮氣吹掃。
（2）厭氧活性污泥從處理同類污水的正在運行的厭氧處理構筑物中取得，也可取自江河湖泊沼澤底部、市政下水道及污水集積處等處于厭氧環(huán)境下的淤泥，甚至還可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥進行轉性培養(yǎng)，但這樣做需要的時間要更長的一些。
（3）厭氧化物處理反應器因為微生物增殖緩慢，一般需要的啟運時間較長，如果能接種大量的厭氧污泥，可以縮短啟動時間。一般接種污泥的數(shù)量要達到反應器容積的10% ~9%，具保值根據(jù)接種污泥的來情況而定。接種量越大，啟動時間越短，如果接種污泥中含大量的甲烷菌，效果會更好。
（4）采用中溫消化或高溫消化時，加熱升溫的速度越慢越好，一定不能過1℃/h。同時對含碳水化合物較多、缺乏堿性緩沖物質的廢水時，需要補充投加一部分堿，并嚴格控制反應器內(nèi)的PH值在6.8~7.8之間。
（5）啟動時的初始機負荷與厭氧處理方法、待處理廢水性質、溫度等工藝條件及接種污泥的性質等關，一般從較的負荷開始，再逐步增加負荷完成啟運過程。例如UASB啟動時，初始機負荷一般為0.1~0.2kgCODCR/（kgMLSS•d），當CODCR去除率達到80%或出水中揮發(fā)性機酸VFA的濃度于1000mg/L后，再按原負荷50%的遞增幅度增加負荷。如果出水中VFA濃度較高，則不宜提高負荷，甚至要酌情降負荷。
（6）厭氧反應器的出水以一定的回流以返回反應器，可以回收部分流失的污泥及出水中的緩沖性物質、平衡反應器中水的PH值。一般附著型的反應裝置因填料具一定的攔截，可以不用回流出水；而懸浮生長型反應裝置啟動時因污泥易于流失，可適當出水回流。
（7）對于縣浮型厭氧反應裝置，可以投加粉末煙煤、簽名冊水砂礫、粉末活性炭或絮凝劑，促進污泥的顆粒化。
（8）啟動初期水力負代號過高可能造成污泥的大量流失，水力負荷過又不利于厭氧污泥的篩選。一般在啟動初期 選用較的水力負荷，經(jīng)過數(shù)周后再緩慢平穩(wěn)地遞增