柳州市UASB厭氧反應器設備

厭氧控制條件

(1)溫度：厭氧廢水處理分為低溫、中溫和高溫三類。迄今大多數(shù)厭氧廢水處理系統(tǒng)在中溫范圍，在此范圍溫度每升高10℃，厭氧反應速度約增加一倍。中溫工藝以30-40℃較為常見，處理溫度在35-40℃間。高溫工藝多在50-60℃間。在上述范圍內(nèi)，溫度的微小波動(如1-3℃)對厭氧工藝不會明顯影響，但如果溫度下降幅度過大(過5℃)，則由于污泥活力的降低，反應器的負荷也應當降低以防止由于過負荷引起反應器酸積累等問題，即我們常說的“酸化”，否則沼產(chǎn)量會明顯下降，甚至停止產(chǎn)生，與此同時揮發(fā)酸積累，出水pH下降，COD值升高。

注：以上所謂溫度指厭氧反應器內(nèi)溫度

(2)pH：厭氧處理的這一pH范圍是指反應器內(nèi)反應區(qū)的pH，而不是進液的pH，因為廢水進入反應器內(nèi)，生物化學過程和稀釋可以迅速改變進液的pH值。反應器出液的pH一般等于或接近于反應器內(nèi)的pH。對pH值改變大的影響因素是酸的形成，別是乙酸的形成。因此含大量溶解性碳水化合物(例如糖、淀粉)等廢水進入反應器后pH將迅速降低，而己酸化的廢水進入反應器后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會略上升。反應器出液的pH一般會等于或接近于反應器內(nèi)的pH。pH值是廢水厭氧處理重要的影響因素之一，厭氧處理中，水解菌與產(chǎn)酸菌對pH較大范圍的適應性，大多數(shù)這類細菌可以在pH為5.0-8.5范圍生長良好，一些產(chǎn)酸菌在pH小于5.0時仍可生長。但通常對pH敏感的甲烷菌適宜的生長pH為6.5-7.8，這也是通常情況下厭氧處理所應控制的pH范圍。我要求厭氧反應器內(nèi)pH控制在6.8-7.2之間。

進水pH條件失常先表現(xiàn)在使產(chǎn)甲烷受到抑制(表現(xiàn)為沼產(chǎn)生量降低，出水COD值升高)，即使在產(chǎn)酸過程中形成的機酸不能被正常代謝降解，從而使整個消化過程各個階段的協(xié)調(diào)平衡喪失。如果pH持續(xù)下降到5以下不僅對產(chǎn)甲烷菌形成毒害，對產(chǎn)酸菌的活動也產(chǎn)生抑制，進而可以使整個厭氧消化過程停滯，而對此過程的恢復將需要大量的時間和人力物力。pH值在短時間內(nèi)升高過8，一般只要恢復中性，產(chǎn)甲烷菌就能很快恢復活性，整個厭氧處理系統(tǒng)也能恢復正常。

(3)機負荷和水力停留時間：機負荷的變化可體現(xiàn)為進水流量的變化和進水COD值的變化。厭氧處理系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)取決于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷速率的相對平衡，機負荷過高，則產(chǎn)酸率可能大于產(chǎn)甲烷的用酸率，從而造成揮發(fā)酸的積累使pH迅速下降，阻礙產(chǎn)甲烷階段的正常進行，嚴重時可導致“酸化”。而且如果機負荷的提高是由進水量增加而產(chǎn)生的，過高的水力負荷還可能使厭氧處理系統(tǒng)的污泥流失率大于其增長率，進而影響整個系統(tǒng)的處理效率。水力停留時間對于厭氧工藝的影響主要是通過上升流速來表現(xiàn)出來的。一方面，較高的水流速度可以提高污水系統(tǒng)內(nèi)進水區(qū)的擾動性，從而增加生物污泥與進水機物之間的接觸，提高機物的去除率。另一方面，為了維持系統(tǒng)中能擁足夠多的污泥，上升流速又不能過一定限值，通常采用UASB法處理廢水時，為形成顆粒污泥，厭氧反應器內(nèi)的上升流速一般不低于0.5m/h。

(4)懸浮物：懸浮物在反應器污泥中的積累對于UASB系統(tǒng)是不利的。懸浮物使污泥中細菌比例相對減少，因此污泥的活性降低。由于在一定的反應器中內(nèi)能保持一定量的污泥，懸浮物的積累終使反應器產(chǎn)甲烷能力和負荷下降。(引：針對于調(diào)節(jié)池內(nèi)的浮渣及進入污水處理的污水中的懸浮物質(zhì)我們在日常工作當中需采取必要的措施和手段將其除去)、

厭氧反應器的啟動

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。需注意問題如下：

1、進水負荷 二次啟動的負荷可以較高，一般情況下初進液濃度可以達到3000mg/l到5000mg/l，進水一段時間后，待COD去除率達80%以上時，適當提高進水濃度。相應流量不宜過高。我們在厭氧反應器初次啟動時提倡低流量、低負荷啟動，現(xiàn)二二套厭氧反應器采用此種啟動方式已經(jīng)成功。

2、進水懸浮物 進水懸浮物含量不能太高，否則將嚴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，終導致厭氧污泥的活性大大下降，因為整個厭氧反應系統(tǒng)的容量是限的。

3、進水種類的控制 厭氧反應器的進水需嚴格控制，通過馴化我們可以處理一些難處理的污污水，例如提取的洗柱水，但在整個厭氧反應系統(tǒng)的啟動期間，此類水不能進入，否則將大大延長啟動時間。在啟動過程中我們也應及時了解情況，對啟動期間的厭氧反應器進水作出相應的。

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)合進出水COD值對厭氧反應器的啟動情況做出判斷。

5、出水pH值 對出水pH值做出相應記錄，pH值低于6.8時需及時采取相應補救措施(調(diào)整進水負荷、必要時投加純堿)，為啟動成功提供。

6、產(chǎn)、污泥洗出情況 及時與熱風爐了解沼

的產(chǎn)出情況，產(chǎn)量小時從進水負荷、溫度、顆粒污泥形成三方面進行分析，尋求解決問題的辦法。

7、進水溫度 控制厭氧反應器內(nèi)溫度在34-38℃之間，通過調(diào)節(jié)進水溫度使24h內(nèi)溫差變化不得過2℃。

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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等體與水系統(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(guān)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(zhuǎn)化為揮發(fā)性機酸，而產(chǎn)甲烷菌利用這些機酸把他們轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等體，這時污水得到凈化。在這個過程中，對于凈化污水來說，起關(guān)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(zhì)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反應器在過程中由于進水負荷、水溫、毒物質(zhì)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)量減小、出水COD值增加、出水pH值降低的現(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(zhuǎn)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(zhì)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過程中的及對pH值、產(chǎn)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(zhì)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值較低，則甲烷菌將不能生長，系統(tǒng)內(nèi)VFA不能轉(zhuǎn)化為沼而是繼續(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)酸在較低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。如果低pH值條件僅維持12h以下，產(chǎn)甲烷活性可在pH值調(diào)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。溫度的突然降低或升高、毒性物質(zhì)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的狀況，并因此利于操作過程及時調(diào)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(zhì)等)沒明顯變化時，出水VFA的升高可由降低反應器負荷來調(diào)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(guān)系

在UASB反應器過程中，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值低于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。當甲烷菌活性降低，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降低的效措施。

當pH值降低較多，一般低于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，反應器在較低的負荷下。進水pH的降低可能是反應器內(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降低，及時檢查進液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、過程中需注意與VFA相關(guān)的問題

厭氧反應器運轉(zhuǎn)正常的情況下，VFA的濃度小于3mmol/l，但在啟動和過程中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低于3 mmol/l后，再繼續(xù)以原濃度、負荷進液。②厭氧反應器階段，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)量可能會降低，幾天后產(chǎn)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不低于6.5，一旦降至6.5以下，則必要加堿調(diào)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(diào)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低;進水堿度低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(jié)束時，進水堿度應適當偏低以提高顆粒污泥的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(diào)節(jié)系統(tǒng)，在這個調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，起著關(guān)鍵的是碳酸氫根離子，即我們通常說的堿度，它的主要是調(diào)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、。

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)源代謝過程，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，從而大大降低污泥的活性。此外，在反應器溫度偏低時，應根據(jù)情況及時調(diào)整負荷與停留時間，反應器仍可穩(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。

罐溫的突然變化，易造成沼中甲烷體所占比例減少，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泡。

3、進水pH值

在厭氧反應器正常時，進水pH值一般在6.0以上。在處理因含機酸而使偏低的廢水時，正常時，進水pH值可偏低，如4~5左右;若處理因含機酸而使pH值低的廢水，應將進水pH值調(diào)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(jié)團之前仍帶一定污泥，在啟動過程中逐漸將輕質(zhì)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，污泥的流失量將低于其增殖量。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，這時應及時放剩余污泥。3)由于沖擊負荷及水質(zhì)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(zhì);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(zhì)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，而由沼產(chǎn)生的攪動方向則是多樣的，更利于顆粒污泥與污水中機物質(zhì)的接觸。因此我們在過程中應注意厭氧反應器正常，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。

柳州市UASB厭氧反應器設備

分離裝置

三相分離器是UASB反應器點和重要置。它同時具兩個功能：

1) 能收集從分離器下的反應室產(chǎn)生的沼;

2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。

三相分離器設計要點：

1) 集室的隙縫部分的面積應該占反應器部面積的15～20%;

2) 在反應器高度為5～7m時，集室的高度在1.5～2m;

3) 在集室內(nèi)應保持液界面以釋放和收集體，防止浮渣或泡沫層的形成;

4) 在集室的上部應該設置消泡噴嘴，當處理污水嚴重泡沫問題時消泡;

5) 反射板與隙縫之間的遮蓋應該在100～200mm以避免上升的體進入沉淀室;

6) 出管的直管應該充足以從集室引出沼，別是泡沫的情況。

對于低濃度污水處理，當水力負荷是限制性時，在三相分離器縫隙處保持大的過流面積，使得大的上升流速在這一過水斷面上盡可能的低是十分重要的。

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