改性纖維球濾料35mm生產(chǎn)廠家一文了解UASB工藝的啟動、運行與維護

　　改性纖維球濾料35mm生產(chǎn)廠家一文了解UASB工藝的啟動、運行與維護

　　改性纖維球濾料35mm廠家一文了解UASB工藝的啟動、運行與維護。升流式厭氧污泥床反應(yīng)器是一種處理污水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧污泥床，英文縮寫UASB(Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket)。由荷蘭Lettinga教授于1977年發(fā)明。污水自下而上通過UASB。反應(yīng)器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。

　　一、UASB 工藝的主要特點

　　1、 利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù)-污泥顆�；�

　　UASB 反應(yīng)器利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù)—污泥顆粒化，實現(xiàn)了水力停留時間和污泥停留時間的分離，從而延長了污泥泥齡，保持了高濃度的污泥。

　　顆粒厭氧污泥具有良好的沉降性能和高比產(chǎn)甲烷活性，且相對密度比人工載體小，靠產(chǎn)生的氣體來實現(xiàn)污泥與基質(zhì)的充分接觸，節(jié)省了攪拌和回流污泥的設(shè)備和能耗，也無需附設(shè)沉淀分離裝置;同時反應(yīng)器內(nèi)不需投加填料和載體，提高了容積利用率，避免了堵塞問題，具有能耗低、成本低的特點。

　　2、由產(chǎn)氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用

　　在 UASB 反應(yīng)器中，由產(chǎn)氣和進水形成的上升液流和上竄氣泡對反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥顆粒產(chǎn)生重要的分級作用。這種作用不僅影響污泥顆�；�進程，同時還對形成的顆粒污泥的質(zhì)量有很大的影響，同時這種攪拌作用實現(xiàn)了污泥與基質(zhì)的充分接觸。

　　3、設(shè)計合理的三相分離器的應(yīng)用

　　三相分離器是 UASB 反應(yīng)器中最重要的設(shè)備，它可收集從反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的沼氣，同時使分離器上的懸浮物沉淀下來，使沉淀性能良好的污泥能保留在反應(yīng)器內(nèi)。三相分離器的應(yīng)用避免了輔設(shè)沉淀分離裝置、脫氣裝置和回流污泥設(shè)備，簡化了工藝，節(jié)約了投資和運行費用。

　　4、容積負(fù)荷率高

　　對中高濃度有機廢水容積負(fù)荷可達 20kgCOD/(m3•d)，COD 去除率均可穩(wěn)定在 80%左右。

　　5、污泥產(chǎn)量低

　　與傳統(tǒng)好氧工藝相比，污泥產(chǎn)量低，污泥產(chǎn)率一般為 0.05kgVSS/kgCOD～ 0.10kgVSS/kgCOD，僅為活性污泥產(chǎn)泥量的 1/5 左右。反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥又是新厭氧系統(tǒng)運行所必需的菌種。

　　6、能夠回收生物能——沼氣

　　沼氣是一種發(fā)熱量很高的可燃?xì)怏w，特大型 UASB 系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣可進行發(fā)電利用，并替代或補償廢水污染治理設(shè)施的電力消耗;中、小型 UASB 系統(tǒng)可結(jié)合生產(chǎn)實際情況進行沼氣利用，如用于炊事、采暖或作為厭氧換熱的熱源。

　　二、UASB反應(yīng)器組成

　　UASB 反應(yīng)器主要由布水系統(tǒng)、三相分離器、出水收集系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)組成。

　　1、布水系統(tǒng)

　　布水系統(tǒng)的合理設(shè)計對 UASB 反應(yīng)器的良好運轉(zhuǎn)是至關(guān)重要的，進水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的功能，為了保證這兩個功能的實現(xiàn)，設(shè)計時需要滿足如下原則：

　　a、確保各單位面積的進水量基本相同，以防止短路或表面負(fù)荷不均勻等現(xiàn)象發(fā)生;

　　b、盡可能滿足水力攪拌需要，保證進水有機物與污泥迅速混合;

　　c、易觀察到進水管的堵塞;

　　d、當(dāng)堵塞被發(fā)現(xiàn)后，易被清除。

　　目前布水系統(tǒng)的形式一般可以采用一管多孔式布水，一管一孔式布水或枝狀布水方式。

　　(1)對于壓力流采用穿孔管布水(一管多孔或分枝狀)

　　a. 進水采用重力流(管道及渠道)或壓力流，后者需設(shè)逆止裝置;

　　b. 當(dāng)水力篩縫隙為3mm～5mm時，出水孔大于 15mm，一般在15mm～25mm之間;

　　c. 需考慮設(shè)液體反沖洗或清堵裝置，可以采用停水分池分段反沖，用液體反沖時，壓力為1.0kg/cm2～2.0kg/cm2，流量為正常進水量的 3～5 倍;

　　(2)采用重力流布水方式(一管一孔)

　　如果進水水位差僅僅比反應(yīng)器的水位稍高(水位差小于 10cm)會經(jīng)常發(fā)生堵塞現(xiàn)象。因為進水水頭不足以消除阻塞。當(dāng)水箱中的水位(三角堰的底部)與反應(yīng)器中的水位差大于30cm 時很少發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

　　a. 采用布水器布水時，從布水器到布水口應(yīng)盡可能少地采用彎頭等非直管;

　　b. 廢水通過布水器進入池內(nèi)時會吸入空氣，直徑大于 2.0mm 氣泡會以 0.2m/s～0.3m/s 速度上升，在管道垂直段(或頂部)流速應(yīng)低于這一數(shù)值;

　　c. 上部管徑應(yīng)大于下部，可適當(dāng)?shù)乇苊獯蟮目諝馀葸M入反應(yīng)器;

　　d. 反應(yīng)器底部較小直徑可以產(chǎn)生高的流速，從而產(chǎn)生較強的擾動，使進水與污泥之間充分接觸;

　　e. 為了增強底部污泥和廢水之間的接觸，建議進水點距反應(yīng)器池底保持 150mm～250mm 的距離。

　　2、三相分離器

　　三相分離器是 UASB 反應(yīng)器最有特點和最重要的設(shè)備，它同時具有收集從下部反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣、沉淀分離器上部的懸浮物、污泥回流三個功能。

　　上述功能均要求三相分離器的設(shè)計應(yīng)能避免沼氣氣泡上升到沉淀區(qū)，如其上升到表面將引起出水混濁，沉淀效率降低，產(chǎn)生沼氣損失等不利影響。

　　三相分離器的設(shè)計應(yīng)注意以下幾點：

　　(1)間隙和出水面的截面積比：該面積比會影響到進入沉淀區(qū)和保持在污泥相中的絮體的沉降速度;

　　(2)分離器相對于出水液面的位置：這個位置確定反應(yīng)區(qū)(下部)和沉淀區(qū)(上部) 的比例，在多數(shù) UASB 反應(yīng)器中內(nèi)部沉淀區(qū)是總體積的 15%～20%;

　　(3)三相分離器的傾角：這個角度要使固體可滑回到反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，在實際中是在55°～60°之間，這個角度也確定了三相分離器的高度，從而確定了所需的材料;

　　(4)分離器下氣液界面的面積：它確定了沼氣單位界面面積的釋放速率，合理的氣體釋放速率約為 1 m3/(m2·h)～3m3/(m2·h)(低濃度廢水達不到這個速率)。速率過低可能形成浮渣層，速率過高會導(dǎo)致在界面上形成氣沫層，兩者都可能導(dǎo)致堵塞氣體釋放管。

　　3、出水收集系統(tǒng)

　　出水裝置應(yīng)設(shè)置在 UASB 反應(yīng)器的頂部，盡可能保證均勻地收集處理過的廢水。

　　大部分厭氧反應(yīng)器的出水堰與傳統(tǒng)沉淀池的出水裝置相同，即在水平匯水槽內(nèi)一定距離間隔設(shè)三角堰。為保證出水均勻，大部分的 UASB 反應(yīng)器采用多槽式出水方式，每個槽兩側(cè)設(shè)有三角堰。

　　當(dāng)處理的廢水中含有蛋白質(zhì)、脂肪或大量懸浮固體時，出水一般也夾帶有大量懸浮固體或漂浮污泥，為了減少出水懸浮固體量，在出水槽前設(shè)置擋板，這樣可減少出水中懸浮固體數(shù)量，有利于提高出水水質(zhì)。但是設(shè)有出水擋板容易形成污渣層，此時可采用浮沫撇除裝置，如刮渣機等，因此是否設(shè)擋板需根據(jù)處理廢水的實際情況確定。

　　出水設(shè)施經(jīng)常出現(xiàn)的問題是部分出水槽即使設(shè)置浮渣擋板，也會被漂浮的固體堵塞，從而引起出水不均勻，或發(fā)生堰不是完全水平的問題，較小的水頭會引起相對大的誤差。為了消除或最終減少這些問題，應(yīng)當(dāng)要求堰上水頭不小于 25mm。三角堰的設(shè)計要使其可以調(diào)整高度。

　　4、排泥系統(tǒng)

　　厭氧反應(yīng)器內(nèi)保持足夠的污泥量，是保證反應(yīng)器高效運行的基礎(chǔ)。但經(jīng)過較長時間的運行后，污泥量過度時，會因污泥沉淀使有效容積縮小而降低處理效率，甚至?xí)�因堵塞而影響正常運行，或使出水中夾帶大量污泥，影響出水水質(zhì)，因此必須定期對厭氧反應(yīng)器進行適量的排泥。UASB 反應(yīng)器排泥一般采用重力方式排泥，排出量由污泥界面儀控制。

　　反應(yīng)器的排泥頻率根據(jù)污泥濃度分布曲線確定。即在反應(yīng)器全高上設(shè)置若干(5 個～6 個)取樣管，可以取反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣品，以獲得污泥濃度沿深度的分布曲線，并可計算反應(yīng)器的存泥總量，以確定是否需要排泥。排泥點宜設(shè)在污泥區(qū)中上部和底部兩點。

　　一般在污泥床的底層宜形成濃污泥，濃污泥由于顆粒和小砂粒積累等原因活性變低，因此建議從反應(yīng)器的底部排泥，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)積累砂礫;中上部排泥點宜保持在距清水區(qū)0.5m～1.5m 的位置，這樣既可保證水力運行的暢通，又可使懸浮污泥有沉降的空間。

　　三、UASB工藝的啟動

　　1、污泥顆�；�

　　對于一個新建的 UASB 反應(yīng)器，啟動過程主要是用未經(jīng)馴化的絮狀污泥對其進行接種， 并經(jīng)過一定時間的啟動調(diào)試運行，使反應(yīng)器達到設(shè)計負(fù)荷并實現(xiàn)有機物的去除，通常這一過程會伴隨污泥顆�；�的實現(xiàn)，因此也稱之為污泥顆粒化，污泥顆�；�是大多數(shù) UASB 反應(yīng)器啟動的目標(biāo)和啟動成功的標(biāo)志。

　　顆粒污泥的形成使 UASB 反應(yīng)器內(nèi)可以保留高濃度的厭氧污泥。絮狀污泥沉降性能較差，當(dāng)產(chǎn)氣量較高、廢水上升流速度略高時，絮狀污泥則容易被沖出反應(yīng)器。產(chǎn)氣與水流的剪切力也易于使絮狀污泥進一步分散，這加劇了絮狀污泥的洗出。顆粒污泥有良好的沉降性能， 它能在很高的產(chǎn)氣量和高上升流速下保留在厭氧反應(yīng)器內(nèi)。因此，污泥的顆�；�可以使 UASB 反應(yīng)器允許具備更高的有機容積負(fù)荷和水力負(fù)荷。

　　2、啟動時間

　　利用絮狀污泥作為接種物首次啟動 UASB 反應(yīng)器，在形成明顯的顆粒污泥床之前可能會需要幾個月的時間。

　　厭氧反應(yīng)器的啟動之所以需要較長的時間，除了甲烷菌生長速率較慢外，接種污泥低的比甲烷活性和在反應(yīng)器啟動初期相對高的污泥流失也是重要的影響因素。但是，當(dāng) UASB 正常運行后反應(yīng)器內(nèi)可以產(chǎn)生大量的顆粒污泥，這些顆粒污泥可以在常溫下保存很長時間而不損失其活性，因此在停止運行后的再次啟動可以迅速完成。

　　3、接種污泥

　　UASB 反應(yīng)器可采用絮狀污泥或顆粒污泥進行啟動。接種污泥的數(shù)量和活性是影響反應(yīng)器成功啟動的重要因素。

　　一般絮狀接種污泥濃度控制在 30gVSS/L～40gVSS/L，顆粒污泥接種濃度控制在 20gVSS/L～30gVSS/L。

　　采用絮狀污泥接種時，為縮短啟動時間，可在污泥中添加少量破碎的顆粒污泥，促進顆�；�過程。添加少量的顆粒污泥至少有兩個優(yōu)點：一是顆粒污泥里含有大量活的甲烷微生物， 而絮狀污泥僅含大約 2%甲烷污泥(通過比活性估計)，添加少量顆粒污泥可使甲烷活性有較大的提高;二是通過將顆粒污泥破碎為大量小的顆粒碎片，顆粒碎片會作為新的顆粒污泥“前體”，為新的顆粒提供了大量生長核心。

　　采用顆粒污泥啟動允許有較大的接種量，啟動時間的長短很大程度上取決于顆粒污泥的來源，即顆粒污泥在原反應(yīng)器中的培養(yǎng)條件以及原來處理的廢水種類。新啟動的反應(yīng)器在選擇種泥時應(yīng)盡量使種泥的原處理廢水種類與擬處理的廢水種類一致，廢水種類與性質(zhì)越接近，馴化所需時間則越少，可大大縮短啟動時間。

　　在實踐中，有時難以得到從同一種廢水培養(yǎng)的顆粒污泥，但只要在啟動的第一星期將初始污泥負(fù)荷控制在最大污泥負(fù)荷能力的 50% 之下也可順利啟動。

　　采用絮狀污泥和顆粒污泥啟動中，可能遇到的問題及解決方法可參考表 1。

　　表1 UASB 反應(yīng)器可能遇到的問題及解決方法一覽表

問題	原因	解決
1. 污泥生長不充分	a 微量或營養(yǎng)元素限制 b 進水預(yù)酸化程度太高 c 污泥負(fù)荷太低 d 顆粒污泥流失(見 4，5) e 顆粒污泥解體(見 6)，懸浮污泥沖出	a 提高進水中微量或營養(yǎng)元素濃度 b 減少預(yù)酸化的程度 c 增加反應(yīng)器負(fù)荷
2. 甲烷菌能力不足(超負(fù)荷)	a 反應(yīng)器內(nèi)沒有足夠的污泥   b 甲烷活性不足(見 3)	a 提高污泥量降低負(fù)荷。污托邦采用外部接種，促進污泥生長(見 1)，減少污泥流失(見 3－6) b 減少污泥負(fù)荷，增加污泥活性(見 3)
3. 甲烷菌活性不足	a 微量或營養(yǎng)元素缺乏 b 酸化菌大量生長 c 污泥床累積大量有機懸浮物 d 工藝溫度太低 e 進水含有毒性物質(zhì)或抑制活性的物質(zhì)(見 6)	a 增加營養(yǎng)或微量元素 b 增加污水的預(yù)酸化程度，污托邦減少負(fù)荷 c 降低進水中懸浮物濃度 d 增加溫度
4.顆粒流失	a 中空顆粒捕捉氣泡。污托邦不充分驅(qū)動力形成太大顆粒污泥: 低溫、低負(fù)荷、低進水濃度下易形成大而中空的顆粒污泥 b 形成多層結(jié)構(gòu)捕捉氣體，顆粒有一層酸化菌	a 增加對顆粒的驅(qū)動力，減少顆粒的尺寸。 b 用更穩(wěn)定工藝條件，增加污水的預(yù)酸化程度
5.污泥流失，形成膨脹污泥和蓬松的顆粒污泥	a 由于進液中的懸浮產(chǎn)酸菌的作用，顆粒污泥結(jié)聚成團 b 大量懸浮或酸化菌附著顆粒表面 c 形成蓬松顆粒污泥，附著酸化菌生長迅速	a 去除進水懸浮物質(zhì)，減少預(yù)酸化程度  b 增加預(yù)酸化程度，增加混合強度。 c 增加預(yù)酸化程度，降低污泥負(fù)荷。
6. 顆粒污泥的解體	a “延遲”啟動問題 b 突然變化負(fù)荷率和/或進水濃度 c 突然增加預(yù)酸化程度，污托邦使酸化菌呈“饑餓”狀態(tài) d (周期性的)暴露在毒性化合物的有害條件下 e 機械攪拌力太強 f 由于不充足的選擇壓形成絮狀污泥	a 啟動策略(增加污泥負(fù)荷)選擇接種物 b 采用更加穩(wěn)定的工藝條件 c 采用更穩(wěn)定預(yù)酸化條件(啟動選擇其他接種污泥) d 有毒物去除或解毒，長馴化期，較大水力緩沖 e 防止太強的機械攪拌力，降低水流的剪切力 f 穩(wěn)定工藝條件。增加選擇壓(出水回流)

　　4. 啟動過程

　　啟動中會洗出接種污泥中較輕的污泥，保存較重的污泥，以推動顆粒污泥在反應(yīng)器中的形成。啟動過程中應(yīng)注意以下幾點：

　　(1)UASB 反應(yīng)器的啟動負(fù)荷應(yīng)小于 1kgCOD/(m3·d)，上升流速應(yīng)小于 0.2m/h，進水 COD 濃度大于 5000mg/L 或有毒廢水應(yīng)進行適當(dāng)稀釋。

　　(2)應(yīng)逐步升溫(以每日升溫 2℃為宜)使 UASB 反應(yīng)器達到設(shè)計的運行溫度。

　　(3)當(dāng)出水 COD 去除率達 80%以上，或出水有機酸濃度低于 200mg/L～300mg/L 后，可逐步提高進水容積負(fù)荷;

　　負(fù)荷的提高幅度一般在設(shè)計負(fù)荷的 20%～30%為宜，直至達到設(shè)計負(fù)荷和設(shè)計去除率。

　　(4)當(dāng)直接采用顆粒污泥啟動時，因采用的接種量較大，同時顆粒污泥的活性比其它種泥要高得多，啟動的初始負(fù)荷可提高至 3kgCOD/(m3·d)。

　　5. 環(huán)境因素

　　(1)常溫厭氧的溫度應(yīng)保持在 20℃～25℃，中溫厭氧應(yīng)保持在 30℃～35℃，高溫厭氧應(yīng)保持在 50℃～55℃。

　　(2) UASB 反應(yīng)器內(nèi) pH 值保持在 6.5～7.8 之間。

　　(3)適宜的營養(yǎng)，保持 COD：N：P=200：5：1。

　　(4)嚴(yán)格控制有毒物質(zhì)濃度，使其在允許濃度以下。

　　(5)厭氧反應(yīng)池中堿度(以 CaCO3 計)宜高于 2000mg/L，揮發(fā)性脂肪酸(VFA)宜控制在 2000mg/L 以內(nèi)，氧化還原電位(ORP)應(yīng)在+100mV～-400mV 之間。

　　(6) N、P、S 等營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素應(yīng)當(dāng)滿足微生物生長的需要。

　　四、UASB工藝的運行與維護

　　1、運行控制

　　啟動后厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)運行，應(yīng)控制好各項工藝參數(shù)，保持厭氧系統(tǒng)的平衡性，使系統(tǒng)的設(shè)計負(fù)荷效率穩(wěn)定。

　　UASB 厭氧反應(yīng)器正常運行控制的工藝條件如下：

　　(1)嚴(yán)禁進水有機負(fù)荷過高或過低、溫度驟升或驟降等情況發(fā)生。

　　(2) 厭氧反應(yīng)器污泥層應(yīng)維持在出水口下 0.5m～1.5m，污泥過多時，應(yīng)進行排泥。

　　(3)采用熱交換器加熱時，應(yīng)每日測量熱交換器進、出口的水溫。UASB 厭氧反應(yīng)器正常運行經(jīng)常發(fā)生的異�，F(xiàn)象及解決方法可參考表2。

　　表2 UASB 反應(yīng)器運行時發(fā)生異�，F(xiàn)象的原因及解決方法

問題	原因	解決
1.產(chǎn)氣量下降	a 接種污泥濃度過低，甲烷菌的底物不足b 污泥排量過大，破壞了甲烷菌和營養(yǎng)的平衡 c 反應(yīng)器溫度降低，污托邦可能是投配污泥過多或加熱設(shè)備發(fā)生故障 d 反應(yīng)器的容積太少 e 有機酸積累，堿度不足	a 提高接種污泥濃度 b 減少排泥量 c 減少投配量，檢查加溫設(shè)備，保持反應(yīng)器消化溫度 d 檢查沉砂池的沉砂效果，并及時排除浮渣與沉砂 e 減少投配量，繼續(xù)加熱，觀察池內(nèi)堿度變化，如不能改善，應(yīng)增加堿度，如投加 NaHCO3 等
2.上清液水質(zhì)惡化	a 排泥量不夠b 固體負(fù)荷過大	a 增加排泥量 b 減少固體負(fù)荷
3.沼氣的氣泡異常 a 連續(xù)噴出像啤酒開蓋后出現(xiàn)的氣泡，這是消化狀態(tài)嚴(yán)重惡化的征兆 b 大量氣泡劇烈噴出，但產(chǎn)氣量正常 c 不起泡	a 排泥量過大或有機物負(fù)荷過高 b 浮渣層過厚 c 污泥投加過量	a 減少或停止排泥，減少污泥投配 b 破碎浮渣層 c 可暫時減少或停止投加污泥

　　2、停產(chǎn)控制

　　工業(yè)廢水處理因工廠停產(chǎn)檢修或因季節(jié)性生產(chǎn)等原因，厭氧反應(yīng)器可能會有停運情況發(fā)生。這種停運對厭氧消化系統(tǒng)的保持并無重大的影響，因為在不進水運行的條件下，厭氧污泥的活性可以保持一年或更長時間。

　　在停運期間，宜使反應(yīng)器內(nèi)液體的溫度保持在 4℃～20℃。這是因為相對而言，在此溫度范圍內(nèi)保存的污泥，重新啟動只需較短時間就可以恢復(fù)到原有的性能。

　　此外，在停運期間還應(yīng)繼續(xù)使反應(yīng)器的進、出水口及導(dǎo)氣管口保持與大氣不直接溝通的厭氧狀態(tài)。

　　停運后的再啟動，一般只需將系統(tǒng)的溫度增高，再按原來運行中的平均負(fù)荷率進水運行， 在短時間內(nèi)就能夠達到停運前的效能水平。

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