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UASB厭氧反應(yīng)器范圍

工藝操作條件

Ⅰ、生物量--大小以污泥濃度表示，一般介于10~30gvss/L之間，為防止反應(yīng)器中污泥流失，可采用裝入填料介質(zhì)使細(xì)菌附著掛膜，調(diào)節(jié)水流速度或污泥回流量。

Ⅱ、負(fù)荷率--表示消化裝置處理能力的一個(gè)參數(shù)，負(fù)荷率三種表示方法:

①容積負(fù)荷率--反應(yīng)器單位效容積在單位時(shí)間內(nèi)接納的機(jī)物量kg/m3·d。

②污泥負(fù)荷率--反應(yīng)器內(nèi)單位重的污泥在單位時(shí)間內(nèi)接納的機(jī)物量kg/kg·d。

③投配率--每天向單位效容積投加的材料的體積m3/m3·d。

投配率的倒數(shù)為平均停留時(shí)間或消化時(shí)間，單位為d(天)，投配率池可用百分率表示。

負(fù)荷率的影響:

①當(dāng)機(jī)物負(fù)荷率很高時(shí)，營(yíng)養(yǎng)充分，代謝產(chǎn)物機(jī)酸產(chǎn)量很大，過(guò)甲烷菌的吸收利用能力，機(jī)酸積累pH下降，是低效不穩(wěn)定狀態(tài)。

②負(fù)荷率適中，產(chǎn)酸細(xì)菌代謝產(chǎn)物中的機(jī)物(機(jī)酸)基本上能被甲烷菌及時(shí)利用，并轉(zhuǎn)化為沼，殘存機(jī)酸量?jī)H為幾百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱堿性，是強(qiáng)效穩(wěn)定發(fā)酵狀態(tài)。

③當(dāng)機(jī)負(fù)荷率小，供給養(yǎng)料不足，產(chǎn)酸量偏少，pH>7.5是堿性發(fā)酵狀態(tài)，是低效發(fā)酵狀態(tài)。

Ⅲ、溫度控制--發(fā)酵要求較高的溫度，每去除8000mg/L的COD所產(chǎn)沼，能使水溫升高10℃，一般工藝設(shè)計(jì)中溫消化30~35℃。

Ⅳ、pH的控制--當(dāng)液料pH<6.5或高于8.0，則要調(diào)整液料pH。

pH<6.8~7，應(yīng)減少機(jī)負(fù)荷率，

pH<6.5，應(yīng)停止加料，必要時(shí)加入石灰中和。

管理

1．厭氧生物處理設(shè)施管理應(yīng)該注意的問(wèn)題

(1) 當(dāng)被處理污水濃度較高（CODCr值大于5000mg/L）時(shí)，必須采取回流的方式，回流比根據(jù)具體情況確定，效的回流，不僅可以降低進(jìn)水濃度，還可以增大進(jìn)水量，處理設(shè)施內(nèi)的水流分布均勻，避免出現(xiàn)短流現(xiàn)象。回流還可以防止進(jìn)水濃度和厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH值的劇烈波動(dòng)，使厭氧反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，也就是說(shuō)可以減少厭氧反應(yīng)對(duì)堿度的需求量，降低。厭氧反應(yīng)是產(chǎn)能過(guò)程，出水溫于進(jìn)水．因此冬季溫低時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)的溫度恒定，盡可能使厭氧微生在其適宜溫度下活動(dòng)。

(2)-般的工業(yè)廢水溫度難以達(dá)到35℃，需要加熱（尤其在冬季）。因此，為節(jié)約加溫所需能量，一方面要注意保溫（包括采取加大回流量等措施），盡可能防止反應(yīng)器熱量散失，另一方而要充分發(fā)揮反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度較大的點(diǎn)，盡可能提高反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，減弱溫度對(duì)厭氧反應(yīng)的影響。

(3)沼要及時(shí)效地出。厭氧消化過(guò)程必定伴隨著沼的產(chǎn)生，沼對(duì)污泥可以起到攪拌和，促進(jìn)污水與污泥的混合接觸，這是其利的一面。同時(shí)，沼的存在也會(huì)起到類(lèi)似浮渣的，沼向上溢出時(shí)將部分污泥帶到液面．導(dǎo)致浮渣的產(chǎn)生和出水中懸浮物含量增加及水質(zhì)變差。因此，要設(shè)置體擋板和集罩，將沼從厭氧消化裝置內(nèi)引出，在出水堰附近留足夠的沉淀區(qū)，以出水水質(zhì)。

(4)污泥負(fù)荷要適當(dāng)。為保持厭氧消化過(guò)程三個(gè)階段的平衡，使揮發(fā)性脂肪酸等中間產(chǎn)物的生成與消耗平衡，防止酸積累導(dǎo)致pH值下降，進(jìn)水機(jī)負(fù)荷不宜過(guò)高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過(guò)提高反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，在保持相對(duì)較低的污泥負(fù)荷條件下，獲得較高的容積負(fù)荷。一般來(lái)說(shuō)，厭氧消化裝置的容積負(fù)荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達(dá)50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當(dāng)被處理污水懸浮物濃度較大（一般指1000mg/L以上）時(shí)，就應(yīng)當(dāng)對(duì)污水進(jìn)行沉淀、過(guò)濾、或浮選等適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以降低進(jìn)水的懸浮物含量，防止填料層堵塞。一般AF的進(jìn)水懸浮物不過(guò)200mg/L，但如果懸浮物可以生物降解而且均勻分散在污水中，則懸浮物對(duì)AF幾乎不產(chǎn)生不利影響。

(6)要充分創(chuàng)造厭氧環(huán)境。氧是厭氧微生物正?；顒?dòng)的前提，甲烷菌則必須在的厭氧環(huán)境下才能強(qiáng)效率發(fā)揮。在污水提升進(jìn)入?yún)捬跸b置、出水回流等環(huán)節(jié)都要盡可能避免與空的接觸，盡可能減少與空接觸的機(jī)會(huì)。如水流過(guò)程中盡量不要出現(xiàn)跌水、攪動(dòng)等現(xiàn)象，調(diào)節(jié)池、回流池等要加蓋封閉，污水提升不要使用提泵。厭氧反應(yīng)構(gòu)筑物經(jīng)過(guò)密試驗(yàn)，確保嚴(yán)密滲漏。

3．厭氧生物反應(yīng)器的

(1)氧化還原電位：利用測(cè)定氧化還原電位的方法判定厭氧反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)氧化還原組分系統(tǒng)是否平衡狀態(tài)，雖然這種方法可靠性較差，但由于氧化還原電位測(cè)定簡(jiǎn)單，和其他監(jiān)測(cè)指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，一定的指導(dǎo)意義。

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應(yīng)器機(jī)負(fù)荷過(guò)正常范圍，在其他參數(shù)發(fā)生變化之前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會(huì)立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應(yīng)器負(fù)荷引起異常的靈敏而可靠的指標(biāo)。

(3)揮發(fā)性酸VFA:揮發(fā)性酸的異常升高是厭氧反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷菌代謝受到抑制的較效指標(biāo)。

(4)：是降解芳香組氨基酸和木質(zhì)素等大分子機(jī)物產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，當(dāng)處理含這類(lèi)污染物的污水時(shí)，厭氧處理出水中含量是比揮發(fā)性酸更為敏感的反映厭氧反應(yīng)器狀態(tài)的指標(biāo)。

(5)甲硫醇：甲硫醇味獨(dú)，即使含很低，人們也能憑嗅覺(jué)感覺(jué)出來(lái)。甲硫醇含量突然增加（味突然出現(xiàn)或加大）往往表明進(jìn)水中氯代烴類(lèi)毒物質(zhì)含量突然增加。

(6)一氧化碳CO: CO的產(chǎn)生與甲烷的產(chǎn)生密切相關(guān)，CO難溶于水，可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度良好的相關(guān)性，CO的含量變化與重金屬和由機(jī)毒性所引起的抑制也關(guān)系。

4．厭氧生物反應(yīng)器維持強(qiáng)效率的基本條件

(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進(jìn)行，反應(yīng)器中的pH值必須在6.5～8.2之間。

(2)充足的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)：反應(yīng)器內(nèi)氮的濃度必須在40～70mg/L范圍內(nèi)才能滿足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷菌對(duì)硫化物和磷專性需要，必須在反應(yīng)器內(nèi)其含量，時(shí)需要向進(jìn)水中投加磷肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專性營(yíng)養(yǎng)元素：對(duì)甲烷菌激活的專性營(yíng)養(yǎng)元素鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺少其中一種就可能?chē)?yán)重影響整個(gè)生物處理過(guò)程。

(4)合適的溫度：厭氧反應(yīng)一般在30～37℃的中溫條件下。

(5)對(duì)毒性適應(yīng)能力：必須完成厭氧微生物對(duì)毒物質(zhì)適應(yīng)性的馴化。

(6)充足的代謝時(shí)間：要同時(shí)厭氧生物處理的水力停留時(shí)間HRT和固體停留時(shí)間SRT。

(7)適量的碳源：來(lái)自進(jìn)水中的機(jī)物要滿足異養(yǎng)型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源，同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)的溶解性C02要滿足自養(yǎng)型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染物向微生物的傳質(zhì)良好：厭氧生物反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污泥在流化狀態(tài)下傳質(zhì)能力較好，但生物量過(guò)多積累或使用厭氧生物膜法時(shí)生物膜過(guò)厚都可能產(chǎn)生傳質(zhì)問(wèn)題，要定期出剩余生物污泥或提高回流比減少部分傳質(zhì)阻力。  

反應(yīng)器原理

UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過(guò)程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過(guò)水層進(jìn)入室，集中在室沼，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后出污泥床。

UASB厭氧反應(yīng)器范圍

UASB的由來(lái)
1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農(nóng)業(yè)大學(xué)拉丁格(Lettinga)教授通過(guò)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用重力場(chǎng)對(duì)不同密度物質(zhì)的差異，發(fā)明了三相分離器。使活性污泥停留時(shí)間與廢水停留時(shí)間分離，形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的雛型。1974年荷蘭CSM在其6m3反應(yīng)器處理甜菜制糖廢水時(shí)，發(fā)現(xiàn)了活性污泥自身固定化機(jī)制形成的生物聚體結(jié)構(gòu)，即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現(xiàn)，不僅促進(jìn)了以UASB為代表的二代厭氧反應(yīng)器的和發(fā)展，而且還為三代厭氧反應(yīng)器的誕生奠定了基礎(chǔ)。
三、UASB工作原理
UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過(guò)程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過(guò)水層進(jìn)入室，集中在室沼，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后出污泥床。
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)良好的污泥床常可形成一種相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，保持定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強(qiáng)的擾動(dòng)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(guò)在污泥床設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個(gè)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(lái)說(shuō)，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^(guò)的量較多，形成一股上升的流，帶動(dòng)部分混合液(指污泥與水)作向上運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，這股、水流周?chē)慕橘|(zhì)則向下運(yùn)動(dòng)，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(shuō)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(yùn)動(dòng)帶動(dòng)液體以較高速度上升和下降，形成較強(qiáng)的混合。在產(chǎn)量較少的情況下，時(shí)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(gè)界面不明顯。關(guān)試驗(yàn)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(jī)負(fù)荷率關(guān)。是處理制糖廢水試驗(yàn)時(shí)，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(shuō)明接近完混合型流態(tài)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的頒，當(dāng)機(jī)負(fù)荷很高時(shí)污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗(yàn)表明，污水通過(guò)底部0.4-0.6m的高度，已90%的機(jī)物被轉(zhuǎn)化。由此可見(jiàn)厭氧污泥具高的活性，改變了以來(lái)認(rèn)為厭氧處理過(guò)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。

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