鞍山市UASB厭氧反應器

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厭氧反應器三個重要參數(shù)

1、堿度(ALK)

    厭氧處理系統(tǒng)中，較強的酸堿緩沖體系能夠降系統(tǒng)pH的變化幅度，而與酸堿平衡關的共軛酸堿對括：H2CO3/HCO3-、HCO3-/CO32-、NH4+/NH3、H2S/HS-、HS-/S2-和HAc/Ac-等。當廢水中的pH發(fā)生變化時，這些酸堿對的濃度也會發(fā)生相應的變化。

    理論上，總堿度將括水中的[HS-]、[CO32-]、[NH3]、[HCO3-]、[Ac-]、[OH-]和[S2-]等，常稱之為“揮發(fā)性酸堿度”，也稱“VFA”，因為一般厭氧體系的pH值為6.0~8.0，上述致堿物質中的[OH-]和[S2-]的濃度會相對較小，可以忽略不計。

    廢水中足夠的堿度時，能夠通過控制反應器的pH來監(jiān)控VFA的積累，只在厭氧體系中足夠的碳酸氫鹽堿度才能穩(wěn)定的pH值環(huán)境。PAQUES認為：水解酸化池的出水堿度必須保持至少在600~900mg/L(該數(shù)值為限，在高濃度廢水中，堿度要高出此許多)，這樣可防止當揮發(fā)性脂肪酸積累的情況下反應器的pH值驟然下降。

2、酸化度(VFA/COD)

    在厭氧工藝的研究中，將酸化度(VFA/COD)作為廢水酸化程度的指標，但查閱相應的厭氧處理技術資料后發(fā)現(xiàn)，明確提出將酸化度(VFA/COD)作為厭氧反應器進水的一項重要水質指標的并不多。穆軍等將揮發(fā)酸產(chǎn)率(VFA/COD)作為廢水處理中的一個重要性質，研究了蔗糖-蛋白胨人工配水的酸化過程，在此基礎上提出和定義了廢水可酸化性和酸化度的概念，并構建了廢水厭氧酸化過程的評判規(guī)準。

    部分學者認為機廢水完預酸化對厭氧反應是害的，因為預酸化出水中含細小的發(fā)酵產(chǎn)酸菌污泥，這些污泥會置出反應器中的部分產(chǎn)甲烷菌，使產(chǎn)甲烷菌過多流失，使污泥增長速度變慢，嚴重時會導致反應器“酸化”。所以，建議在厭氧處理前采用輕微的預酸化，酸化率為20~40%，時甚至更就可以達到要求。

    PAQUES認為：厭氧反應器進水COD達到至少30%的預酸化度是必要的，這能夠使反應器內(nèi)部的酸化菌和產(chǎn)甲烷菌達到良好的混合比率。而預酸化程度過(<30%)或過高(>50%)都會改變這些細菌的種群比例，從而影響顆粒污泥的結構。一般情況下，可以通過延長預處理系統(tǒng)中的調節(jié)池或預酸化池的水力停留停留時間或添加堿性藥劑提高pH值以達到較高的預酸化度。

 3、VFA/ALK

    VFA表示厭氧處理系統(tǒng)內(nèi)的揮發(fā)性機酸的含量，ALK則表示厭氧處理系統(tǒng)內(nèi)的堿度。厭氧消化系統(tǒng)正常運行時，VFA一般在50~2500mg/L之間，ALK一般在1000~5000mg/L(以CaCO3計)之間，必須維持堿度和揮發(fā)性機酸濃度之間的平衡，才能保持消化液pH值在6.5~7.5的范圍內(nèi)。

    VFA/ALK反映了厭氧處理系統(tǒng)內(nèi)的中間代謝產(chǎn)物的積累程度，正常運行的厭氧處理裝置的VFA/ALK一般在0.3以下。如果VFA/ALK突然升高，往往表明中間代謝產(chǎn)物不能被甲烷分解利用，即系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)異常，需要采取措施進行解決。

    如果VFA/ALK剛剛過0.3，在一定時間內(nèi)，還不不會導致pH下降，還時間分析造成VFA/ALK升高的原因以進行控制；如果VFA/ALK過0.5，沼氣中CO2含量開始升高，如果不采取措施控制，會很快導致pH下降，使甲烷菌的活動受到抑制；如果VFA/ALK過0.8，厭氧反應器內(nèi)pH開始下降，沼氣中甲烷的含量往往只42%~45%，沼氣不能燃燒；如果pH持續(xù)下降到5以下，甲烷菌將部失去活性，需要重新培養(yǎng)厭氧污泥。

鞍山市UASB厭氧反應器

UASB反應器的詳細設計

1) 反應器的體積和高度

    采用水力停留時間進行設計時，體積(V)按公式(1)或(2)計算。反應器高度的原則是設計、運行和上綜合考慮的結果。從設計、運行方面考慮：高度會影響上升流速，高流速增加系統(tǒng)擾動和污泥與進水之間的接觸。但流速過高會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能過一定的限值，從而使反應器的高度受到限制；高度與CO2溶解度關，反應器越高溶解的CO2濃度越高，因此，pH值越。如pH值于值，會危害系統(tǒng)的效率。從上考慮: 土方工程隨池深增加而增加，但占地面積則相反；考慮當?shù)氐臍夂蚝偷匦螚l件，一般將反應器建造在半地下減少建筑和保溫。較的反應器高度(深度)一般是在4到6m之間，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)的運行范圍。

2) 反應器的升流速度

    對于UASB反應器還其他的流速關系(圖2)。對于日平均上升流速的值見表3，應該注意對短時間(如2～6h)的高峰值是可以承受的(即暫時的高峰流量可以接收)。表3 UASB和EGSB允許上升流速(平均日流量) Vr＝0.25~3.0m/h

3) 反應器的截面積和反應器的長、寬(或直徑)

     在確定反應器的容積和高度(H)之后，可確定反應器的截面積(A)。從而確定反應器的長和寬，在同樣的面積下正方形池的周長比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面積為600m2的反應器為例，30×20m的反應器與15m×40m的反應器周長相差10%，這意味著建筑要增加10%。但從布水均勻性考慮，矩形在長/寬比較大較為合適。從布水均勻性和性考慮，矩形池在長/寬比在2:1以下較為合適。長/寬比在4:1時增加十分突出。圓形反應器在同樣的面積下，其周長比正方形的少12%。但這一特點僅僅在采用單個池子時才成立。當建立兩個或兩個以上反應器時，矩形反應器可以采用共用壁。對于采用公共壁的矩形反應器，池型的長寬比對造也較大的影響。如果不考慮其他因素，這是一個在設計中需要優(yōu)化的參數(shù)。

4) 單元反應器大體積和分格化的反應器

    在UASB反應器的設計中，采用分格化對運行操作是益的。先，分格化的單元尺寸不會過大，可避免體積過大帶來的布水均勻性等問題；同時多個反應器對系統(tǒng)的啟動也是益的，可先啟動一個反應器，再用這個反應器的污泥去接種其他反應器；另外，利于維護和檢修，可放空一個反應器進行檢修，而不影響系統(tǒng)的運行。從目前實踐看大的單體UASB反應器可為1000-2000m3。

5) 單元反應器的系列化

    單元的規(guī)準化根據(jù)三相分離器尺寸進行，三相分離器的型式趨向于多層箱體的設備化結構。以2×5m的三相分離器為例，原則上講多種配合形式。但從規(guī)準化和系列化考慮，要求具通用性和簡單性。所以，池子寬度是以5m為模數(shù)，長度方向是以2m為模數(shù)。布置單元尺寸的方式可分成單池單個分離器和單池兩個分離器的形式。原則上如果采用管道或渠道布水，池子的長度是不受限制。如前所述，由于長寬比涉及到反應器的性，所以要結合池子組數(shù)考慮適當?shù)拈L寬比。對寬度為10m的單個反應器，2:1的長寬比的反應器可達到2000m3的池容。對更大的反應器，如果需要也可采用雙池共用壁的型式。

    USAB系統(tǒng)原理是在形成沉降性能良好的污泥絮體的基礎上，并結合在反應器內(nèi)設置污泥沉淀系統(tǒng)，使氣體、液體和固體得到分離，形成和保持沉淀性能良好的污泥（顆?；蛘咝鯛钗勰啵?，是USAB系統(tǒng)良好運行的根本特點。  

UASB反應器啟動運行的四個階段：

階段：啟動前的準備： UASB投入運行前必須進行充分實驗和氣密性實驗，充分實驗要求漏水現(xiàn)象。氣密性實驗要求池內(nèi)加壓到350mm水柱，穩(wěn)定15分鐘后，壓力降小于10mm水柱。而且在厭氧污泥培養(yǎng)和馴化之前使用氮氣吹掃。 

二階段：UASB啟動運行初始階段：

1選用接種污泥： a選用顆粒污泥或污水污泥消化池的消化污泥接種。

b選用同類廢水同一溫度范圍的（中溫污泥）種污泥。

c添加部分顆粒污泥或破碎的顆粒污泥，也可提高顆粒化過程    

d也可以從市政下水道及污水集積處等處于厭氧環(huán)境下的淤污泥。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)，但培養(yǎng)時間相當長。

e牛糞和各類糞肥也可以用于接種污泥，但各類污泥中均不應當太多的砂子。 32接種污泥的方法：接種污泥量、接種污泥的濃度 a方法：將含固80%的接種污泥加水攪拌后，用污泥泵均勻的輸入到UASB反應池各布泥特點 b接種污泥量：接種污泥量為UASB反應器的效容積的30%到50%，，一般為30%。接種污泥的填充量不過UASB反應器的效容積的60%。 c接種污泥的濃度：初啟動時，稠型污泥的接種量為20到30kg VSS/m3,濃度小于40 kg TSS/m3的稀消化污泥接種量可以略小些。

3．接種污泥時的水質： a配制濃度的廢水利于顆粒污泥的形成，但濃度也應當足夠維持良好的細菌生長條件，因此，初始配水COD濃度為1000毫克/升，然后逐步提高機負荷直到可降解的COD去除率達到80%為止。 b當進水COD濃時，可采用出水循環(huán)或稀釋水進水,出水循環(huán)回流比為30到50%，調節(jié)到適宜的COD濃度值。