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UASB厭氧反應器的調(diào)試方法
1.厭氧污泥床反應器調(diào)試方案1. UASB厭氧反應器的反應原理 UASB反應器可分為兩個區(qū)域，即氣、、和固三相分離區(qū)。下層是沉淀性較好的污泥(顆粒污泥或絮狀污泥)，形成厭氧池。經(jīng)過反應器底部進入反應器后，由于水向上流動，產(chǎn)生大量的氣體，形成了良好的自然攪拌，并使部分污泥形成一個相對稀薄的懸浮于反應區(qū)污泥床之上的污泥層。懸浮物進入分離區(qū)后，氣體首先進入收集室進行分離，含懸浮物的廢水進入分離區(qū)沉降室，由于分離氣體在沉淀室受到很小的干擾，污泥在沉降過程中，從斜面返回反應區(qū)。
2. UASB反應堆運行的三個重要前提
通過反應器形成具有良好沉降性的顆粒或絮狀污泥。出氣與入水均勻分布，形成良好的自然攪拌效果。選擇合適的三相分離器，可將沉淀性能好的污泥留在反應區(qū)。
3. UASB反應堆啟動的四個階段
3.1第一階段： UASB啟動運行初期：選擇接種池接種法，選擇污水廠污泥消化池接種法(具有一定的產(chǎn)甲烷活性)。免疫方法：接種量、濃度接種法：接種法中80%的固相接種劑污泥加入水攪拌均勻倒入 UASB反應池。
接種量： UASB反應器有效容積的30%-50%，接種量不超過15%，一般為30%。在 UASB反應器中，接種量不超過60%的有效污泥體積。本試驗系統(tǒng)接種污泥量為80m3。
灌漿濃度：在進行灌漿初期，稀污泥的灌漿濃度為20~30 kgVSS/m3，而灌漿濃度低于40 kgVSS/m3時，可以適當降低灌漿濃度。
此外，還有一些建議，6-8 kgVSS/m3為宜，因為消化污泥一般是絮狀體，接種過量，過多的對顆粒污泥不但沒有好處，反而對顆粒污泥不利，這種污泥種類型的污泥就意味著，種泥不是種泥形成的，而是以種泥為種子，太多的新的營養(yǎng)物質(zhì)，對顆粒污泥而言，種泥越多，就越能爭奪初生顆粒污泥的養(yǎng)分，這不利于顆粒污泥的形成。
灌漿后的水質(zhì)。
配制低濃度的廢水有利于顆粒污泥的形成，但濃度也應足夠維持較好的細菌生長條件，因此， CODcr的初始濃度應降至2000 mg/L以下，再逐步增加有機負荷，直至 CODcr的降解去除率達到80%。當進水 CODcr濃度較高時，可用稀釋進水，使 CODcr濃度控制在適當范圍內(nèi)。
3.2第一階段(初步操作)(估計30天)是指反應器負荷在2 kgCODcr/m3· d以下的運行階段，反應器負荷從0.1 kgCODcr/m3· d開始，逐步增加到2 kgCOD/m3· d。當污泥接種后，污泥負荷應控制在0.05-0.2 kgCODcr/(KgVss· d)/(KgVss· d)，當污泥接種后，污泥逐漸適應廢水，具有去除有機物的能力，當 CODcr去除率達到80%或出水有機酸濃度低于200-300 mg/L時，可提高進水負荷約0.5 kgCODcr/m3，此時進水有間歇式進水。增加 CODcr濃度的標準是： CODcr能生物降解， COD/m3· d達到2 kgCOD/m3· d的初始階段達到80%。在這一階段，極細的分散污泥很少排出，其主要原因是水的上流速度和日排出、 pH、 CODcr、 ALK、 VFA、 SS等項中產(chǎn)生少量沼氣，根據(jù)測定結(jié)果判斷出水 VFA<3 mmol/l時， VFA/ALK=0.3，表明系統(tǒng)運行正常。
3.3第三階段：初始階段預計在25天內(nèi)完成顆粒污泥的啟動，其污泥已適應廢水的性質(zhì)，具有一定的去除有機物的能力，此時應及時將污泥負荷提升到0.25 kgCODcr/kgVSS· d或進水容量負荷2.0 kgCODcr/m3· d。反應器有機負荷從2 kgCOD/m3· d到3.0 kgCOD/m3· d運行階段的有機負荷在2 kgCOD/m3· d/d，每增加0.1 kgCOD/m3· d，或每次增加20%，每次操作所需的時間長短不一，有時可長達兩周，有時只有幾天，通過多次重復操作就能達到設(shè)計指標。然而，提高有機負荷標準和監(jiān)測項目判定正常運行的方法，都是在運行初期。在這一階段運行中，由于提升水量大、 COD濃度高、產(chǎn)氣量和上流速度增加，導致污泥膨脹，污泥量較大，多為細小非分散污泥或絮狀污泥。排出這種污泥有利于顆粒污泥的形成。
3.4第四階段：顆粒污泥培養(yǎng)期(30天)這個階段的任務是將反應器內(nèi)德污泥全部微粒化，或者使反應器達到設(shè)計負荷，為了加速污泥的增值，應盡快增加到0.4-0.5 kgCODcr/kgVSS· d，以便為微生物提供足夠的營養(yǎng)，促進其快速生長。經(jīng)過這一階段，反應器有機負荷達到設(shè)計指標3.0 kgCOD/m3· d，才能穩(wěn)定運行。操作時嚴格控制 PH、溫度、有機負荷、 VFA、 ALK等參數(shù)，逐步形成顆粒污泥。注：1、自項目啟動階段起，每天監(jiān)測一次進、出水 PH值、 COD、 SS、 VFA、 ALK、流量。
對監(jiān)測結(jié)果進行分析、判斷，及時調(diào)整進水量、濃度，確保生產(chǎn)穩(wěn)定。
4. UASB反應堆調(diào)試運行控制過程參數(shù)
4.1反應溫度(常溫)20±2℃，是指反應器內(nèi)的反應液的溫度，若溫度上限超過細菌生長溫度，細菌將死亡。當溫度下降且低于最低溫度范圍時，細菌一般不會死亡，而是逐漸停止或減弱代謝活動，使菌種進入休眠狀態(tài)。
4.2 pH值在6.8~7.8之間， PH值在6.8~7.8之間，理想 PH值在6.8~7.2之間。酸堿性范圍為反應區(qū)酸堿度在 UASB反應器中的酸堿度，不含進液酸堿度。污水進入反應器后，通過生物化學過程和稀釋作用，可以快速改變進水 PH值。酸性變化的主要影響因素是酸性物質(zhì)的生成，特別是乙酸。因此，廢水中含有大量可溶性碳水化合物(如糖、淀粉)，進入反應器后， pH將迅速下降。乙酸廢水進入反應器后， pH升高；在高蛋白和氨基酸的廢水中，由于氨氣的形成，其 pH會稍微升高。針對不同廢水，可選用不同的進液 pH值。
4.3 VFA濃度及 VFA濃度可直接反映反應器的運行狀況， VFA濃度和組成 VFA濃度均由酸化細菌轉(zhuǎn)化為 VFA，甲烷菌轉(zhuǎn)化為 VFA，甲烷菌轉(zhuǎn)化為 VFA，甲烷菌對 VFA的轉(zhuǎn)化效果較好，出水 VFA濃度低于3 mmol/l (或200 mg乙酸/L)。
4.4營養(yǎng)成分主要是營養(yǎng)成分氮、磷、鉀、硫等，以及生長所必需的微量元素。例如：(Fe、 Ni、 Co)應滿足微生物生長需求。氮、磷的一般要求是： COD: N: P=(350~500):5:1，但是，由于發(fā)酵產(chǎn)酸菌的生長速度遠大于甲烷菌，所以一個比較精確的估計值應該是 COD: N: P: S=(50/Y):5:1, Y為細胞產(chǎn)率， Y為0.15；而發(fā)酵產(chǎn)酸菌 Y=0.03，而且含有鐵、鎳和鈷的甲烷菌細胞成分含量較高。
4.5毒性化合物的抑制濃度應低于規(guī)定濃度或應給予污泥足夠的馴化時間。如：氨氮、無機硫化物、鹽類、重金屬、非極性有機化合物(揮發(fā)性脂肪酸)等，應根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整處理。
5. UASB初次啟動進程的考慮
5.1明確初始啟動 UASB目標
在 UASB (一期)啟動之初，不追求反應器的處理效率和排放水質(zhì)。初始目標是使反應堆逐步進入“工作”狀態(tài)。就是使菌種從休眠狀態(tài)恢復、活化的過程。這個過程中，當細菌從休眠狀態(tài)恢復到營養(yǎng)細胞的狀態(tài)后，他們還會經(jīng)歷對廢水性質(zhì)的適應。從馴化的全過程來看，原種污泥中的甲烷菌濃度較低的生長速度相對于產(chǎn)酸菌的生長緩慢。所以在顆粒污泥出現(xiàn)之前，這段時間比較長。一段時間不能快，也不能有大負荷。
5.2廢水中 CODcr濃度低于2000 mg/L，一般無需稀釋，可直接進液
在污水中 CODcr濃度超過2000 mg/L時，可以進行進水稀釋，增加進水量，促使處理設(shè)施內(nèi)水流分布均勻。
5.3增加負荷的操作方法可以從0.1~2.0 kgCOD/m3· d開始，在降解 CODcr去除率達到80%后，再逐漸增加負荷。只要略微超過容積負荷0.1 kgCOD/m3· d，負荷就不應過快。保持液壓時間超過24小時。持續(xù)運轉(zhuǎn)。直至氣體產(chǎn)生。產(chǎn)氣后5天檢查產(chǎn)氣是否達到略高于0.1m3/m3· d。若5天后，反應器的產(chǎn)氣量仍達不到這個數(shù)值，則可停止進水，3天后再恢復進液，直至產(chǎn)氣量增加0.1m3/m3· d。檢測出水 VFA、 VFA過高，表明該反應器的負荷相當于當時的菌種活力偏高。當出水 VFA高于8 mmol/l時，停止進水，直至反應器中 VFA低于3 mmol/l，再繼續(xù)以原來的濃度，當出水的 VFA低于3 mmol/l時，才停止進水。
5.4增加負荷量和增加負荷量可以通過增加進水量或降低稀釋率等方法使負荷量提高20~30%，并可反復進行。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷每一項工作需要的時間，有時長達兩周，有時只有幾天，以監(jiān)測資料為依據(jù)，直至達到設(shè)計負荷。
5.5水力停留時間的水力停留時間對厭氧過程的影響表現(xiàn)為上升流速。由于液體流速大，增加了污水系統(tǒng)進水區(qū)的擾動，增加了生物污泥與進水有機物的接觸，有利于提高處理效率。使用常規(guī) UASB系統(tǒng)時，升流速度的平均值一般不超過0.5 m/h。它是保證顆粒污泥形成的重要條件之一。
5.6運行時始終保持 VFA/ALK=0.3以下否則脂肪酸累積的運行失敗。
6.厭氧生物處理的影響因素6.1溫度-厭氧廢水處理分為低溫、中溫和高溫三種類型，迄今為止，大部分厭氧廢水處理系統(tǒng)都是中溫范圍，每升高10℃，厭氧反應速度約為一倍。中溫法處理溫度一般為30~40℃，最佳處理溫度為35~40℃。較高溫度操作多在50-60℃。溫度的微小波動(如1-3℃)對厭氧過程不會有明顯的影響，但若溫度下降幅度太大(超過5℃)，則反應器的負荷應因污泥活性的降低而降低，以防止因過載而發(fā)生的反應器酸化等問題，即我們常說的“酸化”，否則沼氣產(chǎn)量會明顯下降，甚至停止產(chǎn)生，同時還會產(chǎn)生酸積累，從而防止因過負荷而產(chǎn)生的酸化現(xiàn)象，即我們常說的“酸化”。
注意：上述所謂溫度指厭氧反應器的溫度
6.2 pH
厭氧處理的這個 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后，生物化學過程和稀釋可以迅速改變進液的 pH值。反應釜出液的 pH一般等于或接近于反應器內(nèi)部的 pH。影響酸度變化的主要因素是酸的形成，尤其是醋酸的生成。所以，其中含有大量的溶解性碳水化合物(如糖、淀粉)等廢水進入反應器后， pH會迅速下降，而已酸化的廢水進入反應器后， pH會升高。對含有較多蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水， pH值會因為氨的形成而稍微升高。反應器出液的 pH一般都等于或接近于反應器內(nèi)的 pH值。pH值是影響廢水厭氧處理的重要因素之一，厭氧條件下，水解細菌和產(chǎn)酸菌對 pH有很大的適應性，其中大部分在 pH為5.0-8.5的范圍內(nèi)生長良好，而有些產(chǎn)酸菌在 pH為5.0-8.5時仍能繼續(xù)生長。但是，一般情況下， PH敏感的沼氣菌適合生長6.5-7.8，在一般情況下，這種 pH值應該由厭氧處理控制。我們要求厭氧反應器的 pH值在6.8-7.2之間。進入水中 pH條件異常，首先表現(xiàn)為使產(chǎn)甲烷作用受到抑制(表現(xiàn)為沼氣產(chǎn)生量減少，出水 COD值升高)，即使在產(chǎn)酸過程中生成的有機酸不能通過正常的代謝降解，導致各階段協(xié)調(diào)的平衡喪失。若 pH持續(xù)下降至5以下，不僅會對產(chǎn)甲烷菌形成毒害，而且還會抑制產(chǎn)酸細菌的活動，從而使整個厭氧消化過程停止，這一過程的恢復需要大量的時間和人力物力。pH值在短時間內(nèi)升高超過8，一般只要使產(chǎn)甲基菌恢復活力，產(chǎn)生的甲烷菌很快就可以恢復其活性，使整個厭氧處理系統(tǒng)恢復正常。
6.3有機負荷和水力停留時間
