一、UASB反應(yīng)器簡介

上流式厭氧污泥床(UASB),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。

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。

因水流和氣泡的攪動，污泥床之上有一個污泥懸浮層。

反應(yīng)器上部有設(shè)有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應(yīng)器頂部導(dǎo)出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應(yīng)器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水。

UASB 負(fù)荷能力很大，適用于高濃度有機廢水的處理。運行良好的UASB有很高的有機污染物去除率，不需要攪拌，能適應(yīng)較大幅度的負(fù)荷沖擊、溫度和pH變化。

二、工作原理

UASB反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物——沼氣、水等無機物。

在厭氧消化反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要有以下幾種：①水解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌，它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種有機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；②乙酸化細(xì)菌，它們將第一步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳；③產(chǎn)甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷。

UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有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有機物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進(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，并在重力作用下沉降。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，然后排出污泥床。

三、調(diào)試程序

UASB反應(yīng)器運行的三個重要前提：

1.反應(yīng)器內(nèi)形成沉淀性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥。

2.由于產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用。

3.合理的三相分離器使沉淀性能良好污泥能保留在反應(yīng)區(qū)內(nèi)。

UASB反應(yīng)器啟動運行的四個階段：
第一階段：啟動前的準(zhǔn)備：

UASB投入運行前必須進(jìn)行充分實驗和氣密性實驗，充分實驗要求無漏水現(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。

第二階段：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廠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?；^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(jìn)行轉(zhuǎn)性培養(yǎng)，但培養(yǎng)時間相當(dāng)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(yīng)當(dāng)有太多的砂子。

2.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?dāng)嚢韬?，用污泥泵均勻的輸入到UASB反應(yīng)池各布泥點

b接種污泥量：

接種污泥量為UASB反應(yīng)器的有效容積的30%到50%，最少15%，一般為30%。

接種污泥的填充量不超過UASB反應(yīng)器的有效容積的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(zhì)：
a配制低濃度的廢水有利于顆粒污泥的形成，但濃度也應(yīng)當(dāng)足夠維持良好的細(xì)菌生長條件，因此，初始配水最低COD濃度為1000毫克/升，然后逐步提高有機負(fù)荷直到可降解的COD去除率達(dá)到80%為止。

b當(dāng)進(jìn)水COD濃度高時，可采用出水循環(huán)或稀釋水進(jìn)水,出水循環(huán)回流比為30到50%，調(diào)節(jié)到適宜的COD濃度值。

4.第二階段（初始運行階段）（估計45天）
初始階段是指反應(yīng)器負(fù)荷低于2kgCOD/m3.d的運行階段，此階段反應(yīng)器的負(fù)荷由0.1kgCOD/m3.d開始，內(nèi)循環(huán)一個周期后，逐步分多次提升到2kgCOD/m3.d。

提升COD濃度標(biāo)準(zhǔn)為:當(dāng)可生物降解的COD去除率達(dá)到80%后方可提高，直到達(dá)2kgCOD/m3.d為初始階段。

在這段運行中，有少量的非常細(xì)小的分散污泥帶出，其主要原因是水的上流速度和逐漸產(chǎn)生的少量沼氣。

初始運行階段，每日測定進(jìn),出水流量、PH、COD、ALK、VFA、SS等項目，經(jīng)測定結(jié)果判斷，若出水VFA＜3mmol/l，VFA/ALK=0.3以下，表示UASB系統(tǒng)運行正常。

5.第三階段：（預(yù)計45天）

反應(yīng)器的有機負(fù)荷由2kgCOD/m3.d到4.9kgCOD/m3.d的運行階段 。

此階段的反應(yīng)負(fù)荷由2kgCOD/m3.d開始，每次0.1kgCOD/m3.d有機負(fù)荷提升，也可以每次負(fù)荷增加20%，每次操作所需時間長短不同，有時可長達(dá)兩周，有時僅幾天，經(jīng)過多次重復(fù)操作可達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。

但提升有機負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測項目判斷運行正常的方法同初始運行階段。在這段運行中，由于提升水量大，COD濃度高，產(chǎn)氣量和上流速度的增加引起污泥膨脹，污泥量帶出量多，大多為細(xì)小非分散的污泥或部分絮狀污泥。這種污泥的帶出，有利于顆?；勰嗟男纬伞?.第四階段：（30天）

這一階段是指反應(yīng)器的有機負(fù)荷達(dá)到設(shè)計指標(biāo)4.9kgCOD/m3.d，以后的穩(wěn)定運行階段。在這段的運行中，PH值、溫度、有機負(fù)荷、VFA、ALK等各項操作參數(shù)嚴(yán)格控制，逐步形成顆粒污泥。

四、注意事項

1、監(jiān)測項目

自初始階段開始，每日監(jiān)測項目一次，進(jìn)、出水PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。

2、調(diào)整

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、及時調(diào)整進(jìn)水量、濃度、保持穩(wěn)定運行。

3、UASB反應(yīng)器調(diào)試運行控制工藝參數(shù)

3.1 反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度35.2℃，指反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)液的溫度，高出細(xì)菌的生長溫度的上限，將導(dǎo)致細(xì)菌死亡。當(dāng)溫度下降并低于溫度范圍的下限時，從整體上講，細(xì)菌不會死亡，而只是逐漸停止或減弱代謝活動，菌種處于休眠狀態(tài)。

3.2 PH值

PH值范圍為6.8~7.8，最佳PH值范圍為6.8~7.2。PH值范圍是指UASB反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)區(qū)的PH，而不是進(jìn)液的PH。因為廢水進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，生物化學(xué)過程和稀釋作用可以迅速改變進(jìn)液的PH值。對PH值改變最大的影響因素是酸的形成，特別是乙酸的形成。因此含有大量溶解性碳水化合物（如糖、淀粉）等廢水進(jìn)入反應(yīng)器后PH將迅速降低。而乙酸化的廢水進(jìn)入反應(yīng)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會略有上升。對不同的廢水可選擇不同的進(jìn)液PH值。

3.3 出水VFA的濃度與組成

因為VFA的去除程度可以直接反映出反應(yīng)器運行的狀況，在正常情況下，底物由酸化菌轉(zhuǎn)化為VFA，VFA可被甲烷菌轉(zhuǎn)化甲烷，因此甲烷菌活躍時，出水VFA濃度較低，當(dāng)出水VFA濃度低于3mmol/l（或200mg乙酸/L）時，反應(yīng)器運行狀態(tài)最為良好。

3.4 營養(yǎng)物與微量元素

主要營養(yǎng)物氮、磷、鉀和硫等以及其他的生長必須的微量元素。例如（Fe、Ni、Co）應(yīng)當(dāng)滿足微生物生長的需要。一般N和P的要求大約為CODBD：N：P=（350~500）：5：1，但由于發(fā)酵產(chǎn)酸菌的生長速率大大高于甲烷菌，因此較為精確的估算應(yīng)當(dāng)是CODBD：N：P：S=（50/Y）：5：1，其中Y為細(xì)胞產(chǎn)率，對于發(fā)酵產(chǎn)酸菌Y=0.15；對于產(chǎn)甲烷菌Y=0.03,此外,甲烷菌細(xì)胞組成中有較高濃度的鐵、鎳和鈷。

3.5 毒物

毒性化合物應(yīng)當(dāng)?shù)陀谝种茲舛然驊?yīng)給于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，在運行中都要根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行判斷，及時調(diào)整處理。

4、UASB初次啟動過程的注意事項

4．1 對初期啟動UASB目標(biāo)要明確

對UASB（第一階段）啟動初期，不要追求反應(yīng)器的處理效率和出水質(zhì)量。初期的目標(biāo)是使反應(yīng)器逐漸進(jìn)入工作狀態(tài)。是使菌種由休眠狀態(tài)恢復(fù)、活化的過程。在這一過程中，當(dāng)菌種從休眠狀態(tài)中恢復(fù)到營養(yǎng)細(xì)胞的狀態(tài)后，它們還要經(jīng)歷對廢水性質(zhì)的適應(yīng)。在整個馴化增殖過程中，而原種污泥中可能濃度較低甲烷菌增長速度相對于產(chǎn)酸菌要慢得多。因此在顆粒污泥出現(xiàn)前的這一段相當(dāng)長。這一段不可能快，也不能有較大的負(fù)荷。

4.2 當(dāng)廢水COD濃度低于2000毫克/升時，一般不需要稀釋，可直接進(jìn)液

當(dāng)廢水COD濃度高于2000毫克/升時，可采取出水回流方式，回流比一般在30%~50%之間。有效的回流可以降低進(jìn)水濃度，增大進(jìn)水量，促使處理設(shè)施水流分布均勻。

4.3 負(fù)荷增加的操作方法

啟動最初負(fù)荷可從0.1~2.0 kgCOD/m3.d開始，當(dāng)降解的COD去除率達(dá)到80%后，再逐步增大負(fù)荷。負(fù)荷不應(yīng)增加太快，只要略高于容積負(fù)荷0.1 kgCOD/m3.d即可。水力保留時間大于24小時。連續(xù)運行。直到有氣體產(chǎn)生。5天后檢查產(chǎn)氣是否達(dá)到略高于0.1 M3/M3.d。如果5天后反應(yīng)器產(chǎn)氣量仍未達(dá)到這一數(shù)值，可以停止進(jìn)水，3天后再恢復(fù)進(jìn)液，直到產(chǎn)氣量增加達(dá)到0.1 m3/m3.d。

檢查出水VFA，VFA過高，則表示反應(yīng)器負(fù)荷相當(dāng)于當(dāng)時的菌種活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，則停止進(jìn)水，直到反應(yīng)器內(nèi)VFA低于3mmol/l后，再繼續(xù)以原濃度、原負(fù)荷進(jìn)水，如果出水VFA低于3mmol/l，說明反應(yīng)器運行良好。

4.4 增加負(fù)荷量

增加負(fù)荷量可以通過增大進(jìn)水量，或者降低進(jìn)水稀釋比的方法，負(fù)荷每次可提升20~30%，可以重復(fù)進(jìn)行。每次操作所需時間長短不同，有時長達(dá)兩周，有時僅需幾天，要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷，直到達(dá)到設(shè)計負(fù)荷為止。

負(fù)荷每次可提升20~30%，可以重復(fù)進(jìn)行。每次操作所需時間長短不同，有時長達(dá)兩周，有時僅需幾天，要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷，直到達(dá)到設(shè)計負(fù)荷為止。

4.5 水力停留時間

水力停留時間對于厭氧工藝的影響是通過上升流速來表現(xiàn)的。一方面高的液體流速增加污水系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)水區(qū)的擾動，因此增加了生物污泥與進(jìn)水有機物之間的接觸，有利于提高去除率。在采用傳統(tǒng)的UASB系統(tǒng)的情況下，上升流速的平均值一般不超過0.5m/h。這是為保證顆粒污泥形成的重要條件之一。

4.6 運行中始終保持VFA/ALK=0.3以下。

否則揮發(fā)性脂肪酸積累運行失敗。

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