貴州省厭氧反應器酒廠污水處理

貴州省厭氧反應器酒廠污水處理

厭氧反應器的啟動

UASB厭氧反應器啟動分為初次啟動和二次啟動。初次啟動指用顆粒污泥以外的其它污泥作為種泥啟動的一個UASB厭氧反應器的啟動過程。二次啟動是指使用顆粒污泥作為種泥對UASB厭氧反應器的啟動過程。我們公司現(xiàn)階段反應的啟動方法均為二次啟動法。需注意問題如下：

1、進水負荷 二次啟動的負荷可以較高，一般情況下初進液濃度可以達到3000mg/l到5000mg/l，進水一段時間后，待COD去除率達80%以上時，適當提高進水濃度。相應流量不宜過高。我們在厭氧反應器初次啟動時提倡低流量、低負荷啟動，現(xiàn)二公司二套厭氧反應器采用此種啟動方式已經成功。

2、進水懸浮物 進水懸浮物含量不能太高，否則將嚴重影響厭氧顆粒污泥的形成，其積累量大于微生物的增長量，終導致厭氧污泥的活性大大下降，因為整個厭氧反應系統(tǒng)的容量是有限的。

3、進水種類的控制 厭氧反應器的進水需嚴格控制，通過馴化我們可以處理一些難處理的污污水，例如提取的洗柱水，但在整個厭氧反應系統(tǒng)的啟動期間，此類水不能進入，否則將大大延長啟動時間。在啟動過程中我們也應及時了解生產情況，對啟動期間的厭氧反應器進水作出相應的選擇。

4、顆粒污泥的觀察 啟動期間需定期從顆粒污泥取樣口提取污泥樣品，觀察顆粒污泥的生長情況，結合進出水COD值對厭氧反應器的啟動情況做出判斷。

5、出水pH值 對出水pH值做出相應記錄，pH值低于6.8時需及時采取相應補救措施（調整進水負荷、必要時投加純堿），為啟動成功提供保障。

6、產氣、污泥洗出情況 及時與熱風爐了解沼氣的產出情況，產氣量小時從進水負荷、溫度、顆粒污泥形成三方面進行分析，尋求解決問題的辦法。

7、進水溫度 控制厭氧反應器內溫度在34-38℃之間，通過調節(jié)進水溫度使24h內溫差變化不得超過2℃。

污泥顆粒化

顆粒污泥即我們常說的厭氧污泥，它的形成實際上是微生物固定化的一種形式，其外觀為具有相對規(guī)則的球形或橢圓形黑色顆粒。光學顯微鏡下觀察，顆粒污泥呈多孔結構，表面有一層透明膠狀物，其上附著甲烷菌。顆粒污泥靠近外表面部分的細胞密度大，內部結構松散，粒徑大的顆粒污泥內部往往有一個空腔。大而空的顆粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成為新生顆粒污泥的內核，一些大的顆粒污泥還會因內部產生的氣體不易釋放出去而容易上浮，以至被水流帶走，只要量不大，這也為一種正常現(xiàn)象。

厭氧反應器內顆粒污泥形成的過程稱之為顆粒污泥化，顆粒污泥化是大多數(shù)UASB反應器啟動的目標和成功的標志。污泥的顆粒化可以使UASB反應器允許有更高的有機物容積負荷和水力負荷。

厭氧反應器內的顆粒污泥其實是一個*的微生物水處理系統(tǒng)。這些微生物在厭氧環(huán)境中將難降解的有機物轉化為甲烷、二氧化碳等氣體與水系統(tǒng)分離并實現(xiàn)菌體增殖，通過這種方式污水得到凈化。這里面涉及到兩類關系密切的厭氧菌：產酸菌和產甲烷菌。我們在3月份的培訓過程中提到，產酸菌將有機物轉化為揮發(fā)性有機酸，而產甲烷菌利用這些有機酸把他們轉化為甲烷、二氧化碳等氣體，這時污水得到凈化。在這個過程中，對于凈化污水來說，起關鍵作用的是甲烷菌，而甲烷菌對于環(huán)境的變化是相當敏感的，一旦溫度、pH、有毒物質侵入、負荷等因素變化，均易引發(fā)其活力的下降，導致?lián)]發(fā)酸積累，揮發(fā)酸積累的直接后果是系統(tǒng)pH下降，如此循環(huán)，厭氧反應器開始“酸化”。

厭氧“酸化”

UASB反應器在運行過程中由于進水負荷、水溫、有毒物質進入等原因變化而導致?lián)]發(fā)性脂肪酸在厭氧反應器內積累，從而出現(xiàn)產氣量減小、出水COD值增加、出水pH值降低的現(xiàn)象，稱之為“酸化”。發(fā)生“酸化”的反應器其顆粒污泥中的產甲烷菌受到嚴重抑制，不能將乙酸轉化為甲烷，此時系統(tǒng)出水COD值甚至高于進水COD值，厭氧反應器處于癱瘓狀態(tài)。

揮發(fā)酸、堿度對運行的影響

UASB厭氧反應器啟動分為初次啟動和二次啟動。初次啟動指用顆粒污泥以外的其它污泥作為種泥啟動的一個UASB厭氧反應器的啟動過程。二次啟動是指使用顆粒污泥作為種泥對UASB厭氧反應器的啟動過程。我們公司現(xiàn)階段反應的啟動方法均為二次啟動法。在以往的培訓過程中我們著重介紹了進水負荷、反應器內溫度、pH值、懸浮物質對厭氧反應器的影響，現(xiàn)將揮發(fā)酸（VFA）、堿度在厭氧反應器的運行過程中的作用及對pH值、產氣量的影響等問題介紹如下：

1、揮發(fā)性脂肪酸

1）VFA（揮發(fā)酸）

揮發(fā)性脂肪酸簡稱揮發(fā)酸，英文縮寫為VFA，它是有機物質在厭氧產酸菌的作用下經水解、發(fā)酵發(fā)酸而形成的簡單的具有揮發(fā)性的脂肪酸，如乙酸、丙酸等。揮發(fā)酸對甲烷菌的毒性受系統(tǒng)pH值的影響，如果厭氧反應器中的pH值較低，則甲烷菌將不能生長，系統(tǒng)內VFA不能轉化為沼氣而是繼續(xù)積累。相反在pH值為7或略高于7時，VFA是相對無毒的。揮發(fā)酸在較低pH值下對甲烷菌的毒性是可逆的。在pH值約等于5時，甲烷菌在含VFA的廢水中停留長達兩月仍可存活，但一般講，其活性需要在系統(tǒng)pH值恢復正常后幾天到幾個星期才能夠恢復。如果低pH值條件僅維持12h以下，產甲烷活性可在pH值調節(jié)之后立即恢復。

2）VFA積累產生的原因

厭氧反應器出水VFA是厭氧反應器運行過程中非常重要的參數(shù)，出水VFA濃度過高，意味著甲烷菌活力還不夠高或環(huán)境因素使甲烷菌活力下降而導致VFA利用不充分，積累所致。溫度的突然降低或升高、毒性物質濃度的增加、pH的波動、負荷的突然加大等都會由出水VFA的升高反應出來。進水狀態(tài)穩(wěn)定時，出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高，但是pH的變化要比VFA的變化遲緩，有時VFA可升高數(shù)倍而pH尚沒有明顯改變。因此從監(jiān)測出水VFA濃度可快速反映出反應器運行的狀況，并因此有利于操作過程及時調節(jié)。過負荷是出水VFA升高的原因。因此當出水VFA升高而環(huán)境因素（溫度、進水pH、出水水質等）沒有明顯變化時，出水VFA的升高可由降低反應器負荷來調節(jié)，過負荷由進水COD濃度或進水流量的升高引起，也會由反應器內污泥過多流失引起。

3）VFA與反應器內pH值的關系

在UASB反應器運行過程中，反應器內的pH值應保持在6.5-7.8范圍內，并應盡量減少波動。pH值在6.5以下，甲烷菌即已受到抑制，pH值低于6.0時，甲烷菌已嚴重抑制，反應器內產酸菌呈現(xiàn)優(yōu)勢生長。此時反應器已嚴重酸化，恢復十分困難。

VFA濃度增高是pH下降的主要原因，雖然pH的檢測非常方便，但它的變化比VFA濃度的變化要滯后許多。當甲烷菌活性降低，或因過負荷導致VFA開始積累時，由于廢水的緩沖能力，pH值尚沒有明顯變化，從pH值的監(jiān)測上尚反映不出潛在的問題。當VFA積累至一定程度時，pH才會有明確變化。因此測定VFA是控制反應器pH降低的有效措施。

當pH值降低較多，一般低于6.5時就應采取應急措施，減少或停止進液，同時繼續(xù)觀察出水pH和VFA。待pH和VFA恢復正常以后，反應器在較低的負荷下運行。進水pH的降低可能是反應器內pH下降的原因，這就要看反應器內堿度的多少，因此如果反應器內pH降低，及時檢查進液pH有無改變并監(jiān)測反應器內堿度也是很必要的。

4）厭氧反應器啟動、運行過程中需注意與VFA相關的問題

厭氧反應器運轉正常的情況下，VFA的濃度小于3mmol/l，但在啟動和運行過程中VFA出現(xiàn)一定的波動是正常的，不必太過驚慌。①厭氧反應器啟動階段，當環(huán)境因素如出水pH、罐溫正常時，出水VFA過高則表時反應器負荷相對于當時的顆粒污泥活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，則應當停止進液，直到反應器內VFA低于3 mmol/l后，再繼續(xù)以原濃度、負荷進液運行。②厭氧反應器運行階段，運行負荷的增加可能會導致出水VFA濃度的升高，當出水VFA高于8mmol/l時，不要停止進液但要仔細觀察反應器內pH值、COD值的變化防止“酸化”的發(fā)生。增大負荷后短時間內，產氣量可能會降低，幾天后產氣量會重新上升，出水VFA濃度也會下降。但如果出水VFA增大到15mmol/l則必須把降至原來水平，并保證反應器內pH不低于6.5，一旦降至6.5以下，則有必要加堿調節(jié)pH。

2、堿度

1）堿度

堿度不是堿，廣義的堿度指的是水中強堿弱酸鹽的濃度，它在不同的pH值下的存在形式不同（弱酸跟上的H數(shù)目不同），能根據(jù)環(huán)境釋放或吸收H離子，從而起到緩沖溶液中pH變化的作用，使系統(tǒng)內pH波動減小。堿度是不直接參加反應的。堿度是衡量厭氧系統(tǒng)緩沖能力的重要指標，是系統(tǒng)耐pH沖擊能力的衡量標準。因此UASB在運行過程中一般都要監(jiān)測堿度的。操作合理的厭氧反應器堿度一般在2000-4000mg/l，正常范圍在1000-5000mg/l。（以上堿度均以CaCO3計）

2）堿度對UASB顆粒污泥的影響

堿度對UASB顆粒污泥的影響表現(xiàn)在兩個方面：一是對顆粒化進程的影響；二是對顆粒污泥產甲烷活性(SMA)的影響。堿度對顆粒污泥活性的影響主要表現(xiàn)在通過調節(jié)pH值(即通過堿度的緩沖作用使pH值變化較小)使得產甲烷菌呈不同的生長活性。在一定的堿度范圍內，進水堿度高的反應器污泥顆粒化速度快，但顆粒污泥的SMA低；進水堿度低的反應器其污泥顆粒化速度慢，但顆粒污泥的SMA高。因此，在污泥顆粒化過程中進水堿度可以適當偏高(但不能使反應器的pH＞8.2，這主要是因為此時產甲烷菌會受到嚴重抑制)以加速污泥的顆粒化，使反應器快速啟動；而在顆粒化過程基本結束時，進水堿度應適當偏低以提高顆粒污泥的SMA。

幾個常見問題

1、  厭氧反應器是否極易酸化

厭氧反應器是否極易酸化？回答是否定的。UASB厭氧反應器作為一種高效的水處理設施，其系統(tǒng)自身有著良好的調節(jié)系統(tǒng)，在這個調節(jié)系統(tǒng)中，起著關鍵作用的是碳酸氫根離子，即我們通常說的堿度，它的主要作用是調節(jié)系統(tǒng)的pH，防止因pH值的變化對產甲烷菌造成影響。因此只要我們科學、合理操作，就可以確保厭氧反應器正常、高效運行。

2、  罐溫變化

對一個厭氧反應器來說，其操作溫度以穩(wěn)定為宜，波動范圍24h內不得超過2℃。水溫對微生物的影響很大，對微生物和群體的組成、微生物細胞的增殖，內源代謝過程，對污泥的沉降性能等都有影響。對中溫厭氧反應器，應該避免溫度超過42℃，因為在這種溫度下微生物的衰退速度過大，從而大大降低污泥的活性。此外，在反應器溫度偏低時，應根據(jù)運行情況及時調整負荷與停留時間，反應器運行仍可穩(wěn)定，但此時不能充分發(fā)揮反應器的處理能力，否則將導致反應器不能正常運行。

罐溫的突然變化，易造成沼氣中甲烷氣體所占比例減少，CO2增多，而且我們可以在厭氧反應器液面看到一些半固半液狀且不易破的氣泡。

3、  進水pH值

在厭氧反應器正常運行時，進水pH值一般在6.0以上。在處理因含有有機酸而使偏低的廢水時，正常運行時，進水pH值可偏低，如4~5左右；若處理因含無機酸而使pH值低的廢水，應將進水pH值調到6以上。當然具體的控制還要根據(jù)反應器的緩沖能力而定，也決定于厭氧反應的馴化程度。

4、  厭氧反應器內污泥流失的原因及控制措施

UASB反應器設置了三相分離器，但在污泥結團之前仍帶有一定污泥，在啟動過程中逐漸將輕質污泥洗出是必要的。污泥顆粒化是一個連續(xù)漸進過程，即每次增加負荷都增大其流體流速和沼氣產量，從而加強了攪拌篩選作用，小的、輕的顆粒被沖擊出反應器，這個過程并不要使大量污泥沖出，要防止污泥過量流失。一般來說，反應器發(fā)生污泥流失可分為三種情況：1）污泥懸浮層頂部保持在反應器出水堰口以下，污泥的流失量將低于其增殖量。2）在穩(wěn)定負荷條件下，污泥懸浮層可能上升到出水堰口處，這時應及時排放剩余污泥。3）由于沖擊負荷及水質條件突然惡化（如負荷突然增大等）要導致污泥床的過度膨脹。在這種情況下污泥可能出現(xiàn)暫時性大量流失。

控制反應器的有機負荷是控制污泥過量流失的主要辦法。提高污泥的沉降性能是防止污泥流失的根本途徑，但需要一個過程。為了減少出水帶走的厭氧污泥，因此公司UASB厭氧反應器后設置了初沉池。設置初沉池的好處在于：①可以加速反應器內污泥積累，縮短啟動時間；②去除出水懸浮物，提高出水水質；③在反應器發(fā)生沖擊而使污泥大量上浮時，可回收流失污泥，保持工藝的穩(wěn)定性；④減少污泥排放量。

5、  顆粒污泥的攪拌

UASB厭氧反應器內顆粒污泥與污水中有機物質的充分接觸使其具有了很高的水處理效率。“充分接觸”的前提需要很好的攪拌作用。UASB厭氧反應器在運行過程中這種攪拌作用主要來自兩個方面，一是污水在厭氧反應器內向上流動過程中產生的攪動作用，二是顆粒污泥中產甲烷菌產出氣體過程中產生的攪動作用。可以理解的是由污水流動產生的攪動作用方向是單一的，只是向上的，而由沼氣產生的攪動作用方向則是多樣的，更利于顆粒污泥與污水中有機物質的接觸。因此我們在運行過程中應注意保證厭氧反應器正常運行，否則靠大流量的沖擊來達到攪拌的作用往往事與愿違，而且造成厭氧反應器負荷的波動。