蘭州高難污水UASB工藝調(diào)試方案

蘭州高難污水UASB工藝調(diào)試方案

一、UASB反應(yīng)器簡(jiǎn)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(xiě)UASB。

污水自下而上通過(guò)UASB。反應(yīng)器底部有一個(gè)高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機(jī)污染物在此間經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。

因水流和氣泡的攪動(dòng)，污泥床之上有一個(gè)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(dòng)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(jī)廢水的處理。運(yùn)行良好的UASB有很高的有機(jī)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(guò)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(guò)不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過(guò)程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等無(wú)機(jī)物。

在厭氧消化反應(yīng)過(guò)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(jī)酸，乙醇，糖類(lèi)，氫和二氧化碳；②乙酸化細(xì)菌，它們將*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(jiǎn)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(jī)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(guò)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(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，沼氣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)入氣室，集中在氣室沼氣，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(yùn)行的三個(gè)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(dòng)運(yùn)行的四個(gè)階段： 

*階段：?jiǎn)?dòng)前的準(zhǔn)備： 

UASB投入運(yùn)行前必須進(jìn)行充分實(shí)驗(yàn)和氣密性實(shí)驗(yàn)，充分實(shí)驗(yàn)要求無(wú)漏水現(xiàn)象。氣密性實(shí)驗(yàn)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?dú)獯祾摺?/span>

第二階段：UASB啟動(dòng)運(yùn)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(lèi)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(guò)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(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。

   

• e牛糞和各類(lèi)糞肥也可以用于接種污泥，但各類(lèi)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)嚢韬螅梦勰啾镁鶆虻妮斎氲経ASB反應(yīng)池各布泥點(diǎn) 

• 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%，少15%，一般為30%。

  接種污泥的填充量不超過(guò)UASB反應(yīng)器的有效容積的60%。

   

• c接種污泥的濃度：

  初啟動(dòng)時(shí)，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(shí)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(zhǎng)條件，因此，初始配水低COD濃度為1000毫克/升，然后逐步提高有機(jī)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(shí)，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(yùn)行階段）（估計(jì)45天） 

初始階段是指反應(yīng)器負(fù)荷低于2kgCOD/m3.d的運(yùn)行階段，此階段反應(yīng)器的負(fù)荷由0.1kgCOD/m3.d開(kāi)始，內(nèi)循環(huán)一個(gè)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(yùn)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(yùn)行階段，每日測(cè)定進(jìn),出水流量、PH、COD、ALK、VFA、SS等項(xiàng)目，經(jīng)測(cè)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(yùn)行正常。

5.第三階段：（預(yù)計(jì)45天）

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

此階段的反應(yīng)負(fù)荷由2kgCOD/m3.d開(kāi)始，每次0.1kgCOD/m3.d有機(jī)負(fù)荷提升，也可以每次負(fù)荷增加20%，每次操作所需時(shí)間長(zhǎng)短不同，有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)兩周，有時(shí)僅幾天，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)操作可達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。 

但提升有機(jī)負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測(cè)項(xiàng)目判斷運(yùn)行正常的方法同初始運(yùn)行階段。

在這段運(yùn)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，有利于顆粒化污泥的形成。 

6.第四階段：（30天） 

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

四、注意事項(xiàng)

1、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

自初始階段開(kāi)始，每日監(jiān)測(cè)項(xiàng)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(cè)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、及時(shí)調(diào)整進(jìn)水量、濃度、保持穩(wěn)定運(yùn)行。

3、 UASB反應(yīng)器調(diào)試運(yùn)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(zhǎng)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*，從整體上講，細(xì)菌不會(huì)死亡，而只是逐漸停止或減弱代謝活動(dòng)，菌種處于休眠狀態(tài)。 

3.2  PH值

PH值范圍為6.8~7.8，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?yàn)閺U水進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，生物化學(xué)過(guò)程和稀釋作用可以迅速改變進(jìn)液的PH值。對(duì)PH值改變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(duì)于含大量蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水，由于氨的形成，PH會(huì)略有上升。對(duì)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?yàn)閂FA的去除程度可以直接反映出反應(yīng)器運(yùn)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(shí)，出水VFA濃度較低，當(dāng)出水VFA濃度低于3mmol/l（或200mg乙酸/L）時(shí)，反應(yīng)器運(yùn)行狀態(tài)較為良好。 

3.4  營(yíng)養(yǎng)物與微量元素 

主要營(yíng)養(yǎng)物氮、磷、鉀和硫等以及其他的生長(zhǎng)必須的微量元素。例如（Fe、Ni、Co）應(yīng)當(dāng)滿足微生物生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)于發(fā)酵產(chǎn)酸菌Y=0.15；對(duì)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(shí)間。如：氨氮、無(wú)機(jī)硫化物、鹽類(lèi)、重金屬、非極性有機(jī)化合物（揮發(fā)性脂肪酸）等，在運(yùn)行中都要根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行判斷，及時(shí)調(diào)整處理。 

4、UASB初次啟動(dòng)過(guò)程的注意事項(xiàng)

4．1對(duì)初期啟動(dòng)UASB目標(biāo)要明確

對(duì)UASB（*階段）啟動(dòng)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(guò)程。在這一過(guò)程中，當(dāng)菌種從休眠狀態(tài)中恢復(fù)到營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的狀態(tài)后，它們還要經(jīng)歷對(duì)廢水性質(zhì)的適應(yīng)。在整個(gè)馴化增殖過(guò)程中，而原種污泥中可能濃度較低甲烷菌增長(zhǎng)速度相對(duì)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(zhǎng)。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(shí)，一般不需要稀釋?zhuān)芍苯舆M(jìn)液

當(dāng)廢水COD濃度高于2000毫克/升時(shí)，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(dòng)初負(fù)荷可從0.1~2.0 kgCOD/m3.d開(kāi)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(shí)間大于24小時(shí)。連續(xù)運(yùn)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(guò)高，則表示反應(yīng)器負(fù)荷相當(dāng)于當(dāng)時(shí)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(shuō)明反應(yīng)器運(yùn)行良好。

4.4 增加負(fù)荷量

增加負(fù)荷量可以通過(guò)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(shí)間長(zhǎng)短不同，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)兩周，有時(shí)僅需幾天，要根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷，直到達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)間長(zhǎng)短不同，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)兩周，有時(shí)僅需幾天，要根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷，直到達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷為止。 

4.5水力停留時(shí)間

水力停留時(shí)間對(duì)于厭氧工藝的影響是通過(guò)上升流速來(lái)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(dòng)，因此增加了生物污泥與進(jìn)水有機(jī)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(guò)0.5m/h。這是為保證顆粒污泥形成的重要條件之一。 

4.6 運(yùn)行中始終保持VFA/ALK=0.3以下。

否則揮發(fā)性脂肪酸積累運(yùn)行失敗。