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UASB厭氧反應(yīng)器的調(diào)試方法
1.厭氧污泥床反應(yīng)器調(diào)試方案1. UASB厭氧反應(yīng)器的反應(yīng)原理 UASB反應(yīng)器可分為兩個(gè)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(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器后，由于水向上流動(dòng)，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(gè)相對(duì)稀薄的懸浮于反應(yīng)區(qū)污泥床之上的污泥層。懸浮物進(jìn)入分離區(qū)后，氣體首先進(jìn)入收集室進(jìn)行分離，含懸浮物的廢水進(jìn)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(yīng)區(qū)。
2. UASB反應(yīng)堆運(yùn)行的三個(gè)重要前提
通過反應(yīng)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(yīng)區(qū)。
3. UASB反應(yīng)堆啟動(dòng)的四個(gè)階段
3.1第一階段： UASB啟動(dòng)運(yùn)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?dāng)嚢杈鶆虻谷?UASB反應(yīng)池。
接種量： UASB反應(yīng)器有效容積的30%-50%，接種量不超過15%，一般為30%。在 UASB反應(yīng)器中，接種量不超過60%的有效污泥體積。本試驗(yàn)系統(tǒng)接種污泥量為80m3。
灌漿濃度：在進(jìn)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(shí)，可以適當(dāng)降低灌漿濃度。
此外，還有一些建議，6-8 kgVSS/m3為宜，因?yàn)橄勰嘁话闶切鯛铙w，接種過量，過多的對(duì)顆粒污泥不但沒有好處，反而對(duì)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(duì)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(yīng)足夠維持較好的細(xì)菌生長條件，因此， CODcr的初始濃度應(yīng)降至2000 mg/L以下，再逐步增加有機(jī)負(fù)荷，直至 CODcr的降解去除率達(dá)到80%。當(dāng)進(jìn)水 CODcr濃度較高時(shí)，可用稀釋進(jìn)水，使 CODcr濃度控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。
3.2第一階段(初步操作)(估計(jì)30天)是指反應(yīng)器負(fù)荷在2 kgCODcr/m3· d以下的運(yùn)行階段，反應(yīng)器負(fù)荷從0.1 kgCODcr/m3· d開始，逐步增加到2 kgCOD/m3· d。當(dāng)污泥接種后，污泥負(fù)荷應(yīng)控制在0.05-0.2 kgCODcr/(KgVss· d)/(KgVss· d)，當(dāng)污泥接種后，污泥逐漸適應(yīng)廢水，具有去除有機(jī)物的能力，當(dāng) CODcr去除率達(dá)到80%或出水有機(jī)酸濃度低于200-300 mg/L時(shí)，可提高進(jìn)水負(fù)荷約0.5 kgCODcr/m3，此時(shí)進(jìn)水有間歇式進(jìn)水。增加 CODcr濃度的標(biāo)準(zhǔn)是： CODcr能生物降解， COD/m3· d達(dá)到2 kgCOD/m3· d的初始階段達(dá)到80%。在這一階段，極細(xì)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(xiàng)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(shí)， VFA/ALK=0.3，表明系統(tǒng)運(yùn)行正常。
3.3第三階段：初始階段預(yù)計(jì)在25天內(nèi)完成顆粒污泥的啟動(dòng)，其污泥已適應(yīng)廢水的性質(zhì)，具有一定的去除有機(jī)物的能力，此時(shí)應(yīng)及時(shí)將污泥負(fù)荷提升到0.25 kgCODcr/kgVSS· d或進(jìn)水容量負(fù)荷2.0 kgCODcr/m3· d。反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷從2 kgCOD/m3· d到3.0 kgCOD/m3· d運(yùn)行階段的有機(jī)負(fù)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(shí)間長短不一，有時(shí)可長達(dá)兩周，有時(shí)只有幾天，通過多次重復(fù)操作就能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。然而，提高有機(jī)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測項(xiàng)目判定正常運(yùn)行的方法，都是在運(yùn)行初期。在這一階段運(yùn)行中，由于提升水量大、 COD濃度高、產(chǎn)氣量和上流速度增加，導(dǎo)致污泥膨脹，污泥量較大，多為細(xì)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(gè)階段的任務(wù)是將反應(yīng)器內(nèi)德污泥全部微粒化，或者使反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，為了加速污泥的增值，應(yīng)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(jìn)其快速生長。經(jīng)過這一階段，反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)3.0 kgCOD/m3· d，才能穩(wěn)定運(yùn)行。操作時(shí)嚴(yán)格控制 PH、溫度、有機(jī)負(fù)荷、 VFA、 ALK等參數(shù)，逐步形成顆粒污泥。注：1、自項(xiàng)目啟動(dòng)階段起，每天監(jiān)測一次進(jìn)、出水 PH值、 COD、 SS、 VFA、 ALK、流量。
對(duì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，及時(shí)調(diào)整進(jìn)水量、濃度，確保生產(chǎn)穩(wěn)定。
4. UASB反應(yīng)堆調(diào)試運(yùn)行控制過程參數(shù)
4.1反應(yīng)溫度(常溫)20±2℃，是指反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)液的溫度，若溫度上限超過細(xì)菌生長溫度，細(xì)菌將死亡。當(dāng)溫度下降且低于最低溫度范圍時(shí)，細(xì)菌一般不會(huì)死亡，而是逐漸停止或減弱代謝活動(dòng)，使菌種進(jìn)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(yīng)區(qū)酸堿度在 UASB反應(yīng)器中的酸堿度，不含進(jìn)液酸堿度。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，通過生物化學(xué)過程和稀釋作用，可以快速改變進(jìn)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(jìn)入反應(yīng)器后， pH將迅速下降。乙酸廢水進(jìn)入反應(yīng)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(huì)稍微升高。針對(duì)不同廢水，可選用不同的進(jìn)液 pH值。
4.3 VFA濃度及 VFA濃度可直接反映反應(yīng)器的運(yùn)行狀況， VFA濃度和組成 VFA濃度均由酸化細(xì)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(duì) 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(yīng)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(yuǎn)大于甲烷菌，所以一個(gè)比較精確的估計(jì)值應(yīng)該是 COD: N: P: S=(50/Y):5:1, Y為細(xì)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(xì)胞成分含量較高。
4.5毒性化合物的抑制濃度應(yīng)低于規(guī)定濃度或應(yīng)給予污泥足夠的馴化時(shí)間。如：氨氮、無機(jī)硫化物、鹽類、重金屬、非極性有機(jī)化合物(揮發(fā)性脂肪酸)等，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時(shí)調(diào)整處理。
5. UASB初次啟動(dòng)進(jìn)程的考慮
5.1明確初始啟動(dòng) UASB目標(biāo)
在 UASB (一期)啟動(dòng)之初，不追求反應(yīng)器的處理效率和排放水質(zhì)。初始目標(biāo)是使反應(yīng)堆逐步進(jìn)入“工作”狀態(tài)。就是使菌種從休眠狀態(tài)恢復(fù)、活化的過程。這個(gè)過程中，當(dāng)細(xì)菌從休眠狀態(tài)恢復(fù)到營養(yǎng)細(xì)胞的狀態(tài)后，他們還會(huì)經(jīng)歷對(duì)廢水性質(zhì)的適應(yīng)。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(duì)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(shí)間比較長。一段時(shí)間不能快，也不能有大負(fù)荷。
5.2廢水中 CODcr濃度低于2000 mg/L，一般無需稀釋，可直接進(jìn)液
在污水中 CODcr濃度超過2000 mg/L時(shí)，可以進(jìn)行進(jìn)水稀釋，增加進(jìn)水量，促使處理設(shè)施內(nèi)水流分布均勻。
5.3增加負(fù)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(dá)到80%后，再逐漸增加負(fù)荷。只要略微超過容積負(fù)荷0.1 kgCOD/m3· d，負(fù)荷就不應(yīng)過快。保持液壓時(shí)間超過24小時(shí)。持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。直至氣體產(chǎn)生。產(chǎn)氣后5天檢查產(chǎn)氣是否達(dá)到略高于0.1m3/m3· d。若5天后，反應(yīng)器的產(chǎn)氣量仍達(dá)不到這個(gè)數(shù)值，則可停止進(jìn)水，3天后再恢復(fù)進(jìn)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(yīng)器的負(fù)荷相當(dāng)于當(dāng)時(shí)的菌種活力偏高。當(dāng)出水 VFA高于8 mmol/l時(shí)，停止進(jìn)水，直至反應(yīng)器中 VFA低于3 mmol/l，再繼續(xù)以原來的濃度，當(dāng)出水的 VFA低于3 mmol/l時(shí)，才停止進(jìn)水。
5.4增加負(fù)荷量和增加負(fù)荷量可以通過增加進(jìn)水量或降低稀釋率等方法使負(fù)荷量提高20~30%，并可反復(fù)進(jìn)行。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷每一項(xiàng)工作需要的時(shí)間，有時(shí)長達(dá)兩周，有時(shí)只有幾天，以監(jiān)測資料為依據(jù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷。
5.5水力停留時(shí)間的水力停留時(shí)間對(duì)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(jìn)水區(qū)的擾動(dòng)，增加了生物污泥與進(jìn)水有機(jī)物的接觸，有利于提高處理效率。使用常規(guī) UASB系統(tǒng)時(shí)，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(yùn)行時(shí)始終保持 VFA/ALK=0.3以下否則脂肪酸累積的運(yùn)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(yīng)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(dòng)(如1-3℃)對(duì)厭氧過程不會(huì)有明顯的影響，但若溫度下降幅度太大(超過5℃)，則反應(yīng)器的負(fù)荷應(yīng)因污泥活性的降低而降低，以防止因過載而發(fā)生的反應(yīng)器酸化等問題，即我們常說的“酸化”，否則沼氣產(chǎn)量會(huì)明顯下降，甚至停止產(chǎn)生，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生酸積累，從而防止因過負(fù)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(yīng)器的溫度
6.2 pH
厭氧處理的這個(gè) pH范圍是指反應(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)器后，生物化學(xué)過程和稀釋可以迅速改變進(jìn)液的 pH值。反應(yīng)釜出液的 pH一般等于或接近于反應(yīng)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(jìn)入反應(yīng)器后， pH會(huì)迅速下降，而已酸化的廢水進(jìn)入反應(yīng)器后， pH會(huì)升高。對(duì)含有較多蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水， pH值會(huì)因?yàn)榘钡男纬啥晕⑸摺７磻?yīng)器出液的 pH一般都等于或接近于反應(yīng)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(xì)菌和產(chǎn)酸菌對(duì) pH有很大的適應(yīng)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(shí)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(yīng)該由厭氧處理控制。我們要求厭氧反應(yīng)器的 pH值在6.8-7.2之間。進(jìn)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(jī)酸不能通過正常的代謝降解，導(dǎo)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(huì)對(duì)產(chǎn)甲烷菌形成毒害，而且還會(huì)抑制產(chǎn)酸細(xì)菌的活動(dòng)，從而使整個(gè)厭氧消化過程停止，這一過程的恢復(fù)需要大量的時(shí)間和人力物力。pH值在短時(shí)間內(nèi)升高超過8，一般只要使產(chǎn)甲基菌恢復(fù)活力，產(chǎn)生的甲烷菌很快就可以恢復(fù)其活性，使整個(gè)厭氧處理系統(tǒng)恢復(fù)正常。
6.3有機(jī)負(fù)荷和水力停留時(shí)間
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