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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，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(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)堆運行的三個重要前提
通過反應(yīng)器形成具有良好沉降性的顆?；蛐鯛钗勰唷３鰵馀c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?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，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(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，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30天)是指反應(yīng)器負(fù)荷在2 kgCODcr/m3· d以下的運行階段，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，具有去除有機物的能力，當(dāng) CODcr去除率達(dá)到80%或出水有機酸濃度低于200-300 mg/L時，可提高進(jìn)水負(fù)荷約0.5 kgCODcr/m3，此時進(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(yù)計在25天內(nèi)完成顆粒污泥的啟動，其污泥已適應(yīng)廢水的性質(zhì)，具有一定的去除有機物的能力，此時應(yīng)及時將污泥負(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)器有機負(fù)荷從2 kgCOD/m3· d到3.0 kgCOD/m3· d運行階段的有機負(fù)荷在2 kgCOD/m3· d/d，每增加0.1 kgCOD/m3· d，或每次增加20%，每次操作所需的時間長短不一，有時可長達(dá)兩周，有時只有幾天，通過多次重復(fù)操作就能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。然而，提高有機負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)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(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)器有機負(fù)荷達(dá)到設(shè)計指標(biāo)3.0 kgCOD/m3· d，才能穩(wěn)定運行。操作時嚴(yán)格控制 PH、溫度、有機負(fù)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(jìn)、出水 PH值、 COD、 SS、 VFA、 ALK、流量。
對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，及時調(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，細(xì)菌一般不會死亡，而是逐漸停止或減弱代謝活動，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會稍微升高。針對不同廢水，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 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，所以一個比較精確的估計值應(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(yīng)根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整處理。
5. UASB初次啟動進(jìn)程的考慮
5.1明確初始啟動 UASB目標(biāo)
在 UASB (一期)啟動之初，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，他們還會經(jīng)歷對廢水性質(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(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，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(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)時的菌種活力偏高。當(dāng)出水 VFA高于8 mmol/l時，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，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)判斷每一項工作需要的時間，有時長達(dá)兩周，有時只有幾天，以監(jiān)測資料為依據(jù)，直至達(dá)到設(shè)計負(fù)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(jìn)水區(qū)的擾動，增加了生物污泥與進(jìn)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(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(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(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(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 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，因為廢水進(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會迅速下降，而已酸化的廢水進(jìn)入反應(yīng)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(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 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，不僅會對產(chǎn)甲烷菌形成毒害，而且還會抑制產(chǎn)酸細(xì)菌的活動，從而使整個厭氧消化過程停止，這一過程的恢復(fù)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(fù)活力，產(chǎn)生的甲烷菌很快就可以恢復(fù)其活性，使整個厭氧處理系統(tǒng)恢復(fù)正常。
6.3有機負(fù)荷和水力停留時間
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