UASB工(gōng)藝調試方案｜通(tōng)用版

一、UASB反應器(qì)簡介

上(shàng)流式厭(yàn)氧污泥床(UASB),是一種處理(lǐ)污水(shuǐ)的(de)厭(yàn)氧生(shēng)物(wù)方法，又(yòu)叫升流式厭(yàn)氧污泥床，英文(wén)縮寫UASB。

污水(shuǐ)自(zì)下(xià)而上(shàng)通(tōng)過UASB。反應器(qì)底部有(yǒu)一個(gè)高(gāo)濃度、高(gāo)活性的(de)污泥床，污水(shuǐ)中的(de)大部分有(yǒu)機(jī)污染物(wù)在此間(jiān)經過厭(yàn)氧發酵降解為(wèi)甲烷和(hé)二氧化(huà)碳。

因水(shuǐ)流和(hé)氣泡的(de)攪動，污泥床之上(shàng)有(yǒu)一個(gè)污泥懸浮層。

反應器(qì)上(shàng)部有(yǒu)設有(yǒu)三相(xiàng)分離器(qì)，用以分離消化(huà)氣、消化(huà)液和(hé)污泥顆粒。消化(huà)氣自(zì)反應器(qì)頂部導出；污泥顆粒自(zì)動滑落沉降至反應器(qì)底部的(de)污泥床；消化(huà)液從(cóng)澄清區(qū)出水(shuǐ)。

UASB 負荷能力很(hěn)大，适用于高(gāo)濃度有(yǒu)機(jī)廢水(shuǐ)的(de)處理(lǐ)。運行良好(hǎo)的(de)UASB有(yǒu)很(hěn)高(gāo)的(de)有(yǒu)機(jī)污染物(wù)去(qù)除率，不需要攪拌，能适應較大幅度的(de)負荷沖擊、溫度和(hé)pH變化(huà)。

二、工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)

UASB反應器(qì)中的(de)厭(yàn)氧反應過程與其他(tā)厭(yàn)氧生(shēng)物(wù)處理(lǐ)工(gōng)藝一樣，包括水(shuǐ)解，酸化(huà)，産乙酸和(hé)産甲烷等。通(tōng)過不同的(de)微(wēi)生(shēng)物(wù)參與底物(wù)的(de)轉化(huà)過程而将底物(wù)轉化(huà)為(wèi)最終産物(wù)——沼氣、水(shuǐ)等無機(jī)物(wù)。

在厭(yàn)氧消化(huà)反應過程中參與反應的(de)厭(yàn)氧微(wēi)生(shēng)物(wù)主要有(yǒu)以下(xià)幾種：①水(shuǐ)解—發酵(酸化(huà))細菌，它們将複雜(zá)結構的(de)底物(wù)水(shuǐ)解發酵成各種有(yǒu)機(jī)酸，乙醇，糖類，氫和(hé)二氧化(huà)碳；②乙酸化(huà)細菌，它們将第一步水(shuǐ)解發酵的(de)産物(wù)轉化(huà)為(wèi)氫、乙酸和(hé)二氧化(huà)碳；③産甲烷菌，它們将簡單的(de)底物(wù)如乙酸、甲醇和(hé)二氧化(huà)碳、氫等轉化(huà)為(wèi)甲烷。

UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相(xiàng)分離器(qì)(包括沉澱區(qū))和(hé)氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內(nèi)存留大量厭(yàn)氧污泥，具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)沉澱性能和(hé)凝聚性能的(de)污泥在下(xià)部形成污泥層。要處理(lǐ)的(de)污水(shuǐ)從(cóng)厭(yàn)氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的(de)微(wēi)生(shēng)物(wù)分解污水(shuǐ)中的(de)有(yǒu)機(jī)物(wù)，把它轉化(huà)為(wèi)沼氣。沼氣以微(wēi)小(xiǎo)氣泡形式不斷放(fàng)出，微(wēi)小(xiǎo)氣泡在上(shàng)升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的(de)氣泡，在污泥床上(shàng)部由于沼氣的(de)攪動形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的(de)污泥和(hé)水(shuǐ)一起上(shàng)升進入三相(xiàng)分離器(qì)，沼氣碰到分離器(qì)下(xià)部的(de)反射闆時(shí)，折向反射闆的(de)四周，然後穿過水(shuǐ)層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相(xiàng)分離器(qì)的(de)沉澱區(qū)，污水(shuǐ)中的(de)污泥發生(shēng)絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作(zuò)用下(xià)沉降。沉澱至斜壁上(shàng)的(de)污泥沿着斜壁滑回厭(yàn)氧反應區(qū)內(nèi)，使反應區(qū)內(nèi)積累大量的(de)污泥，與污泥分離後的(de)處理(lǐ)出水(shuǐ)從(cóng)沉澱區(qū)溢流堰上(shàng)部溢出，然後排出污泥床。

三、調試程序

UASB反應器(qì)運行的(de)三個(gè)重要前提：

 

• 1.反應器(qì)內(nèi)形成沉澱性能良好(hǎo)的(de)顆粒污泥或絮狀污泥。

• 2.由于産氣和(hé)進水(shuǐ)的(de)均勻分布所形成的(de)良好(hǎo)的(de)自(zì)然攪拌作(zuò)用。

• 3.合理(lǐ)的(de)三相(xiàng)分離器(qì)使沉澱性能良好(hǎo)污泥能保留在反應區(qū)內(nèi)。

• UASB反應器(qì)啓動運行的(de)四個(gè)階段：

 

第一階段：啓動前的(de)準備：

UASB投入運行前必須進行充分實驗和(hé)氣密性實驗，充分實驗要求無漏水(shuǐ)現(xiàn)象。氣密性實驗要求池內(nèi)加壓到350mm水(shuǐ)柱，穩定15分鐘(zhōng)後，壓力降小(xiǎo)于10mm水(shuǐ)柱。而且在厭(yàn)氧污泥培養和(hé)馴化(huà)之前使用氮氣吹掃。

第二階段：UASB啓動運行初始階段：

1.選用接種污泥：

 

• a選用顆粒污泥或污水(shuǐ)廠(chǎng)污泥消化(huà)池的(de)消化(huà)污泥接種。

• b選用同類廢水(shuǐ)同一溫度範圍的(de)（中溫污泥）種污泥。

• c添加部分顆粒污泥或破碎的(de)顆粒污泥，也可提高(gāo)顆粒化(huà)過程。

• d也可以從(cóng)市(shì)政下(xià)水(shuǐ)道(dào)及污水(shuǐ)集積處等處于厭(yàn)氧環境下(xià)的(de)淤污泥。

  甚至還(hái)可以使用好(hǎo)氧活性污泥法的(de)剩餘污泥進行轉性培養，但(dàn)培養時(shí)間(jiān)相(xiàng)當長(cháng)。

• e牛糞和(hé)各類糞肥也可以用于接種污泥，但(dàn)各類污泥中均不應當有(yǒu)太多的(de)砂子(zǐ)。

2.接種污泥的(de)方法：接種污泥量、接種污泥的(de)濃度

 

 

• a方法：

  将含固80%的(de)接種污泥加水(shuǐ)攪拌後，用污泥泵均勻的(de)輸入到UASB反應池各布泥點

• b接種污泥量：

  接種污泥量為(wèi)UASB反應器(qì)的(de)有(yǒu)效容積的(de)30%到50%，最少15%，一般為(wèi)30%。

  接種污泥的(de)填充量不超過UASB反應器(qì)的(de)有(yǒu)效容積的(de)60%。

• c接種污泥的(de)濃度：

  初啓動時(shí)，稠型污泥的(de)接種量為(wèi)20到30kg VSS/m3,濃度小(xiǎo)于40 kg TSS/m3的(de)稀消化(huà)污泥接種量可以略小(xiǎo)些。

3.接種污泥時(shí)的(de)水(shuǐ)質：

 

 

• a配制低(dī)濃度的(de)廢水(shuǐ)有(yǒu)利于顆粒污泥的(de)形成，但(dàn)濃度也應當足夠維持良好(hǎo)的(de)細菌生(shēng)長(cháng)條件(jiàn)，因此，初始配水(shuǐ)最低(dī)COD濃度為(wèi)1000毫克/升，然後逐步提高(gāo)有(yǒu)機(jī)負荷直到可降解的(de)COD去(qù)除率達到80%為(wèi)止。

• b當進水(shuǐ)COD濃度高(gāo)時(shí)，可采用出水(shuǐ)循環或稀釋水(shuǐ)進水(shuǐ),出水(shuǐ)循環回流比為(wèi)30到50%，調節到适宜的(de)COD濃度值。

4.第二階段（初始運行階段）（估計(jì)45天）

 

初始階段是指反應器(qì)負荷低(dī)于2kgCOD/m3.d的(de)運行階段，此階段反應器(qì)的(de)負荷由0.1kgCOD/m3.d開(kāi)始，內(nèi)循環一個(gè)周期後，逐步分多次提升到2kgCOD/m3.d。

提升COD濃度标準為(wèi):當可生(shēng)物(wù)降解的(de)COD去(qù)除率達到80%後方可提高(gāo)，直到達2kgCOD/m3.d為(wèi)初始階段。

在這(zhè)段運行中，有(yǒu)少量的(de)非常細小(xiǎo)的(de)分散污泥帶出，其主要原因是水(shuǐ)的(de)上(shàng)流速度和(hé)逐漸産生(shēng)的(de)少量沼氣。

初始運行階段，每日(rì)測定進,出水(shuǐ)流量、PH、COD、ALK、VFA、SS等項目，經測定結果判斷，若出水(shuǐ)VFA＜3mmol/l，VFA/ALK=0.3以下(xià)，表示UASB系統運行正常。

5.第三階段：（預計(jì)45天）

反應器(qì)的(de)有(yǒu)機(jī)負荷由2kgCOD/m3.d到4.9kgCOD/m3.d的(de)運行階段 。

此階段的(de)反應負荷由2kgCOD/m3.d開(kāi)始，每次0.1kgCOD/m3.d有(yǒu)機(jī)負荷提升，也可以每次負荷增加20%，每次操作(zuò)所需時(shí)間(jiān)長(cháng)短不同，有(yǒu)時(shí)可長(cháng)達兩周，有(yǒu)時(shí)僅幾天，經過多次重複操作(zuò)可達到設計(jì)指标。

但(dàn)提升有(yǒu)機(jī)負荷的(de)标準與監測項目判斷運行正常的(de)方法同初始運行階段。在這(zhè)段運行中，由于提升水(shuǐ)量大，COD濃度高(gāo)，産氣量和(hé)上(shàng)流速度的(de)增加引起污泥膨脹，污泥量帶出量多，大多為(wèi)細小(xiǎo)非分散的(de)污泥或部分絮狀污泥。這(zhè)種污泥的(de)帶出，有(yǒu)利于顆粒化(huà)污泥的(de)形成。6.第四階段：（30天）

這(zhè)一階段是指反應器(qì)的(de)有(yǒu)機(jī)負荷達到設計(jì)指标4.9kgCOD/m3.d，以後的(de)穩定運行階段。在這(zhè)段的(de)運行中，PH值、溫度、有(yǒu)機(jī)負荷、VFA、ALK等各項操作(zuò)參數嚴格控制，逐步形成顆粒污泥。

四、注意事(shì)項

1、監測項目

自(zì)初始階段開(kāi)始，每日(rì)監測項目一次，進、出水(shuǐ)PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。

2、調整

根據監測結果進行分析、判斷、及時(shí)調整進水(shuǐ)量、濃度、保持穩定運行。

3、UASB反應器(qì)調試運行控制工(gōng)藝參數

3.1 反應溫度

反應溫度35.2℃，指反應器(qì)內(nèi)反應液的(de)溫度，高(gāo)出細菌的(de)生(shēng)長(cháng)溫度的(de)上(shàng)限，将導緻細菌死亡。當溫度下(xià)降并低(dī)于溫度範圍的(de)下(xià)限時(shí)，從(cóng)整體(tǐ)上(shàng)講，細菌不會死亡，而隻是逐漸停止或減弱代謝(xiè)活動，菌種處于休眠狀态。

3.2 PH值

PH值範圍為(wèi)6.8~7.8，最佳PH值範圍為(wèi)6.8~7.2。PH值範圍是指UASB反應器(qì)內(nèi)反應區(qū)的(de)PH，而不是進液的(de)PH。因為(wèi)廢水(shuǐ)進入反應器(qì)內(nèi)，生(shēng)物(wù)化(huà)學過程和(hé)稀釋作(zuò)用可以迅速改變進液的(de)PH值。對(duì)PH值改變最大的(de)影響因素是酸的(de)形成，特别是乙酸的(de)形成。因此含有(yǒu)大量溶解性碳水(shuǐ)化(huà)合物(wù)（如糖、澱粉）等廢水(shuǐ)進入反應器(qì)後PH将迅速降低(dī)。而乙酸化(huà)的(de)廢水(shuǐ)進入反應器(qì)後PH将上(shàng)升。對(duì)于含大量蛋白質或氨基酸的(de)廢水(shuǐ)，由于氨的(de)形成，PH會略有(yǒu)上(shàng)升。對(duì)不同的(de)廢水(shuǐ)可選擇不同的(de)進液PH值。

3.3 出水(shuǐ)VFA的(de)濃度與組成

因為(wèi)VFA的(de)去(qù)除程度可以直接反映出反應器(qì)運行的(de)狀況，在正常情況下(xià)，底物(wù)由酸化(huà)菌轉化(huà)為(wèi)VFA，VFA可被甲烷菌轉化(huà)甲烷，因此甲烷菌活躍時(shí)，出水(shuǐ)VFA濃度較低(dī)，當出水(shuǐ)VFA濃度低(dī)于3mmol/l（或200mg乙酸/L）時(shí)，反應器(qì)運行狀态最為(wèi)良好(hǎo)。

3.4 營養物(wù)與微(wēi)量元素

主要營養物(wù)氮、磷、鉀和(hé)硫等以及其他(tā)的(de)生(shēng)長(cháng)必須的(de)微(wēi)量元素。例如（Fe、Ni、Co）應當滿足微(wēi)生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng)的(de)需要。一般N和(hé)P的(de)要求大約為(wèi)CODBD：N：P=（350~500）：5：1，但(dàn)由于發酵産酸菌的(de)生(shēng)長(cháng)速率大大高(gāo)于甲烷菌，因此較為(wèi)精确的(de)估算(suàn)應當是CODBD：N：P：S=（50/Y）：5：1，其中Y為(wèi)細胞産率，對(duì)于發酵産酸菌Y=0.15；對(duì)于産甲烷菌Y=0.03,此外(wài),甲烷菌細胞組成中有(yǒu)較高(gāo)濃度的(de)鐵(tiě)、鎳和(hé)钴。

3.5 毒物(wù)

毒性化(huà)合物(wù)應當低(dī)于抑制濃度或應給于污泥足夠的(de)馴化(huà)時(shí)間(jiān)。如：氨氮、無機(jī)硫化(huà)物(wù)、鹽類、重金(jīn)屬、非極性有(yǒu)機(jī)化(huà)合物(wù)（揮發性脂肪酸）等，在運行中都(dōu)要根據監測結果進行判斷，及時(shí)調整處理(lǐ)。

4、UASB初次啓動過程的(de)注意事(shì)項

4．1 對(duì)初期啓動UASB目标要明(míng)确

對(duì)UASB（第一階段）啓動初期，不要追求反應器(qì)的(de)處理(lǐ)效率和(hé)出水(shuǐ)質量。初期的(de)目标是使反應器(qì)逐漸進入工(gōng)作(zuò)狀态。是使菌種由休眠狀态恢複、活化(huà)的(de)過程。在這(zhè)一過程中，當菌種從(cóng)休眠狀态中恢複到營養細胞的(de)狀态後，它們還(hái)要經曆對(duì)廢水(shuǐ)性質的(de)适應。在整個(gè)馴化(huà)增殖過程中，而原種污泥中可能濃度較低(dī)甲烷菌增長(cháng)速度相(xiàng)對(duì)于産酸菌要慢(màn)得多。因此在顆粒污泥出現(xiàn)前的(de)這(zhè)一段相(xiàng)當長(cháng)。這(zhè)一段不可能快，也不能有(yǒu)較大的(de)負荷。

4.2 當廢水(shuǐ)COD濃度低(dī)于2000毫克/升時(shí)，一般不需要稀釋，可直接進液

當廢水(shuǐ)COD濃度高(gāo)于2000毫克/升時(shí)，可采取出水(shuǐ)回流方式，回流比一般在30%~50%之間(jiān)。有(yǒu)效的(de)回流可以降低(dī)進水(shuǐ)濃度，增大進水(shuǐ)量，促使處理(lǐ)設施水(shuǐ)流分布均勻。

4.3 負荷增加的(de)操作(zuò)方法

啓動最初負荷可從(cóng)0.1~2.0 kgCOD/m3.d開(kāi)始，當降解的(de)COD去(qù)除率達到80%後，再逐步增大負荷。負荷不應增加太快，隻要略高(gāo)于容積負荷0.1 kgCOD/m3.d即可。水(shuǐ)力保留時(shí)間(jiān)大于24小(xiǎo)時(shí)。連續運行。直到有(yǒu)氣體(tǐ)産生(shēng)。5天後檢查産氣是否達到略高(gāo)于0.1 M3/M3.d。如果5天後反應器(qì)産氣量仍未達到這(zhè)一數值，可以停止進水(shuǐ)，3天後再恢複進液，直到産氣量增加達到0.1 m3/m3.d。

檢查出水(shuǐ)VFA，VFA過高(gāo)，則表示反應器(qì)負荷相(xiàng)當于當時(shí)的(de)菌種活力偏高(gāo)。出水(shuǐ)VFA若高(gāo)于8mmol/l，則停止進水(shuǐ)，直到反應器(qì)內(nèi)VFA低(dī)于3mmol/l後，再繼續以原濃度、原負荷進水(shuǐ)，如果出水(shuǐ)VFA低(dī)于3mmol/l，說(shuō)明(míng)反應器(qì)運行良好(hǎo)。

4.4 增加負荷量

增加負荷量可以通(tōng)過增大進水(shuǐ)量，或者降低(dī)進水(shuǐ)稀釋比的(de)方法，負荷每次可提升20~30%，可以重複進行。每次操作(zuò)所需時(shí)間(jiān)長(cháng)短不同，有(yǒu)時(shí)長(cháng)達兩周，有(yǒu)時(shí)僅需幾天，要根據監測數據判斷，直到達到設計(jì)負荷為(wèi)止。

負荷每次可提升20~30%，可以重複進行。每次操作(zuò)所需時(shí)間(jiān)長(cháng)短不同，有(yǒu)時(shí)長(cháng)達兩周，有(yǒu)時(shí)僅需幾天，要根據監測數據判斷，直到達到設計(jì)負荷為(wèi)止。

4.5 水(shuǐ)力停留時(shí)間(jiān)

水(shuǐ)力停留時(shí)間(jiān)對(duì)于厭(yàn)氧工(gōng)藝的(de)影響是通(tōng)過上(shàng)升流速來(lái)表現(xiàn)的(de)。一方面高(gāo)的(de)液體(tǐ)流速增加污水(shuǐ)系統內(nèi)進水(shuǐ)區(qū)的(de)擾動，因此增加了生(shēng)物(wù)污泥與進水(shuǐ)有(yǒu)機(jī)物(wù)之間(jiān)的(de)接觸，有(yǒu)利于提高(gāo)去(qù)除率。在采用傳統的(de)UASB系統的(de)情況下(xià)，上(shàng)升流速的(de)平均值一般不超過0.5m/h。這(zhè)是為(wèi)保證顆粒污泥形成的(de)重要條件(jiàn)之一。

4.6 運行中始終保持VFA/ALK=0.3以下(xià)。

否則揮發性脂肪酸積累運行失敗。