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雙遼市UASB厭氧反應(yīng)器基本征

1形成顆粒污泥是ASBR的基本征

  顆粒污泥中厭氧微生物鄰近程度遠(yuǎn)小于絮狀體污泥。厭氧消化成功的關(guān)鍵在于反應(yīng)器中保持多種微生物之間的平衡，別是能夠保持低氫分壓。從熱力學(xué)上考慮，產(chǎn)乙酸菌把長(zhǎng)鏈揮發(fā)酸轉(zhuǎn)化為乙酸的反應(yīng)只在氫分壓-5低于101.325×10kPa情況下才能發(fā)生，這說明利用CO2和H2的產(chǎn)甲烷菌對(duì)產(chǎn)乙酸菌關(guān)系重大。厭氧顆粒污泥中不同菌種之間鄰近的共生關(guān)系利于厭氧消化過程的順利進(jìn)行，中間產(chǎn)物及H2及時(shí)被不同菌種消耗掉可以使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，這是顆粒污泥在機(jī)理上的優(yōu)點(diǎn)。絮狀體污泥盡管也發(fā)生H2及中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，但顆粒污泥中的微生物固定在顆粒上，使中間產(chǎn)物所需傳送的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)要近于離散的絮狀污泥。Mecart和Smith發(fā)現(xiàn)顆粒污泥與分散的絮狀體污泥相比較，前者的氫分壓低對(duì)。利用速率快，Thide等人對(duì)比研究了顆粒污泥與懸浮污泥的情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以乙醇為基質(zhì)時(shí)，顆粒污泥較懸浮污泥的基質(zhì)轉(zhuǎn)化率高75%，以甲酸為基質(zhì)時(shí)，在顆粒污泥中基質(zhì)轉(zhuǎn)化速率為0.275/min。這充分證明顆粒污泥中厭氧微生物鄰近度近于絮狀體污泥，可以提高污泥活性。由于在ASBR中形成了顆粒污泥，使，，能夠處理高濃度機(jī)廢水。

在接種成熟的顆粒污泥時(shí)，ASBR啟動(dòng)所需時(shí)間可以大大縮短，這就克服了普通厭氧法啟動(dòng)慢的缺點(diǎn)。
2ASBR能在常溫下處理低濃度廢水
 大多數(shù)強(qiáng)效厭氧反應(yīng)器主要為中溫消化。ASBR能夠在常溫時(shí)處理廢水，溫度低時(shí)基質(zhì)去除率低，但ASBR出水中微生物流失量少，使反應(yīng)器內(nèi)可保持高的生物量，這可以抵消由于低溫造成的基質(zhì)去除率低的影響。
  低濃度機(jī)廢水在總污水放量中占很大的比重，甲烷化能力低，采用常規(guī)的厭氧消化處理技術(shù)難于奏效，好氧生物處理成本昂貴，ASBR能效地處理低濃度機(jī)廢水。Ndon和Dague[3]1997年研究了ASBR處理CODCr為1000、  800、  600和400mg/L的人工合成廢水，當(dāng)溫度為35-15℃、HRT為48h和24h時(shí)，各種進(jìn)水濃度CODcr去除率過了90%，在15℃低溫下進(jìn)水CODcr為600和400mg/L時(shí)，ASBR對(duì)CODcr的去除率仍然過了85%。同時(shí)可以查污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

3影響ASBR的因素
3.1進(jìn)水時(shí)間(tf)與反應(yīng)時(shí)間(tr)之比
ASBR藝過程是一個(gè)非穩(wěn)定過程，反應(yīng)器中機(jī)物濃度是時(shí)間的函數(shù)。進(jìn)水結(jié)束時(shí)達(dá)*值，這說明充水時(shí)間影響著ASBR的工藝的處理效果。AS-BR工藝分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和水4個(gè)階段。沉淀和水時(shí)間在同一反應(yīng)中一般固定且時(shí)間短，而進(jìn)水時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間是工藝的主要參數(shù)，其比值影響ASBR藝的處理效率。過去曾人認(rèn)為快速進(jìn)水可使相應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間加長(zhǎng)，且可提高反應(yīng)速率。但是當(dāng)基質(zhì)濃度過半飽和常數(shù)時(shí)，反應(yīng)速率成零級(jí)反應(yīng)，且在ASBR中不能以CODcr去除率作為*指標(biāo)?？焖龠M(jìn)水由于產(chǎn)酸菌產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸(VFA)速率高于產(chǎn)甲烷菌消耗機(jī)酸的速率，使反應(yīng)器中大量積累VFA，當(dāng)負(fù)荷大于某一值時(shí)，甲烷化能力急劇下降。進(jìn)水時(shí)間長(zhǎng)，盡管反應(yīng)速度慢，但中間產(chǎn)物VFA的及時(shí)消耗利于ASBR順利進(jìn)行。在低負(fù)荷時(shí)tf/tr值對(duì)反應(yīng)影響較小，高負(fù)荷情況下tf/tr造成的影響大。處理毒害廢水時(shí)應(yīng)適當(dāng)控制tf/tr值。
3.2堿度
ASBR時(shí)要求混合液具一定的pH緩沖能力，啟動(dòng)初期顆粒污泥沒形成時(shí)，對(duì)pH值為敏感，一旦pH值低于7.0產(chǎn)不活躍。把pH值調(diào)為7.0-7.5時(shí)，產(chǎn)明顯增加，說明進(jìn)水堿度對(duì)形成的顆粒污泥很關(guān)鍵，別在低溫時(shí)，混合液粘滯性大，使生物泡附著于污泥上不容易釋放，當(dāng)附著的生物泡越集越多時(shí)，容易造成污泥上浮使污泥大量流失。出現(xiàn)這種情況時(shí)不應(yīng)增加污泥負(fù)荷，而應(yīng)加人適當(dāng)堿度使生物泡釋放出來，使沉降性能變好。操作穩(wěn)定時(shí)，適于增大負(fù)荷，此時(shí)顆粒污泥生長(zhǎng)加快，當(dāng)顆粒污泥形成并穩(wěn)定一段時(shí)間后，操作適當(dāng)時(shí)不易解體。此時(shí)堿度可比啟動(dòng)階段所降低，但要保持足夠的堿度，處理以碳水化合物為主的廢水時(shí)，進(jìn)水堿度與CODcr之比應(yīng)大于3。
3.3溫度
ASBR能在5～65℃范圍內(nèi)處理多種廢水，為在低溫和常溫下廉價(jià)處理廢水提供了可能性。但恒溫對(duì)ASBR保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性重要，不同種群產(chǎn)甲烷菌對(duì)生長(zhǎng)的溫度范圍均嚴(yán)格要求，從而需要保持恒溫。不論何種原因?qū)е聹囟鹊亩唐谕蛔?，均?huì)對(duì)厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)生明顯的影響，高溫發(fā)酵時(shí)*為敏感。
4ASBR各階段所需時(shí)間的確定
ASBR時(shí)每周期包括4個(gè)階段，依次為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和水階段。各個(gè)階段的停留時(shí)間由操作條件和所需出水水質(zhì)來決定。一個(gè)周期所需*短時(shí)間tmin是進(jìn)水時(shí)間扒反應(yīng)時(shí)間tr、沉淀時(shí)間ts和出水時(shí)間td的和，即
tmin=tf+tr+ts+td(1)
4.1進(jìn)水時(shí)間

進(jìn)水時(shí)間由進(jìn)水體積和進(jìn)水速度決定，同時(shí)須考慮毒害物質(zhì)的抑制影響進(jìn)水速度視進(jìn)水水質(zhì)而定。進(jìn)水體積由設(shè)計(jì)的HRT機(jī)負(fù)荷及預(yù)定的沉淀征確定。進(jìn)水時(shí)間由下式求出：
tf=Vf/Qf(2)式中：Vf--進(jìn)水體積，L;Qf--進(jìn)水速度，L/h。
4.2反應(yīng)時(shí)間
反應(yīng)所需時(shí)間由廢水水質(zhì)和濃度、污染物的降解速率、所需出水水質(zhì)、生物固體濃度和水溫等因素決定。反應(yīng)器中混合液體積從進(jìn)水開始不斷增加，直到進(jìn)水結(jié)束達(dá)*值門預(yù)定反應(yīng)器總效體積人進(jìn)水時(shí)反應(yīng)器中基質(zhì)濃度不斷增加，而反應(yīng)階段反應(yīng)器中基質(zhì)濃度不斷減少，這表明ASBR是間歇進(jìn)行的非穩(wěn)態(tài)厭氧生物處理過程人SBR反應(yīng)器在時(shí)間上為推流式反應(yīng)器，在空間上為完混合式反應(yīng)器。從另一個(gè)角度出發(fā)，可以認(rèn)為進(jìn)水階段為完混合反應(yīng)，反應(yīng)階段為推流式反應(yīng)。
采用莫諾德動(dòng)力學(xué)方程來描述反應(yīng)器中基質(zhì)濃度的變化情況時(shí)，基質(zhì)去除率是按一級(jí)反應(yīng)進(jìn)行的：
dS/dt=-KXS/Ks+S(3)
式中：S--基質(zhì)濃度，mg/L;X--污泥濃度，mg/L;K--*比基質(zhì)利用速率，l/d;Ks--半飽和常數(shù)，mg/L。由于在厭氧反應(yīng)器ASBR中污泥產(chǎn)率很低，同時(shí)反應(yīng)器中保持高污泥濃度，從而可以認(rèn)為在進(jìn)水階段和反應(yīng)階段污泥量的變化可忽略不計(jì)，進(jìn)水階段完混合時(shí)的物料平衡為下式：S/dt=Q/[(Vmin+Vf)](S0-S)-KXS/Ks+S(4)
式中：Vf為某時(shí)打共進(jìn)水體積，為時(shí)間的函數(shù)。
聯(lián)合(4)式和(5)式可得出進(jìn)水結(jié)束時(shí)的基質(zhì)濃度，通常采用迭代法可解出，開始進(jìn)水時(shí)間為t時(shí)的基質(zhì)濃度由下式給出：
S=(反應(yīng)器中基質(zhì)量)t/(反應(yīng)器中混合液總體積)t(6)
在時(shí)間為t+△t時(shí)基質(zhì)濃度為：式中：
St---時(shí)間為t時(shí)的基質(zhì)濃度，mg/L;
Vt----時(shí)間為t時(shí)的反應(yīng)器中總體積，L;
△t---計(jì)算時(shí)取得時(shí)間間隔;
Vmin--進(jìn)水開始時(shí)反應(yīng)器中混合液體積，L。在△t足夠小時(shí)，t+△t時(shí)的基質(zhì)濃度可認(rèn)為與時(shí)間為t時(shí)基質(zhì)濃度幾乎相等把St代人(7)式可預(yù)測(cè)在進(jìn)水結(jié)束時(shí)的基質(zhì)濃度Sf，結(jié)合式(3)可取出反應(yīng)所需時(shí)間如下tr=Ks/KX[ln(Sf/Se+(Sf-Se)/Ks(8)式中：Se---設(shè)計(jì)的出水基質(zhì)濃度，mg/L。
4.3沉淀時(shí)間
沉淀階段停止攪拌，為理想的靜止沉淀。沉淀所需時(shí)間是污泥沉淀速度出所需水體積Vd及反應(yīng)器橫截面積(A)的函數(shù)，即ts=Vd/vA(9)但沉淀時(shí)間不宜過長(zhǎng)，通常為10一30min。沉淀時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)繼續(xù)產(chǎn)出的生物使已沉降的污泥重新懸浮起來。混合液懸浮固體濃度MLSS，進(jìn)料量與污泥量之比(F/M)是影響污泥沉淀速率及出水濃度的重要因素。
4.4節(jié)水時(shí)間
水所需時(shí)間由所放水的體積及出水流量Qd決定，通常為了保持反應(yīng)器中混合液恒定體積，水體積等于該周期進(jìn)水體積，水時(shí)間可由下式得出：d=Vd/Qd(10)

5結(jié)語(yǔ)

ASBR同其它厭氧反應(yīng)器比較如下點(diǎn)：
①ASBR能形成顆粒污泥，同UASB和AF相比，在反應(yīng)器底部不需要復(fù)雜且昂貴的配水系統(tǒng)，也不需要復(fù)雜的三組分離器。
②ASBR在動(dòng)力學(xué)上突出的*性，F(xiàn)/M值高低交替變化，既了反應(yīng)階段的高去除率，又了沉淀階段的良好沉淀效果。
③ASBR能夠在較大的溫度范圍內(nèi)(5～65℃)，可在低溫和常溫下處理各種高濃度、低濃度和種機(jī)廢水。

雙遼市UASB厭氧反應(yīng)器基本征

一階段：UASB啟動(dòng)初始階段：

選用接種污泥：

選用污水污泥消化池的消化污泥接種(具一定的產(chǎn)甲烷活性)。

接種污泥的方法：接種污泥量、接種污泥的濃度

方法：將含固80%的接種污泥加水?dāng)嚢韬?，均勻倒入到UASB反應(yīng)池。

接種污泥量：接種污泥量為UASB反應(yīng)器的效容積的30%到50%，少15%，一般為30%。接種污泥的填充量不過UASB反應(yīng)器的效容積的60%。本系統(tǒng)接種污泥量為80m3。

接種污泥的濃度：

初啟動(dòng)時(shí)，稀型污泥的接種量為20到30kg VSS/m3, 濃度小于40 kg VSS/m3的稠型硝化污泥接種量可以略小些。

亦建議以6-8kgVSS/m3為宜，因?yàn)橄勰嘁话銥樾鯛铙w，不宜接種太多，太對(duì)了對(duì)顆粒污泥不但沒好出，反而不利，種泥即污泥種的意思，種泥太多事沒必要的，顆粒污泥并非是種泥本身形成的，而是以種泥為種子，在提供充足的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)下由新繁殖的微生物形成，種泥多了，反而會(huì)與初生得顆粒污泥爭(zhēng)奪養(yǎng)分，不利于顆粒污泥的形成 。

接種污泥時(shí)的水質(zhì)

配制低濃度的廢水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CODcr濃度為2000mg/L，然后逐步提高機(jī)負(fù)荷直到可降解的CODcr去除率達(dá)到80%為止。

當(dāng)進(jìn)水CODcr濃時(shí)，可采用稀釋水進(jìn)水,調(diào)節(jié)到適宜的CODcr濃度值。

二階段(初始階段)(估計(jì)30天)

初始階段是指反應(yīng)器負(fù)荷低于2kgCODcr/m3˙d的階段，此階段反應(yīng)器的負(fù)荷由0.1kgCODcr/m3˙ d開始，逐步分多次提升到2kgCOD/m3˙d。

開始采用間歇進(jìn)水，污泥負(fù)荷宜控制在0.05-0.2kgCODcr/(KgVss˙d),當(dāng)接種污泥逐漸適應(yīng)廢水后，污泥逐漸具除去機(jī)物的能力，當(dāng)CODcr去除率達(dá)到80%，或出水機(jī)酸濃度低于200-300mg/L,可以提升進(jìn)水負(fù)荷大約為0.5kgCODcr/m3˙ d，此時(shí)進(jìn)水間歇進(jìn)水改為連續(xù)進(jìn)水。

提升CODcr濃度規(guī)準(zhǔn)為:當(dāng)可生物降解的CODcr去除率達(dá)到80%后方可提高，直到達(dá)2kgCOD/m3˙d為初始階段。

在這段中，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。

初始階段，每日測(cè)定進(jìn),出水流量、pH、CODcr、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)正常。

三階段：顆粒污泥出現(xiàn)期(預(yù)計(jì)25天)

結(jié)束初期啟動(dòng)后，污泥已適應(yīng)廢水性質(zhì)并具一定除去機(jī)物的能力，這時(shí)應(yīng)及時(shí)提升污泥負(fù)荷為0.25kgCODcr/kgVSS˙d或進(jìn)水容積負(fù)荷2.0 kgCODcr/m3˙d，使微生物獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)。

反應(yīng)器的機(jī)負(fù)荷由2kgCOD/m3˙ d到3.0kgCOD/m3˙d的階段

此階段的反應(yīng)負(fù)荷由2kgCOD/m3˙d開始，每次0.1kgCOD/m3˙d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，時(shí)可長(zhǎng)達(dá)兩周，時(shí)僅幾天，經(jīng)過多次重復(fù)操作可達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

但提升機(jī)負(fù)荷的規(guī)準(zhǔn)與監(jiān)測(cè)項(xiàng)目判斷正常的方法同初始階段。

在這段中，由于提升水量大，COD濃，產(chǎn)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，利于顆?；勰嗟男纬?/span>

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