关于UASB厌氧工艺的工程调试运行探讨

关于UASB厌氧工艺的工程调试运行探讨摘要：UASB厌氧反应器从启动到正常运行(满负荷)，各阶段运行条件的控制，以及一些不可预见性因素的控制和管理等，以达到培养高浓度污泥(颗粒污泥)。关键词：UASB厌氧反应器、PH、T、VFA、有机负荷、碱度、污泥颗粒化1、工程概况浙江温州平阳英博啤酒有限公司原有污水处理系统采用好氧工艺，日处理量为2000m3，设计进水COD为1300mg/l，出水一级排放标准。2006年啤酒产量为7万吨，由于年产量在逐年扩大，故对原有污水处理工程进行扩容，目前设计日处理能力为5000m3，进水浓度高达2500mg/l，出水同样要求达到一级排放标准。原有的处理工艺已经不能满足处理要求，除对原有好氧工艺的再改造外(原A/O工艺改造为泥膜共存MBBR工艺)，后段工艺增加了矩形UASB厌氧反应器，从而加大了各反应容器承载有机负荷的能力，提高了处理效果，保证了高浓度污水处理后满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。表一设计进水水质及排放标准指标CODBODSSpH进水250015004007-12排放标准8020706-92、UASB反应器构造及原理2.1UASB反应器整体构造UASB反应器整体外观构造：有圆形﹑方形﹑矩形，但实际污水构筑物多采用矩形，便于土建施工和安装调试等(见图2:平阳UASB反应器)。建筑高度为8.5m，构筑物侧面有多个取样管和温度表，分三格，底部多点布水，顶部构筑玻璃钢三相分离器，沼气由顶部封闭气室输走，三格敞开式溢流堰分别溢流，汇入出水。2.2UASB反应器内部构造UASB反应器内部没有载体，是一种悬浮生长型消化器。其主体部分由反应区﹑沉降区和气室三部分组成，反应区由底部污泥床和悬浮层组成，其污泥床污泥浓度高达10万mg/l，占反应区总高度的1/3，悬浮层达5万mg/l，占其2/3。图1UASB反应器内部剖面图2平阳啤酒厂UASB反应器2.3UASB反应器原理污水从底部利用泵浦压力，多点布水，与污泥床中污泥混合接触，此过程可有80%以上的有机物被转化降解。分解产生的微小沼气泡上升形成强烈的搅拌，形成污泥悬浮层气﹑水﹑泥的混合液上升至三相分离器内，沼气泡碰到分离器下面的反射板，折向气室排出；泥水则在污泥沉淀区利用重力作用进行泥水分离，上清液从沉降区上部排出，污泥沿着斜壁返回到反应区内。3、UASB反应器启动调试运行关于UASB厌氧反应器的启动调试运行，相关资料也比较多，笔者也有幸拜读。近几年笔者也亲自参与了数个UASB反应器在啤酒﹑制药等工业中的启动调试运行工作，中温消化尤为普遍应用。故想把相关经验加以总结，以资共享。3.1启动：菌种选择与培养UASB厌氧反应器启动之前，要选择菌种。原理上规定，要选择同类污水处理厂(站)厌氧消化污泥。但在实际工作中，很难有现成同类成熟的厌氧消化污泥，此时也只能选择城市污水厂或同类污水站点的剩余污泥；也可以根据现场情况，从下水道或污泥塘等处取污泥(气泡多的地方)。投入种泥前，可把种泥储存在靠近反应器临时垒砌的构筑物（或调节池）里加以稀释搅拌，并测定其PH值，并用石灰(或工业NaCO3)调至6.8—7.8之间，再用泵浦提升至反应器中，再注满污水浸泡1—2天。启动初期，尽量每次少进水(减少污泥负荷)，以0.5-1.5kgCOD/(m3.d)开始，多增加进水频率（以换水补充营养）。初期启动时尽量控制提升泵开启台数和进水阀门大小，控制进料流速。先进行间歇运行，即每天（或几天）进水、出水一次。一方面控制初期小水量进水，另一面也避免进水的冲击负荷过大，影响污水上升速率，造成大量污泥流走。当然初期有泥流走，这也是正常现象，属于选泥﹑洗泥的一种。把其中质轻﹑已死亡老化的种泥加以筛选，以更好的适应反应器内部的消化反应，恢复活性。但大量的污泥流失应采取相应措施：如停止进水、向水中加入聚铁混凝剂（投加比为0.1kg/m3）并增大内循环流量等。因此初期一周可不必启动回流，以防止污泥流失过多堵塞管道。在此阶段去除COD不是目的，关键应使污泥适应啤酒废水并提高污泥活性。初期进出水COD测定不必太频繁，可安装沼气流量计通过产气量来判断反应器运行情况。反应器构筑物一般都有保温层和防腐层，要注意保持中温(35—40℃)的必要条件。3.2逐步提高负荷阶段（低负荷）开始启动，洗泥过程时，不必回流，洗出老化死去没有活性的种泥，启动几天后，开始连续进水，同时开启内部回流泵（回流比为1：4），此时高压沼气管接水封。期间要注意：边回流边进水，回流管极易受初期大量洗出泥而堵塞回流管道；注意反应器内的温度变化，升温不能过快；防止反应器酸化，VFA控制在2000mg/l以内，VFA过多将抑制产甲烷菌的活性。同样也需要监测反应器碱度。总碱度（ALK）控制在2000-3500mg/l是正常厌氧消化的必要条件。需要注意，因为PH远远滞后于VFA，一般必须要监测VFA，（更能及时迅速的反映是否酸化，以快速采取有效措施），当反应器出水PH＜6.5时应增加进水中的碱量（如也可以加入Na2S或Na2CO3）。当PH在6.5—7.5稳定时，可逐步由回流水和原水混合水过度到直接采用原水进水。采用出水回流和原水混合进水，然后间歇脉冲的进料方式，反应器可在预定的时间内完成正常的启动。每天可进料5—6次，每次进料时间以4H为宜。初期每次只提高0.5kgCOD/(m3.d)[2]左右，反应器负荷上升到2-5kgCOD/(m3.d)时再连续运行10天后，当COD去除率达80—85%且稳定，PH正常等，再提高负荷，若提高负荷后，造成运行不好（如COD去除率大幅下降等）则放缓提高负荷速度（＞30%速度增加负荷），或停止提负荷，甚至停止进料，以待监测稳定后，再进入下一阶段．3.3提高进水浓度及负荷阶段（较高负荷）逐步提高负荷阶段，刚开始出水COD会瞬间升高，去除率下降，这是正常现象。但此阶段负荷仍然不能提高太快、太高，每次宜增加20%，以去除率80%为定，稳定运行10天后，再提高1-2kgCOD／（m3.d)。若出现瞬间去除率较低，出水COD太高，则宜停止提高负荷，稳定运行数天，达到一定条件后。再依此逐步进行，直至负荷达到５kgCOD／（m3.d)以上时，颗粒污泥才很快形成。在此阶段，要定期取污泥观察，确认污泥颗粒化的形成及COD去除效果。尤其当确认污泥颗粒化已经形成，可以连续提负荷时，要注意加大内循环量，以及出水中挥发性酸VFA浓度，当VFA高达1000kg/l[3]时，不应再提高有机容积负荷。当然实际工程调试中，每次提高相应负荷都须经历相当长时间，少则稳定1周，多则10天半月。但总体来说，UASB工艺从培菌调试至高负荷稳定运行至少3-6个月。但据长期的工程经验，建议可按50mg/l池容投加80目的粉末活性碳，在一个月后UASB反应器中即出现粒径0.7—1.2mm的颗粒污泥，大大缩短了UASB反应器的启动时间。3.4、满负荷运行阶段从接种启动到逐步提负荷，至颗粒污泥的完全形成，持续达３-６个月，最终在满负荷下运行，进水浓度提高到原水浓度，直接进水，内循环量可根据具体情况调整。4、结论UASB反应器的启动调试尤为重要，只有启动正常了，才能正常稳定的运行，也才能发挥其高效降解有机物的能力。选菌种﹑洗菌种至启用回流，再到逐步增加负荷，期间各种参数的控制，尤其VFA的监测﹑COD的去除率等等至关重要，直接决定PH的及时调节﹑负荷的增加，至最终颗粒污泥的形成。参考文献：[1]王金梅等水污染控制技术化学工业出版社2004.3[2]王金梅等水污染控制技术化学工业出版社2004.3[3]张振家等工厂废水处理站工艺原理与维护管理2003.01