馬鞍山豆制品加工廢水處理設備厭氧反應器

馬鞍山豆制品加工廢水處理設備厭氧反應器馬鞍山豆制品加工廢水處理設備厭氧反應器

當廢水由反應器底部進入反應器后，由于水的向上流動和產(chǎn)生的大量氣體上升形成了良好的自然攪拌作用，并使一部分污泥在反應區(qū)的污泥床上方形成相對稀薄的污泥懸浮層。懸浮液進入分離區(qū)后，氣體首*入集氣室被分離，含有懸浮液的廢水進入分離區(qū)的沉降室，由于氣體已被分離，在沉降室擾動很小，污泥在此沉降，由斜面返回反應區(qū)。

1、UASB反應器運行的三個重要前提：

反應器內(nèi)形成沉淀性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥。

由于產(chǎn)氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用。

合理的三相分離器使沉淀性能良好污泥能保留在反應區(qū)內(nèi)。

2、UASB反應器啟動運行的四個階段：

2.1 一階段：UASB啟動運行初始階段：

選用接種污泥：

選用污水廠污泥消化池的消化污泥接種(具有一定的產(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%的接種污泥加水攪拌后，均勻倒入到UASB反應池。

接種污泥量：接種污泥量為UASB反應器的有效容積的30%到50%，*少15%，一般為30%。接種污泥的填充量不超過UASB反應器的有效容積的60%。本系統(tǒng)接種污泥量為80m3。

接種污泥的濃度：

初啟動時，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。

亦有建議以6-8kgVSS/m3為宜，因為消化污泥一般為絮狀體，不宜接種太多，太對了對顆粒污泥不但沒有好出，反而不利，種泥即污泥種的意思，種泥太多事沒有必要的，顆粒污泥并非是種泥本身形成的，而是以種泥為種子，在提供充足的營養(yǎng)基質(zhì)下由新繁殖的微生物形成，種泥多了，反而會與初生得顆粒污泥爭奪養(yǎng)分，不利于顆粒污泥的形成 。

接種污泥時的水質(zhì)

配制低濃度的廢水有利于顆粒污泥的形成，但濃度也應當足夠維持良好的細菌生長條件，因此，初始配水*低CODcr濃度為2000mg/L，然后逐步提高有機負荷直到可降解的CODcr去除率達到80%為止。

當進水CODcr濃度高時，可采用稀釋水進水,調(diào)節(jié)到適宜的CODcr濃度值。

3.2 第二階段(初始運行階段)(估計30天)

初始階段是指反應器負荷低于2kgCODcr/m3˙d的運行階段，此階段反應器的負荷由0.1kgCODcr/m3˙ d開始，逐步分多次提升到2kgCOD/m3˙d。

開始采用間歇進水，污泥負荷宜控制在0.05-0.2kgCODcr/(KgVss˙d),當接種污泥逐漸適應廢水后，污泥逐漸具有除去有機物的能力，當CODcr去除率達到80%，或出水有機酸濃度低于200-300mg/L,可以提升進水負荷大約為0.5kgCODcr/m3˙ d，此時進水有間歇進水改為連續(xù)進水。

提升CODcr濃度標準為:當可生物降解的CODcr去除率達到80%后方可提高，直到達2kgCOD/m3˙d為初始階段。

在這段運行中，有少量的非常細小的分散污泥帶出，其主要原因是水的上流速度和逐漸產(chǎn)生的少量沼氣。

初始運行階段，每日測定進,出水流量、pH、CODcr、ALK、VFA、SS等項目，經(jīng)測定結(jié)果判斷，若出水VFA<3mmol/l，VFA/ALK=0.3以下，表示UASB系統(tǒng)運行正常。

2.3 第三階段：顆粒污泥出現(xiàn)期(預計25天)

結(jié)束初期啟動后，污泥已適應廢水性質(zhì)并具有一定除去有機物的能力，這時應及時提升污泥負荷為0.25kgCODcr/kgVSS˙d或進水容積負荷2.0 kgCODcr/m3˙d，使微生物獲得足夠的營養(yǎng)。

反應器的有機負荷由2kgCOD/m3˙ d到3.0kgCOD/m3˙d的運行階段

此階段的反應負荷由2kgCOD/m3˙d開始，每次0.1kgCOD/m3˙d有機負荷提升，也可以每次負荷增加20%，每次操作所需時間長短不同，有時可長達兩周，有時僅幾天，經(jīng)過多次重復操作可達到設計指標。

但提升有機負荷的標準與監(jiān)測項目判斷運行正常的方法同初始運行階段。

在這段運行中，由于提升水量大，COD濃度高，產(chǎn)氣量和上流速度的增加引起污泥膨脹，污泥量帶出量多，大多為細小非分散的污泥或部分絮狀污泥。這種污泥的帶出，有利于顆?；勰嗟男纬?。

2.4 第四階段：顆粒污泥培養(yǎng)期(30天)

本階段的任務是要實現(xiàn)反應器內(nèi)德污泥全部顆?；蚴狗磻鬟_到設計負荷，為了加速污泥的增值，應盡快把污泥負荷提高至0.4-0.5kgCODcr/kgVSS˙d，使微生物獲得充足養(yǎng)料，促進其快速增長。

這一階段是指反應器的有機負荷達到設計指標3.0kgCOD/m3˙d，以后的穩(wěn)定運行階段。在這段的運行中，PH值、溫度、有機負荷、VFA、ALK等各項操作參數(shù)嚴格控制，逐步形成顆粒污泥。

注：

1、自初始階段開始，每日監(jiān)測項目一次，進、出水PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。

2、根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行分析、判斷、及時調(diào)整進水量、濃度、保持穩(wěn)定運行。

3、UASB反應器調(diào)試運行控制工藝參數(shù)

3.1 反應溫度( 常溫)：

20±2℃，指反應器內(nèi)反應液的溫度，高出細菌的生長溫度的上限，將導致細菌死亡。當溫度下降并低于溫度范圍的下*，從整體上講，細菌不會死亡，而只是逐漸停止或減弱代謝活動，菌種處于休眠狀態(tài)。

3.2 pH值：

pH值范圍為6.8~7.8，*佳PH值范圍為6.8~7.2。pH值范圍是指UASB反應器內(nèi)反應區(qū)的pH，而不是進液的pH。因為廢水進入反應器內(nèi)，生物化學過程和稀釋作用可以迅速改變進液的pH值。對pH值改變*大的影響因素是酸的形成，特別是乙酸的形成。

因此含有大量溶解性碳水化合物(如糖、淀粉)等廢水進入反應器后pH將迅速降低。而乙酸化的廢水進入反應器后pH將上升。對于含大量蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水，由于氨的形成，pH會略有上升。對不同的廢水可選擇不同的進液pH值。

3.3 出水VFA的濃度與組成

因為VFA的去除程度可以直接反映出反應器運行的狀況，在正常情況下，底物由酸化菌轉(zhuǎn)化為VFA，VFA可被甲烷菌轉(zhuǎn)化甲烷，因此甲烷菌活躍時，出水VFA濃度較低，當出水VFA濃度低于3mmol/l(或200mg乙酸/L)時，反應器運行狀態(tài)*為良好。

3.4 營養(yǎng)物與微量元素

主要營養(yǎng)物氮、磷、鉀和硫等以及其他的生長必須的微量元素。例如(Fe、Ni、Co)應當滿足微生物生長的需要。一般N和P的要求大約為COD：N：P=(350~500)：5：1，但由于發(fā)酵產(chǎn)酸菌的生長速率大大高于甲烷菌，因此較為精確的估算應當是COD：N：P：S=(50/Y)：5：1，其中Y為細胞產(chǎn)率，對于發(fā)酵產(chǎn)酸菌Y=0.15;對于產(chǎn)甲烷菌Y=0.03,此外,甲烷菌細胞組成中有較高濃度的鐵、鎳和鈷。

3.5 毒物：

毒性化合物應當?shù)陀谝种茲舛然驊o于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，在運行中都要根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行判斷，及時調(diào)整處理。

4、UASB初次啟動過程的注意事項：

5.1 對初期啟動UASB目標要明確。對UASB(一階段)啟動初期，不要追求反應器的處理效率和出水質(zhì)量。初期的目標是使反應器逐漸進入“工作”狀態(tài)。是使菌種由休眠狀態(tài)恢復、活化的過程。在這一過程中，當菌種從休眠狀態(tài)中恢復到營養(yǎng)細胞的狀態(tài)后，它們還要經(jīng)歷對廢水性質(zhì)的適應。在整個馴化增殖過程中，而原種污泥中可能濃度較低甲烷菌增長速度相對于產(chǎn)酸菌要慢得多。因此在顆粒污泥出現(xiàn)前的這一段相當長。這一段不可能快，也不能有較大的負荷。

4.2 當廢水CODcr濃度低于2000mg/L時，一般不需要稀釋，可直接進液。當廢水CODcr濃度高于2000mg/L時，可采用進水稀釋，增大進水量，促使處理設施水流分布均勻。

4.3 負荷增加的操作方法：啟動*初負荷可從0.1~2.0 kgCOD/m3˙d開始，當降解的CODcr去除率達到80%后，再逐步增大負荷。負荷不應增加太快，只要略高于容積負荷0.1 kgCOD/m3˙d即可。水力保留時間大于24小時。連續(xù)運行。直到有氣體產(chǎn)生。5天后檢查產(chǎn)氣是否達到略高于0.1 m3/m3˙d。如果5天后反應器產(chǎn)氣量仍未達到這一數(shù)值，可以停止進水，3天后再恢復進液，直到產(chǎn)氣量增加達到0.1 m3/m3˙d。

檢查出水VFA，VFA過高，則表示反應器負荷相當于當時的菌種活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，則停止進水，直到反應器內(nèi)VFA低于3mmol/l后，再繼續(xù)以原濃度、原負荷進水，如果出水VFA低于3mmol/l，說明反應器運行良好。

4.4 增加負荷量：增加負荷量可以通過增大進水量，或者降低進水稀釋比的方法，負荷每次可提升20~30%，可以重復進行。每次操作所需時間長短不同，有時長達兩周，有時僅需幾天，要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷，直到達到設計負荷為止。

4.5 水力停留時間：水力停留時間對于厭氧工藝的影響是通過上升流速來表現(xiàn)的。一方面高的液體流速增加污水系統(tǒng)內(nèi)進水區(qū)的擾動，因此增加了生物污泥與進水有機物之間的接觸，有利于提高去除率。在采用傳統(tǒng)的UASB系統(tǒng)的情況下，上升流速的平均值一般不超過0.5m/h。這是為保證顆粒污泥形成的重要條件之一。

5.6 運行中始終保持VFA/ALK=0.3以下。否則揮發(fā)性脂肪酸積累運行失敗。

5、厭氧生物處理的影響因素

5.1 溫度——厭氧廢水處理分為低溫、中溫和高溫三類。

迄今大多數(shù)厭氧廢水處理系統(tǒng)在中溫范圍運行，在此范圍溫度每升高10℃，厭氧反應速度約增加一倍。中溫工藝以30-40℃*為常見，其*佳處理溫度在35-40℃間。高溫工藝多在50-60℃間運行。

在上述范圍內(nèi)，溫度的微小波動(如1-3℃)對厭氧工藝不會有明顯影響，但如果溫度下降幅度過大(超過5℃)，則由于污泥活力的降低，反應器的負荷也應當降低以防止由于過負荷引起反應器酸積累等問題，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，與此同時揮發(fā)酸積累，出水pH下降，COD值升高。

注：以上所謂溫度指厭氧反應器內(nèi)溫度

5、2 pH

厭氧處理的這一pH范圍是指反應器內(nèi)反應區(qū)的pH，而不是進液的pH，因為廢水進入反應器內(nèi)，生物化學過程和稀釋作用可以迅速改變進液的pH值。反應器出液的pH一般等于或接近于反應器內(nèi)的pH。對pH值改變*大的影響因素是酸的形成，特別是乙酸的形成。

因此含有大量溶解性碳水化合物(例如糖、淀粉)等廢水進入反應器后pH將迅速降低，而己酸化的廢水進入反應器后pH將上升。對于含大量蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水，由于氨的形成，pH會略上升。反應器出液的pH一般會等于或接近于反應器內(nèi)的pH。

pH值是廢水厭氧處理*重要的影響因素之一，厭氧處理中，水解菌與產(chǎn)酸菌對pH有較大范圍的適應性，大多數(shù)這類細菌可以在pH為5.0-8.5范圍生長良好，一些產(chǎn)酸菌在pH小于5.0時仍可生長。但通常對pH敏感的甲烷菌適宜的生長pH為6.5-7.8，這也是通常情況下厭氧處理所應控制的pH范圍。

進水pH條件失常首先表現(xiàn)在使產(chǎn)甲烷作用受到抑制(表現(xiàn)為沼氣產(chǎn)生量降低，出水COD值升高)，即使在產(chǎn)酸過程中形成的有機酸不能被正常代謝降解，從而使整個消化過程各個階段的協(xié)調(diào)平衡喪失。如果pH持續(xù)下降到5以下不僅對產(chǎn)甲烷菌形成毒害，對產(chǎn)酸菌的活動也產(chǎn)生抑制，進而可以使整個厭氧消化過程停滯，而對此過程的恢復將需要大量的時間和人力物力。pH值在短時間內(nèi)升高過8，一般只要恢復中性，產(chǎn)甲烷菌就能很快恢復活性，整個厭氧處理系統(tǒng)也能恢復正常。

5.3 有機負荷和水力停留時間

有機負荷的變化可體現(xiàn)為進水流量的變化和進水CODcr值的變化。厭氧處理系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)取決于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷速率的相對平衡，有機負荷過高，則產(chǎn)酸率有可能大于產(chǎn)甲烷的用酸率，從而造成揮發(fā)酸的積累使pH迅速下降，阻礙產(chǎn)甲烷階段的正常進行，嚴重時可導致“酸化”。

而且如果有機負荷的提高是由進水量增加而產(chǎn)生的，過高的水力負荷還有可能使厭氧處理系統(tǒng)的污泥流失率大于其增長率，進而影響整個系統(tǒng)的處理效率。水力停留時間對于厭氧工藝的影響主要是通過上升流速來表現(xiàn)出來的。

一方面，較高的水流速度可以提高污水系統(tǒng)內(nèi)進水區(qū)的擾動性，從而增加生物污泥與進水有機物之間的接觸，提高有機物的去除率。另一方面，為了維持系統(tǒng)中能擁有足夠多的污泥，上升流速又不能超過一定限值，通常采用UASB法處理廢水時，為形成顆粒污泥，厭氧反應器內(nèi)的上升流速一般不低于0.5m/h。

5.4 懸浮物

懸浮物在反應器污泥中的積累對于UASB系統(tǒng)是不利的。懸浮物使污泥中細菌比例相對減少，因此污泥的活性降低。由于在一定的反應器中內(nèi)能保持一定量的污泥，懸浮物的積累*終使反應器產(chǎn)甲烷能力和負荷下降。