1984年，加拿大(da)的Guiot在AF和UASB的基礎上開發出了上流式污泥床(chuang)-過濾器(qi)(qi)(qi)(Upflow Blanket Filter，簡稱UBF)復(fu)合式厭氧反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)。相(xiang)較(jiao)于上述兩(liang)種工藝，UBF反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)具有以下優點：(1)上部(bu)的填料(liao)層可以有效(xiao)的阻止污泥的流失，還(huan)能夠(gou)起到三(san)相(xiang)分離的作用，因此(ci)結構上較(jiao)UASB要更(geng)簡單；(2)與(yu)AF相(xiang)比，UBF反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)只用部(bu)分填料(liao)，既(ji)減(jian)輕了濾器(qi)(qi)(qi)底(di)部(bu)易出現的短流和堵(du)塞(sai)，也少(shao)用了填料(liao)。UBF目(mu)前是水(shui)污染防(fang)治領(ling)域中一(yi)項極(ji)具開發應(ying)(ying)用前景的生物處理(li)新技(ji)術。

1.研究進展

目前國內外對UBF反(fan)應器的動力學(xue)模(mo)型、啟動、運行性能及(ji)其(qi)影(ying)響因(yin)素都有(you)研究。

1.1 動力學模型

物料在(zai)反(fan)應器(qi)中(zhong)不同的流(liu)(liu)動情況直接與反(fan)應器(qi)內基質濃度、溫(wen)度和反(fan)應時間(jian)等工(gong)藝條件密切相關，因此對反(fan)應器(qi)中(zhong)流(liu)(liu)體流(liu)(liu)動模型(xing)的研究是反(fan)應器(qi)放大應用的一個重(zhong)要環節(jie)。

Nurdan B y kkamaci等人運用不同數學(xue)(xue)模型，對(dui)在不同有機負荷(OLR)和水力(li)停留時間(HRT)條件(jian)下處理合(he)成廢(fei)水的UBF進行動力(li)學(xue)(xue)分析，發(fa)現只Second-order模型和Stover-Kincannon模型最能(neng)描述反應器的動力(li)學(xue)(xue)行為，相關系數分別高達98%和99%。

劉(liu)忠生等人(ren)提出了UBF液體(ti)流(liu)動組合模型，它(ta)將污泥(ni)床、污泥(ni)層(ceng)和(he)(he)填料(liao)層(ceng)視(shi)為相互隔開、各帶死區的(de)全混流(liu)反應單(dan)元，它(ta)們之(zhi)間用上(shang)流(liu)和(he)(he)返混依次相連(lian)， 并有原(yuan)料(liao)水(shui)(shui)自污泥(ni)床入口旁(pang)流(liu)(短路)到(dao)污泥(ni)層(ceng)和(he)(he)填料(liao)層(ceng)，進而(er)利用該模型和(he)(he)比基質降(jiang)解(jie)Monod方(fang)程建立了UBF基質降(jiang)解(jie)動力(li)學(xue)模型，并通過試驗取得了精對苯二甲酸廢(fei)水(shui)(shui)基質動力(li)學(xue)常數。

1.2 啟動

啟動的(de)(de)目(mu)標是(shi)為(wei)需處理(li)的(de)(de)污(wu)水培養最(zui)適(shi)宜的(de)(de)微(wei)生物，一旦活性污(wu)泥形成，不管是(shi)顆(ke)粒或絮體(ti)，反應器(qi)的(de)(de)運(yun)行都(dou)很(hen)穩定(ding)。因(yin)此(ci)，厭氧反應器(qi)能否成功地快速啟動是(shi)決(jue)定(ding)反應器(qi)運(yun)行成敗的(de)(de)先決(jue)條件[4]。

Hashemian等人對用聚(ju)氨(an)酯為(wei)填料的(de)UBF的(de)啟動(dong)進(jin)行(xing)了研究。認(ren)為(wei)雖然聚(ju)氨(an)酯填料代價高，但能夠縮短啟動(dong)時間。Huub等人[6]對用聚(ju)氨(an)酯為(wei)填料的(de)UBF與UASB的(de)啟動(dong)進(jin)行(xing)了對比研究，發現UBF較UASB啟動(dong)更快(kuai)。可能是(shi)由(you)于在前(qian)者中產甲烷菌群快(kuai)速(su)固定的(de)緣(yuan)故。

李斗等人采用UBF反應器以某化工廠生產廢水(含大量環己烷、環己醇及少量酸鈉)為處理對象對反應器的啟動進行了試驗研究，結果表明當COD容積負荷(VLR)為2.12kg/m³·d時，其(qi)COD去除率最(zui)高(gao)(82%)，反應器中形成厭氧顆粒污(wu)泥(ni)。試驗驗證了UBF在處理高(gao)濃度降解廢水時，具(ju)有啟動快(kuai)特點(dian)。

1.3 運行性(xing)能及其影(ying)響(xiang)因素(su)

UBF是(shi)工業(ye)、生活油(you)脂、印(yin)染(ran)、啤酒(jiu)、制藥、制糖、屠宰等(deng)行業(ye)高(gao)運行穩定、抗沖擊負荷(he)能(neng)力強(qiang)是(shi)UBF的(de)又一(yi)大(da)顯著(zhu)特點(dian)(dian)，其(qi)對容積(ji)負荷(he)、溫度(du)、pH的(de)波(bo)動有(you)較(jiao)好的(de)承受能(neng)力。濃度(du)有(you)機廢(fei)水進行高(gao)效(xiao)生化處理較(jiao)理想(xiang)的(de)設備，啟動速度(du)快，運行效(xiao)率高(gao)是(shi)其(qi)一(yi)大(da)優點(dian)(dian)。影響其(qi)運行效(xiao)能(neng)的(de)因素如下：

1.3.1溫度

根(gen)據熱力學(xue)(xue)原理，溫度(du)越高(gao)，生化反(fan)應速率越大，同時，從生物學(xue)(xue)角度(du)看，溫度(du)越高(gao)，酶(mei)的(de)活性(xing)越大。但溫度(du)過高(gao)，將影(ying)響酶(mei)的(de)活力和細菌的(de)代謝(xie)功(gong)能，綜合考慮各因素(su)，反(fan)應器的(de)試驗(yan)溫度(du)采用厭(yan)氧菌中段(duan)最(zui)佳溫度(du)35℃。

胡鋒平在常溫25℃采用兩相厭氧法對養雞場離心廢水進行處理，結果表明：進水CODCr為18300mg/L，系統容積負荷17.26kgCODCr/m³·d，水力停留時間25.47h，COD_Cr去除率為76.13%，BOD₅去除率為87.76%，產氣率為0.410m3/kg·COD_Cr；在中溫35℃時結果表明：進水COD_Cr為19000mg/L，系統容積負荷21.54kgCOD_Cr/m³·d，水力停留時間21.17h，COD_Cr去除率為81.98%，BOD₅去除率為90.45%，產氣率為0.446m³/kg·CODCr。由此可(ke)得(de)35℃比(bi)25℃時，處理效率較(jiao)好，產氣量也較(jiao)大(da)。

1.3.2 填料

UBF所用的(de)(de)(de)填料可根據廢(fei)水(shui)生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)特(te)性及水(shui)力(li)學特(te)征進行選擇，投加填料后不僅可提高反(fan)應(ying)器中(zhong)污泥濃(nong)度，減小污泥負荷，而且填料上生(sheng)物(wu)膜內部缺氧區的(de)(de)(de)存在可以抑(yi)制溶液(ye)中(zhong)絲狀(zhuang)微生(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)，還使反(fan)應(ying)器內流化(hua)狀(zhuang)態改善，增大(da)厭氧菌與廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)接觸時間，從而強化(hua)處理效(xiao)果，對水(shui)質變(bian)化(hua)，如pH變(bian)化(hua)、抑(yi)制物(wu)濃(nong)度、廢(fei)水(shui)濃(nong)度等(deng)均有較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)適應(ying)能力(li)。

目前常用的填料有：聚氨酯泡沫填料、YDT彈性填料、BIO-ECO聚丙烯填料、半軟性纖維填料、陶瓷希臘環、聚乙烯拉西環、塑料環、活性炭、焦碳、浮石、礫石等。其中應用最多的是聚氨酯泡沫填料。這是因為聚氯酯泡沫[11]的比表面積大(2400m²/m³)，空(kong)隙度高(97％)，具有網狀結(jie)構(gou)，微生物能(neng)在(zai)其上密(mi)實(shi)而迅速地增殖，是厭氧優勢菌落的良好基質。

1.3.3 水力停(ting)留時間和有機負荷率

HRT和相對應的OLR是影響UBF處理效率的關鍵因素。Droste等[12]1987年報道在UBF反應器中，當HRT為2h或更少，OLR為3. 6-12kgCOD/ m³·d時，生物固(gu)體(ti)要洗出。而由Rafael等的對(dui)比實驗(yan)看(kan)，對(dui)高濃度廢(fei)水來(lai)說，HRT也許(xu)比在實驗(yan)中所觀察到(dao)的要更長(chang)。對(dui)顆粒(li)污泥研究表(biao)(biao)明，填充介質(zhi)并(bing)不是影響顆粒(li)污泥沉降性能的關(guan)鍵因素。當(dang)HRT和OLR分別接近0. 3d 和17-18 kgCOD/ m3·d 時，COD去除(chu)率從95%劇(ju)烈下(xia)降到(dao)70%。由此表(biao)(biao)明，COD的去除(chu)率受生物量(liang)的增殖、OLR和HRT 影響最(zui)大。

1.3.4 顆粒污泥

厭(yan)氧反應器能否高(gao)(gao)效、穩定運行的(de)關鍵(jian)是(shi)培養和馴化(hua)沉降(jiang)性(xing)能好、活性(xing)好的(de)顆粒污泥。UBF下部的(de)UASB最大特點就是(shi)能夠形成沉降(jiang)性(xing)能良(liang)好、產(chan)甲烷活性(xing)高(gao)(gao)的(de)顆粒污泥，厭(yan)氧顆粒污泥的(de)形成使UASB中有較高(gao)(gao)濃度(du)的(de)生物相(xiang)，

從而(er)確保厭(yan)氧生化(hua)過程穩定高(gao)效運行。而(er)污(wu)(wu)泥顆粒化(hua)影(ying)響因素很多，包括環境的(de)(de)(de)、生物學的(de)(de)(de)和(he)工程的(de)(de)(de)因素都會影(ying)響到污(wu)(wu)泥顆粒化(hua)過程。其提(ti)高(gao)的(de)(de)(de)方法(fa)有：適當的(de)(de)(de)增(zeng)加進(jin)水中的(de)(de)(de)堿(jian)度(du), 提(ti)高(gao)水力負荷，對甲烷菌的(de)(de)(de)馴化(hua)，啟動初期保持低濃度(du)進(jin)水，排除懸浮層污(wu)(wu)泥等。

2. 應用

2.1 高濃度(du)有(you)機廢水(shui)的(de)應用

2.1.1印染廢水

陳文樂對UBF處理高濃度印染廢水進行了試驗研究。溫度35℃，進水的pH值在8.5-9.0間(保證進入反應器內經稀釋中和后pH值在6.5-7.5間)。厭氧段的HRT(水力停留時間)為15h，容積負荷為2.5 kgCOD/m³·d。好氧段的HRT為8h，容積負荷為4.6kgCOD/m³·d。進水COD為1500mg/L、色度為600倍的印染廢水。以2.5kgCOD/m³·d的容積負荷通過厭氧段，可使得COD的去除率在25％以上，色度降到80倍以下，在好氧段曝氣8h，即容積負荷為4.6kgCOD/m³·d，總去除(chu)率可達90％，出水(shui)為(wei)160mg/L，色(se)度降(jiang)至60倍，色(se)度去除(chu)率在90％以上。

薄國柱等人[研究上流式厭氧生物濾池反應器處理難降解印染退漿廢水，試驗結果表明，在中溫（35℃ 3℃）條件下，用混合酸調節pH值，在水力停留時間為8.9h、CODCr負荷率為13.1kg/m³·d情(qing)況下(xia)，CODCr去除率達(da)到了68%。

2.1.2 造紙廢水

陳南(nan)南(nan)等人(ren)[17]對用UBF處(chu)理廢(fei)紙(zhi)漿造(zao)紙(zhi)廢(fei)水(shui)(shui)進(jin)行了(le)實驗(yan)研(yan)究。實驗(yan)表明，UBF反應器(qi)經過三個月達到穩(wen)定(ding)運(yun)行，培(pei)養出適合水(shui)(shui)質要求的(de)厭氧污泥，運(yun)行結果表明，在進(jin)水(shui)(shui)CODCr為1800mg/L左右的(de)條(tiao)件下，出水(shui)(shui)CODCr一般在600-700mg/L，平均(jun)去除(chu)率(lv)穩(wen)定(ding)在85.7%左右。

2.1.3 制(zhi)藥廢水

倪利曉等采用以聚丙烯拉西環為填料的上流式污泥床-過濾器復合式厭氧反應器處理生產病毒唑的制藥廢水。試驗結果表明：當水力停留時間為6.910h，進水COD質量濃度為7000mg/L、有機負荷達25.05 kg/(m³·d)時，COD去(qu)除(chu)率(lv)可達72.8％，出水COD質量濃度(du)為(wei)1900mg/L左右，同時，填(tian)料(liao)上生物膜對COD的去(qu)除(chu)率(lv)為(wei)32％-47％，且能截留大量污(wu)泥。

侯(hou)愛東(dong)等人針對某(mou)制(zhi)藥業廢(fei)水(shui)的特點，采用了“微電(dian)-UBF-CASS”為(wei)主體的組合(he)處理(li)(li)工藝。工程運行結果表明：在(zai)進水(shui)CODCr為(wei)10000-12000mg/L，處理(li)(li)后出水(shui)CODCr小于200mg/L，平均(jun)去除(chu)率達到(dao)98％以上(shang)，系統出水(shui)達到(dao)《污(wu)水(shui)綜合(he)排放標準(zhun)(zhun)》(GB8978-1996)中的二級標準(zhun)(zhun)。

2.1.4 釀(niang)造廢水

苗利等進行的UBF-SBR工藝處理啤酒工業廢水工程應用表明，當UBF的水力停留時間為10h時，UBF的進水和出水CODCr、BOD₅、SS分別為(wei)(wei)1022mg/L，543 mg/L，383 mg/L和290 mg/L，128 mg/L，273 mg/L；UBF出水(shui)(shui)(shui)采(cai)用(yong)SBR進(jin)行(xing)處理，當SBR 的運行(xing)周期(qi)為(wei)(wei)12h時(shi)，SBR出水(shui)(shui)(shui)的CODCr、BOD5、SS分別為(wei)(wei)67 mg/L，12 mg/L，96 mg/L，出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質穩定(ding)達到國家啤酒工業(ye)廢水(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)放(fang)標準。此(ci)工藝技術(shu)具有投(tou)資省，電耗和運行(xing)費(fei)用(yong)低，啟(qi)動速度(du)快(kuai)，運行(xing)穩定(ding)可靠，占(zhan)地(di)面積(ji)小，污泥排(pai)(pai)放(fang)量(liang)少，管(guan)理方(fang)便等(deng)明(ming)顯特點。

2.1.5 垃(la)圾滲(shen)濾液

曹占平等同對(dui)UBF反應(ying)器(qi)處理垃圾滲濾(lv)液進(jin)行了中試研究．在(zai)2個月內啟動完成反應(ying)器(qi)，系統在(zai)常溫、HRT=6d的(de)穩定(ding)運行期間，對(dui)CODCr、BOD的(de)去除(chu)率較高(gao)。去除(chu)率分別為70.6％-73.9％、74.5％-78.1％．同時(shi)對(dui)SS也(ye)有(you)40％作用的(de)去除(chu)率，進(jin)水CODCr在(zai)5431-8723之間，可降到2276.7以下。

溫麗麗等人采用新型復合工藝UBF-BAF固定化微生物系統處理中老齡垃圾滲濾液。實驗表明，在滲濾液進水CODCr和NH₄⁺ -N濃度范圍分別為6000-14500mg/L和880-1500mg/L的條件下，出水CODCr濃度低于400mg/L，NH₄⁺ -N濃度低于10mg/L；CODCr、NH₄⁺ -N和TIN平均(jun)去(qu)除率分(fen)(fen)別達到93.8％、97.3％和84.1％左右。系統(tong)(tong)最佳水力停留時(shi)間為(wei)84h．系統(tong)(tong)中高(gao)游離氨濃度(du)沒有(you)對(dui)污染(ran)物(wu)(wu)(wu)去(qu)除效(xiao)率造成影響。采用(yong)GC/MS對(dui)低分(fen)(fen)子量有(you)機污染(ran)物(wu)(wu)(wu)成分(fen)(fen)進行(xing)分(fen)(fen)析，結果表明出水中有(you)機污染(ran)物(wu)(wu)(wu)種(zhong)類明顯減少(shao)，大部分(fen)(fen)有(you)機物(wu)(wu)(wu)得到了(le)有(you)效(xiao)去(qu)除。另一方面系統(tong)(tong)中生物(wu)(wu)(wu)量大，生物(wu)(wu)(wu)種(zhong)類豐富，含有(you)短桿菌(jun)、長桿菌(jun)和球菌(jun)等．該系統(tong)(tong)在滲濾液沒有(you)經(jing)過預(yu)處(chu)理、污染(ran)物(wu)(wu)(wu)濃度(du)變化很大的情(qing)況下，能(neng)實現高(gao)污染(ran)物(wu)(wu)(wu)去(qu)除率，證明其(qi)處(chu)理垃圾滲濾液是(shi)可(ke)行(xing)的。

2.2 低濃度生(sheng)活(huo)廢水的應用(yong)

曾國揆[等利用UBF反應器在常溫下進行實驗小試，處理COD在500-600mg/L的自配廢水時發現，在水力停留時間HTR為4.17h、進水負荷為3.08kgCOD/m³·d時，其COD去除率可達70%左右，產氣率為0.135m³/m³·d，反應器中污泥(ni)活性(xing)很強，整個系(xi)統運行穩定。

董良飛等人針對船舶生活污水的特點，對UBF-接觸氧化工藝處理船舶生活污水進行了實驗研究，在UBF、接觸氧化池、接觸沉淀池的有效水力停留時間分別為1.5 h、2.0h、1.0 h時，出水BOD₅、SS均小于50 mg/L，并(bing)實現(xian)了污水(shui)、污泥的一(yi)體(ti)化處理。

2.3 處理(li)高含鹽度廢(fei)水

劉鋒等人對利用上流式厭氧生物濾池反應器處理高含鹽有機廢水的情況進行了試驗研究。結果表明，在容積負荷4kgCOD/m³·d，進水氯離子濃度在3000 mg/L，水力停留時問24h時，COD去除效率達到85％左右。另外在用厭氧法處理檸檬酸生產過程中產生的pH值低(3-5)、含鹽量高(C1-=3000-5000mg/L)的離子交換廢水時，遇到顆粒污泥很難形成的問題。為了解決此問題，于是他們設計和建設了4座直徑為12m、高為23m、體積為2500m3的大型組合厭氧濾池(UBF)。經過近2年的啟動和實際運行，在容積負荷為3-4 kgCOD/m³·d、不用堿性物(wu)質調節pH值的(de)奈件(jian)下(xia)，對COD的(de)去除率(lv)>75％，出水(shui)SS<200mg／L，污泥量緩慢增加，未(wei)出現(xian)堵塞現(xian)象。

3. 結語

將(jiang)UASB和(he)AF聯合(he)開發出的(de)(de)UBF工藝(yi)，是一(yi)種高(gao)效厭氧廢水處(chu)理工藝(yi)，具(ju)(ju)有微生物濃度(du)高(gao)，固體停(ting)留時間(SRT)長(chang)，容積負荷(he)高(gao)，體積減小，混合(he)充分，濾料成(cheng)本低，系統(tong)緊湊、占地面積小，可回(hui)收沼氣能源，建設費用和(he)運行成(cheng)本低等(deng)特點(dian)。因此，UBF工藝(yi)在(zai)有機廢水的(de)(de)處(chu)理中, 具(ju)(ju)有很大(da)(da)的(de)(de)發展前景和(he)應用潛力(li)，值(zhi)得大(da)(da)力(li)推廣。此外，其(qi)對低濃度(du)生活(huo)污水也(ye)具(ju)(ju)有一(yi)定的(de)(de)處(chu)理能力(li)。

然而(er)，UBF還有(you)很(hen)多(duo)值得研究的(de)地方(fang)，如反(fan)應(ying)器填料(liao)的(de)研究，顆粒污(wu)泥的(de)培養(yang)技(ji)術，反(fan)應(ying)器的(de)優化(hua)設計以及大(da)規模應(ying)用中參數(shu)的(de)確定等方(fang)面(mian)。對這些(xie)問題的(de)深入研究，將更有(you)利于(yu)UBF的(de)推廣(guang)發展和(he)應(ying)用。

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