UASB工藝調試方案｜通用版
一、UASB反應器簡介
上(shang)流式厭氧(yang)污泥(ni)床(UASB),是一種處理(li)污水的(de)厭氧(yang)生物方法，又叫升流式厭氧(yang)污泥(ni)床，英(ying)文(wen)縮寫UASB。
污(wu)水自下(xia)而(er)上通過(guo)UASB。反應器底部(bu)有(you)一個高濃度、高活性(xing)的(de)污(wu)泥床，污(wu)水中的(de)大部(bu)分有(you)機(ji)污(wu)染物在此間經過(guo)厭氧(yang)發酵降解為甲烷和二(er)氧(yang)化碳。
因水(shui)流和(he)氣泡的攪動，污(wu)泥床之上有一個污(wu)泥懸浮層。
反(fan)應器(qi)上部(bu)(bu)有設有三相(xiang)分離器(qi)，用以分離消化氣(qi)、消化液(ye)和污(wu)(wu)泥(ni)(ni)顆粒。消化氣(qi)自反(fan)應器(qi)頂部(bu)(bu)導出；污(wu)(wu)泥(ni)(ni)顆粒自動滑落沉降至反(fan)應器(qi)底部(bu)(bu)的(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)床；消化液(ye)從澄清區出水。
UASB 負荷能力很(hen)大，適用于高濃度有(you)機廢水的處理。運(yun)行良好的UASB有(you)很(hen)高的有(you)機污染物去(qu)除率(lv)，不需要(yao)攪(jiao)拌，能適應(ying)較大幅度的負荷沖(chong)擊、溫度和(he)pH變化。
二、工作原理
UASB反(fan)應器中(zhong)的(de)厭氧反(fan)應過程與其他(ta)厭氧生(sheng)物(wu)處理工(gong)藝一樣，包括水(shui)解，酸化，產(chan)乙酸和產(chan)甲烷等。通過不(bu)同(tong)的(de)微生(sheng)物(wu)參與底(di)物(wu)的(de)轉化過程而將底(di)物(wu)轉化為最(zui)終產(chan)物(wu)——沼氣、水(shui)等無機物(wu)。
在厭(yan)氧(yang)消化(hua)(hua)(hua)(hua)反應過程中(zhong)參(can)與反應的(de)厭(yan)氧(yang)微生物(wu)主要有以下幾種：①水(shui)解—發酵(jiao)(酸(suan)化(hua)(hua)(hua)(hua))細菌，它們(men)將(jiang)復(fu)雜結構的(de)底物(wu)水(shui)解發酵(jiao)成(cheng)各種有機酸(suan)，乙醇，糖(tang)類，氫和二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳；②乙酸(suan)化(hua)(hua)(hua)(hua)細菌，它們(men)將(jiang)第一步(bu)水(shui)解發酵(jiao)的(de)產物(wu)轉化(hua)(hua)(hua)(hua)為氫、乙酸(suan)和二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳；③產甲(jia)烷菌，它們(men)將(jiang)簡單的(de)底物(wu)如乙酸(suan)、甲(jia)醇和二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳、氫等轉化(hua)(hua)(hua)(hua)為甲(jia)烷。
UASB由(you)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)反應(ying)(ying)區(qu)(qu)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)液固三(san)相(xiang)分(fen)離器(qi)(包括沉淀區(qu)(qu))和氣(qi)(qi)(qi)(qi)室三(san)部(bu)(bu)分(fen)組(zu)成。在底部(bu)(bu)反應(ying)(ying)區(qu)(qu)內存留大量厭氧污(wu)(wu)泥(ni)(ni)，具有良好的(de)(de)沉淀性(xing)能和凝聚(ju)性(xing)能的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)在下(xia)部(bu)(bu)形(xing)(xing)成污(wu)(wu)泥(ni)(ni)層(ceng)。要處(chu)(chu)理的(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)從(cong)(cong)厭氧污(wu)(wu)泥(ni)(ni)床(chuang)(chuang)底部(bu)(bu)流入與污(wu)(wu)泥(ni)(ni)層(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)進(jin)行混合接觸，污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)微生(sheng)物分(fen)解污(wu)(wu)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)有機物，把它轉(zhuan)化為沼氣(qi)(qi)(qi)(qi)。沼氣(qi)(qi)(qi)(qi)以微小氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡形(xing)(xing)式(shi)不斷(duan)放(fang)出(chu)，微小氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡在上升(sheng)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，不斷(duan)合并，逐漸形(xing)(xing)成較大的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡，在污(wu)(wu)泥(ni)(ni)床(chuang)(chuang)上部(bu)(bu)由(you)于沼氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)攪動(dong)形(xing)(xing)成一(yi)個(ge)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃度較稀薄的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)和水(shui)一(yi)起上升(sheng)進(jin)入三(san)相(xiang)分(fen)離器(qi)，沼氣(qi)(qi)(qi)(qi)碰到分(fen)離器(qi)下(xia)部(bu)(bu)的(de)(de)反射(she)板(ban)時，折向反射(she)板(ban)的(de)(de)四周(zhou)，然(ran)后穿過(guo)水(shui)層(ceng)進(jin)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)室，集中(zhong)(zhong)(zhong)在氣(qi)(qi)(qi)(qi)室沼氣(qi)(qi)(qi)(qi)，用導(dao)管導(dao)出(chu)，固液混合液經(jing)過(guo)反射(she)進(jin)入三(san)相(xiang)分(fen)離器(qi)的(de)(de)沉淀區(qu)(qu)，污(wu)(wu)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)發生(sheng)絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下(xia)沉降。沉淀至斜壁上的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)沿著(zhu)斜壁滑(hua)回厭氧反應(ying)(ying)區(qu)(qu)內，使反應(ying)(ying)區(qu)(qu)內積累大量的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)，與污(wu)(wu)泥(ni)(ni)分(fen)離后的(de)(de)處(chu)(chu)理出(chu)水(shui)從(cong)(cong)沉淀區(qu)(qu)溢(yi)流堰上部(bu)(bu)溢(yi)出(chu)，然(ran)后排出(chu)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)床(chuang)(chuang)。
三、調試程序
UASB反(fan)應器運(yun)行的三(san)個重要前提：
1.反應(ying)器內形成(cheng)沉淀性能良(liang)好的顆(ke)粒污泥(ni)或絮(xu)狀污泥(ni)。
2.由于產氣和進水的均勻分布(bu)所形成(cheng)的良好的自(zi)然攪拌作用。
3.合理的三(san)相分離器使沉淀(dian)性能良(liang)好污泥(ni)能保留在反應區內。
UASB反應器啟動運行的四個階段：
第一階(jie)段：啟動前的準(zhun)備：
UASB投入運行前必須(xu)進行充分(fen)實驗(yan)和(he)氣密性實驗(yan)，充分(fen)實驗(yan)要(yao)求無漏水(shui)(shui)現象。氣密性實驗(yan)要(yao)求池內加壓到350mm水(shui)(shui)柱，穩定15分(fen)鐘后，壓力降小于10mm水(shui)(shui)柱。而(er)且在厭氧污泥培養和(he)馴化之前使(shi)用氮氣吹(chui)掃。
第二(er)階段(duan)：UASB啟動(dong)運(yun)行初始(shi)階段(duan)：
1.選用接(jie)種污泥：
a選(xuan)用顆粒(li)污泥或污水廠(chang)污泥消化池的消化污泥接種。
b選用(yong)同(tong)類廢水同(tong)一溫度范圍的（中溫污(wu)泥(ni)）種污(wu)泥(ni)。
c添加部分顆粒(li)污(wu)泥(ni)或(huo)破(po)碎的顆粒(li)污(wu)泥(ni)，也可(ke)提(ti)高顆粒(li)化過程。
d也(ye)可以從市(shi)政(zheng)下(xia)水道及污水集積處等處于(yu)厭氧環境下(xia)的(de)淤污泥(ni)。
甚至還(huan)可以使(shi)用好氧活(huo)性污泥(ni)法的剩(sheng)余污泥(ni)進行轉(zhuan)性培養，但培養時間相(xiang)當長。
e牛糞和各(ge)類糞肥也可(ke)以(yi)用于接(jie)種污(wu)泥(ni)(ni)，但各(ge)類污(wu)泥(ni)(ni)中均不應(ying)當有(you)太多的砂子。
2.接種污泥的方法：接種污泥量、接種污泥的濃度
a方法：
將含固80%的接種污泥(ni)加(jia)水攪拌后，用(yong)污泥(ni)泵(beng)均勻的輸(shu)入到UASB反應(ying)池各布泥(ni)點
b接種污泥量：
接種污泥量(liang)為(wei)UASB反應器的(de)有效容積的(de)30%到(dao)50%，最(zui)少(shao)15%，一般為(wei)30%。
接(jie)種污泥的(de)填(tian)充量不(bu)超過UASB反(fan)應器的(de)有效(xiao)容(rong)積的(de)60%。
c接種污泥的(de)濃(nong)度：
初(chu)啟動時，稠型污(wu)泥的接(jie)種量(liang)為20到30kg VSS/m3,濃度小于40 kg TSS/m3的稀消(xiao)化污(wu)泥接(jie)種量(liang)可以略小些(xie)。
3.接種污泥時的水質：
a配制低(di)濃度的廢水有利于顆(ke)粒污泥的形成(cheng)，但濃度也應當足夠維持(chi)良好(hao)的細菌生長條件，因此，初始(shi)配水最低(di)COD濃度為(wei)1000毫克/升(sheng)，然后逐步提高有機負(fu)荷直(zhi)到可降(jiang)解的COD去除率達到80%為(wei)止。
b當進(jin)水COD濃度高時，可采用出水循環或(huo)稀釋水進(jin)水,出水循環回流比為30到50%，調節(jie)到適宜的COD濃度值。
4.第二階段（初始運行階段）（估計45天）
初始階(jie)段是指反應器負荷低(di)于2kgCOD/m3.d的(de)運(yun)行階(jie)段，此階(jie)段反應器的(de)負荷由0.1kgCOD/m3.d開始，內循環一個周期后，逐步(bu)分(fen)多次提升到2kgCOD/m3.d。
提升COD濃度標準為:當(dang)可生物降解(jie)的COD去(qu)除率(lv)達到80%后(hou)方可提高，直到達2kgCOD/m3.d為初始階(jie)段。
在這段運行中，有少量的(de)(de)(de)非常細小的(de)(de)(de)分散污泥(ni)帶出，其主要原因是水的(de)(de)(de)上流速度(du)和逐(zhu)漸產生的(de)(de)(de)少量沼氣(qi)。
初始運行階(jie)段，每日測定(ding)進,出(chu)水流(liu)量、PH、COD、ALK、VFA、SS等項目，經測定(ding)結果判斷，若出(chu)水VFA＜3mmol/l，VFA/ALK=0.3以下，表(biao)示UASB系(xi)統(tong)運行正(zheng)常。
5.第三階段：（預計45天）
反應(ying)器的(de)(de)有機負荷由2kgCOD/m3.d到4.9kgCOD/m3.d的(de)(de)運行階段 。
此(ci)階段(duan)的反應負荷(he)由2kgCOD/m3.d開(kai)始(shi)，每次(ci)(ci)0.1kgCOD/m3.d有機負荷(he)提(ti)升，也可以每次(ci)(ci)負荷(he)增加(jia)20%，每次(ci)(ci)操作(zuo)所需時(shi)間長短不(bu)同(tong)，有時(shi)可長達(da)兩周，有時(shi)僅幾天，經(jing)過多次(ci)(ci)重復操作(zuo)可達(da)到(dao)設(she)計指標(biao)。
但(dan)提升有(you)機負荷的(de)(de)(de)標(biao)準與監測項目判(pan)斷運行正(zheng)常(chang)的(de)(de)(de)方(fang)法同初(chu)始運行階段。在這(zhe)(zhe)段運行中，由(you)于(yu)提升水量大，COD濃度高，產(chan)氣量和上流速度的(de)(de)(de)增(zeng)加引(yin)起污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)膨脹，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)量帶(dai)出(chu)量多(duo)，大多(duo)為細(xi)小非分(fen)散的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)或部(bu)分(fen)絮狀污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)。這(zhe)(zhe)種(zhong)污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)帶(dai)出(chu)，有(you)利于(yu)顆粒化污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)。6.第(di)四階段：（30天）
這(zhe)(zhe)一階段(duan)是指(zhi)反應器的有(you)機負荷達到設計指(zhi)標4.9kgCOD/m3.d，以(yi)后的穩(wen)定運(yun)行階段(duan)。在這(zhe)(zhe)段(duan)的運(yun)行中，PH值、溫度、有(you)機負荷、VFA、ALK等各項操作(zuo)參(can)數嚴格(ge)控制(zhi)，逐步形(xing)成顆粒污泥。
四、注意事項
1、監測項目
自初始(shi)階段開始(shi)，每日監測項目一(yi)次，進、出水PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。
2、調整
根據監測結果(guo)進(jin)行分析、判斷、及時調(diao)整(zheng)進(jin)水量、濃度、保(bao)持穩定運行。
3、UASB反(fan)應器調試運行(xing)控制工(gong)藝參數(shu)
3.1 反應溫度(du)
反應溫(wen)度35.2℃，指反應器內反應液的(de)(de)溫(wen)度，高(gao)出細菌(jun)(jun)(jun)的(de)(de)生(sheng)長溫(wen)度的(de)(de)上限(xian)，將導(dao)致細菌(jun)(jun)(jun)死亡。當溫(wen)度下降并(bing)低(di)于溫(wen)度范圍的(de)(de)下限(xian)時(shi)，從整體上講，細菌(jun)(jun)(jun)不會死亡，而只是逐(zhu)漸停止或減弱代謝(xie)活動，菌(jun)(jun)(jun)種處(chu)于休眠狀態。
3.2 PH值
PH值(zhi)范圍為6.8~7.8，最(zui)佳PH值(zhi)范圍為6.8~7.2。PH值(zhi)范圍是指(zhi)UASB反(fan)應器(qi)(qi)(qi)內(nei)反(fan)應區(qu)的(de)PH，而(er)不是進液的(de)PH。因(yin)(yin)(yin)為廢(fei)(fei)水(shui)進入(ru)反(fan)應器(qi)(qi)(qi)內(nei)，生(sheng)物化學(xue)過(guo)程(cheng)和稀釋作用可以(yi)迅速(su)改(gai)變進液的(de)PH值(zhi)。對(dui)PH值(zhi)改(gai)變最(zui)大(da)的(de)影響因(yin)(yin)(yin)素是酸(suan)的(de)形(xing)成，特(te)別是乙酸(suan)的(de)形(xing)成。因(yin)(yin)(yin)此(ci)含(han)有(you)大(da)量溶解性碳水(shui)化合物（如糖、淀粉）等廢(fei)(fei)水(shui)進入(ru)反(fan)應器(qi)(qi)(qi)后(hou)PH將(jiang)迅速(su)降低。而(er)乙酸(suan)化的(de)廢(fei)(fei)水(shui)進入(ru)反(fan)應器(qi)(qi)(qi)后(hou)PH將(jiang)上升。對(dui)于含(han)大(da)量蛋白質(zhi)或氨基酸(suan)的(de)廢(fei)(fei)水(shui)，由于氨的(de)形(xing)成，PH會(hui)略有(you)上升。對(dui)不同的(de)廢(fei)(fei)水(shui)可選擇不同的(de)進液PH值(zhi)。
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(chu)反應(ying)器運行(xing)的狀(zhuang)況，在正常情況下(xia)，底物(wu)由酸化菌轉(zhuan)化為VFA，VFA可被(bei)甲烷(wan)菌轉(zhuan)化甲烷(wan)，因此(ci)甲烷(wan)菌活躍時，出(chu)水(shui)VFA濃度較低，當出(chu)水(shui)VFA濃度低于3mmol/l（或(huo)200mg乙酸/L）時，反應(ying)器運行(xing)狀(zhuang)態(tai)最為良好。
3.4 營養物與微量元素(su)
主要(yao)營(ying)養物氮、磷(lin)、鉀和(he)(he)硫等(deng)以及(ji)其他的(de)生長必須的(de)微(wei)量元(yuan)素(su)。例(li)如(ru)（Fe、Ni、Co）應當(dang)滿足微(wei)生物生長的(de)需(xu)要(yao)。一般(ban)N和(he)(he)P的(de)要(yao)求大(da)(da)約為CODBD：N：P=（350~500）：5：1，但由于發酵產酸菌的(de)生長速(su)率大(da)(da)大(da)(da)高(gao)于甲烷菌，因此(ci)較為精確的(de)估算應當(dang)是CODBD：N：P：S=（50/Y）：5：1，其中(zhong)Y為細(xi)胞產率，對于發酵產酸菌Y=0.15；對于產甲烷菌Y=0.03,此(ci)外(wai),甲烷菌細(xi)胞組成中(zhong)有較高(gao)濃度的(de)鐵、鎳(nie)和(he)(he)鈷。
3.5 毒物
毒性(xing)化(hua)(hua)(hua)合(he)物應當低于抑制濃度或應給(gei)于污泥(ni)足(zu)夠的(de)馴(xun)化(hua)(hua)(hua)時間。如(ru)：氨氮、無機硫化(hua)(hua)(hua)物、鹽類、重(zhong)金屬(shu)、非(fei)極性(xing)有機化(hua)(hua)(hua)合(he)物（揮發性(xing)脂(zhi)肪酸）等，在運行(xing)中都要根據監測結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)判斷，及時調整處理。
4、UASB初次啟動過程的注意事項
4．1 對初期啟動UASB目標(biao)要明確
對UASB（第(di)一階段）啟動初期，不(bu)要(yao)追求反應(ying)器的(de)(de)處理效率(lv)和出水質(zhi)量。初期的(de)(de)目標是使(shi)(shi)反應(ying)器逐漸進入工作狀(zhuang)態。是使(shi)(shi)菌(jun)種(zhong)由休(xiu)眠狀(zhuang)態恢(hui)復、活化的(de)(de)過程。在(zai)(zai)這(zhe)一過程中(zhong)，當菌(jun)種(zhong)從(cong)休(xiu)眠狀(zhuang)態中(zhong)恢(hui)復到營養細胞(bao)的(de)(de)狀(zhuang)態后(hou)，它們還要(yao)經歷對廢水性質(zhi)的(de)(de)適應(ying)。在(zai)(zai)整個馴化增殖過程中(zhong)，而(er)原種(zhong)污泥中(zhong)可(ke)能(neng)濃度較低(di)甲烷菌(jun)增長(chang)速度相(xiang)(xiang)對于(yu)產酸(suan)菌(jun)要(yao)慢得多。因此在(zai)(zai)顆粒污泥出現(xian)前的(de)(de)這(zhe)一段相(xiang)(xiang)當長(chang)。這(zhe)一段不(bu)可(ke)能(neng)快，也不(bu)能(neng)有較大的(de)(de)負荷。
4.2 當廢水COD濃(nong)度(du)低于2000毫克/升時，一般不(bu)需(xu)要稀釋，可直接進(jin)液
當廢水COD濃度高于(yu)2000毫克/升時，可采(cai)取出(chu)水回流方式，回流比一般在(zai)30%~50%之間。有效的回流可以降低(di)進水濃度，增(zeng)大進水量，促使處理設施水流分布均(jun)勻(yun)。
4.3 負荷(he)增加的操作方法
啟(qi)動(dong)最初負(fu)荷可從0.1~2.0 kgCOD/m3.d開始，當(dang)降解(jie)的COD去除率達到(dao)(dao)80%后(hou)，再逐步增大(da)負(fu)荷。負(fu)荷不應(ying)增加太快，只要略(lve)高(gao)于容積負(fu)荷0.1 kgCOD/m3.d即可。水力保留時間大(da)于24小時。連續運行。直(zhi)到(dao)(dao)有氣體(ti)產(chan)生。5天(tian)后(hou)檢查產(chan)氣是否(fou)達到(dao)(dao)略(lve)高(gao)于0.1 M3/M3.d。如果5天(tian)后(hou)反應(ying)器產(chan)氣量(liang)仍未達到(dao)(dao)這一數值，可以停止進水，3天(tian)后(hou)再恢復進液，直(zhi)到(dao)(dao)產(chan)氣量(liang)增加達到(dao)(dao)0.1 m3/m3.d。
檢查出水(shui)(shui)VFA，VFA過高，則表示反應(ying)器負荷相當于(yu)(yu)當時的菌種(zhong)活(huo)力偏高。出水(shui)(shui)VFA若(ruo)高于(yu)(yu)8mmol/l，則停止進(jin)水(shui)(shui)，直到(dao)反應(ying)器內(nei)VFA低于(yu)(yu)3mmol/l后，再繼續(xu)以原(yuan)濃度、原(yuan)負荷進(jin)水(shui)(shui)，如果(guo)出水(shui)(shui)VFA低于(yu)(yu)3mmol/l，說明(ming)反應(ying)器運行良好。
4.4 增加負(fu)荷量(liang)
增(zeng)加負(fu)荷量可以通過增(zeng)大(da)進(jin)水(shui)量，或者降(jiang)低進(jin)水(shui)稀釋比的方法，負(fu)荷每(mei)次可提(ti)升20~30%，可以重(zhong)復(fu)進(jin)行。每(mei)次操作所需時間長短不同，有時長達兩周，有時僅(jin)需幾天，要根據監測數據判斷，直(zhi)到(dao)達到(dao)設計負(fu)荷為止。
負荷(he)(he)每次(ci)可提(ti)升20~30%，可以重復進行。每次(ci)操(cao)作(zuo)所需時(shi)間(jian)長(chang)短不同，有時(shi)長(chang)達(da)(da)兩周，有時(shi)僅(jin)需幾天，要根據(ju)監測(ce)數據(ju)判斷，直到(dao)達(da)(da)到(dao)設(she)計負荷(he)(he)為(wei)止(zhi)。
4.5 水力(li)停留時(shi)間
水(shui)力(li)停(ting)留時間(jian)對于厭(yan)氧工藝的(de)影響是通過(guo)上升流速來表(biao)現的(de)。一方面高的(de)液體流速增加污水(shui)系(xi)統內進水(shui)區的(de)擾(rao)動，因(yin)此增加了(le)生物污泥與進水(shui)有(you)(you)機物之間(jian)的(de)接觸(chu)，有(you)(you)利于提高去除率。在采用傳統的(de)UASB系(xi)統的(de)情(qing)況(kuang)下，上升流速的(de)平(ping)均值一般不超過(guo)0.5m/h。這是為保證顆(ke)粒污泥形成的(de)重要條件之一。
4.6 運(yun)行中始終保(bao)持VFA/ALK=0.3以下。
否則揮(hui)發性脂肪酸積累(lei)運行失(shi)敗(bai)。
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