UASB厌氧反应器设计规范

UASB厌氧反应器设计规范

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“酸化”现象原因及表象

1、酸化的产生

     厌氧消化中非产甲烷菌降解有机物的过程可产生大量的VFA和CO2，明显降低系统pH；而产甲烷菌则在利用乙酸、甲酸、氢形成甲烷的过程中消耗有机酸和CO2。两者的共同作用可使反应体系内pH稳定在一个适宜的范围内，并使废水中COD顺利地降解为甲烷、CO2而去除。

    然而，相对于非产甲烷菌而言，产甲烷菌对温度、pH、氧化还原电位(ORP)、碱度及有毒物质等均很敏感，各种生态因子的生态幅均较窄，对生态因子的要求更加苛刻。所以当系统中温度、pH、ORP等生态因子或有机负荷剧烈变化时，产甲烷菌的活性会受到一定程度抑制，而非产甲烷菌活性所受的影响较小，其产生的VFA不能全部被产甲烷菌利用，使得厌氧体系内VFA大量积累，两大类细菌的代谢平衡被破坏。因而温度、pH、ORP、有机负荷等条件均导致厌氧酸化现象的产生。

    此外，沟流问题也常会导致厌氧反应器的酸化现象。当厌氧反应器内污泥粒度过细、密度大、液流分布不均匀时会出现沟流现象，由于活性污泥不能与进水有效接触，易造成反应器局部VFA的大量积累，进而导致反应器酸化；而酸化会降低产气量、加大污泥黏度、增大反应器“死区”体积，导致沟流问题进一步恶化。

2、酸化的表象

（1）沼气产量下降；

（2）沼气中甲烷含量降低；

（3）消化液VFA增高；

（4）有机物去除率下降；

（5）消化液pH值下降；

（6）碳酸盐碱度与总碱度间差值明显增加；

（7）洗出的颗粒污泥颜色变浅没有光泽；

（8）反应器出水产生明显异味；

（9）ORP(氧化还原电位)值上升等；

（10）微生物种群“畸变”或减少。

(3)沼气要及时有效地排出。厌氧消化过程必定伴随着沼气的产生，沼气对污泥可以起到搅拌和作用，促进污水与污泥的混合接触，这是其有利的一面。同时，沼气的存在也会起到类似浮渣的作用，沼气向上溢出时将部分污泥带到液面．导致浮渣的产生和出水中悬浮物含量增加及水质变差。因此，要设置气体挡板和集气罩，将沼气从厌氧消化装置内引出，在出水堰附近留有足够的沉淀区，以保证出水水质。

(4)污泥负荷要适当。为保持厌氧消化过程三个阶段的平衡，使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗平衡，防止酸积累导致pH值下降，进水有机负荷不宜过高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通过提高反应器内污泥浓度，在保持相对较低的污泥负荷条件下，获得较高的容积负荷。一般来说，厌氧消化装置的容积负荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高达50kg CODcr/( m3·d)。

(5)当被处理污水悬浮物浓度较大（一般指1000mg/L以上）时，就应当对污水进行沉淀、过滤、或浮选等适当的预处理，以降低进水的悬浮物含量，防止填料层堵塞。一般AF的进水悬浮物不超过200mg/L，但如果悬浮物可以生物降解而且均匀分散在污水中，则悬浮物对AF几乎不产生不利影响。

(6)要充分创造厌氧环境。无氧是厌氧微生物正常活动的前提，甲烷菌则必须在的厌氧环境下才能高效率发挥作用。在污水提升进入厌氧消化装置、出水回流等环节都要尽可能避免与空气的接触，尽可能减少与空气接触的机会。如水流过程中尽量不要出现跌水、搅动等现象，调节池、回流池等要加盖封闭，污水提升不要使用气提泵。厌氧反应构筑物经过气密试验，确保严密无渗漏。

厌氧生物反应器的控制指标

(1)氧化还原电位：利用测定氧化还原电位的方法判定厌氧反应器内的多个氧化还原组分系统是否平衡状态，虽然这种方法可靠性较差，但由于氧化还原电位测定简单，和其他监测指标结合起来应用，有一定的指导意义。

(2)丙酸盐和乙酸盐浓度比：如果厌氧反应器有机负荷超过正常范围，在其他运行参数发生变化之前，丙酸盐和乙酸盐浓度之比会立即升高。因此可以将丙酸盐和乙酸盐浓度之比作为厌氧反应器超负荷引起运行异常的灵敏而可靠的指标。

(3)挥发性酸VFA:挥发性酸的异常升高是厌氧反应器中产甲烷菌代谢受到抑制的较有效指标。

(4)甲硫醇：甲硫醇气味独特，即使很低，人们也能凭嗅觉感觉出来。甲硫醇含量突然增加（气味突然出现或加大）往往表明进水中氯代烃类有毒物质含量突然增加。

(5)一氧化碳CO: CO的产生与甲烷的产生密切相关，CO难溶于水，可以实现在线监测。气相中CO的含量和液相中乙酸盐的浓度有良好的相关性，CO的含量变化与重金属和由有机毒性所引起的抑制作用也有关系。

4．厌氧生物反应器维持高效率的基本条件

(1)适宜的pH值：为使厌氧顺利进行，反应器中的pH值必须在6.5～8.2之间。

(2)充足的常规营养：反应器内氮的浓度必须在40～70mg/L范围内才能满足需要，而磷和硫化物维持较低的浓度即可满足需要。甲烷菌对硫化物和磷有专性需要，必须在反应器内保证其含量，有时需要向进水中投加磷肥和硫酸盐。

(3)必要的微量专性营养元素：对甲烷菌有激活作用的专性营养元素有铁、钴、镍、锌、锰、钼、铜甚至硒、硼等很多种，缺少其中一种就可能严重影响整个生物处理过程。

(4)合适的温度：厌氧反应一般在30～37℃的中温条件下运行。

(5)对毒性适应能力：必须完成厌氧微生物对有毒物质适应性的驯化。

(6)充足的代谢时间：要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。

(7)适量的碳源：来自进水中的有机物要满足异养型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源，同时反应器内的溶解性C02要满足自养型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染物向微生物的传质良好：厌氧生物反应器内的颗粒污泥在流化状态下传质能力较好，但生物量过多积累或使用厌氧生物膜法时生物膜过厚都可能产生传质问题，要定期排出剩余生物污泥或提高回流比减少部分传质阻力。 

厌氧工艺处理设备主要是IC厌氧反应器，其主要的控制参数有以下内容：

PH值：反应器进水PH值要求控制在6.5~8.0之间，过低或过高的PH值都会对工艺造成巨大的影响，其影响主要体现在对厌氧菌（主要是产甲烷菌）的方面，包括：①影响菌体及酶系统的生理功能和活性②影响环境的氧化还原电位③影响基质的活性。产甲烷菌的这些性质功能遭到破坏后，处理COD的活性就会大大的降低。

温度：反应器进水温度要求控制在35.5~37.5之间，因为产甲烷菌大多数都属于中温菌，在这个范围内，其处理效率是很高的。温度高于40℃时，处理效率会急剧下降；也不要低于35℃，温度过低，处理效率也会下降很多。

预酸化度：废水进入厌氧反应器之前要保持足够的预酸化度，一般在30%~50%之间，在40%左右。预酸化度高的情况下，VFA高，进水PH值会降低，为调解PH值，会增高污水处理的运行费用，同时还会影响污泥的颗粒化。

有毒物质：对厌氧颗粒污泥有抑制性作用的有毒物质主要是H2S和亚硫酸盐。H2S的允许浓度为小于150㎎/L，否则可能会使大部分产甲烷菌降低50%的活性；亚硫酸盐的允许浓度是小于150ppm，否则将会导致一半的产甲烷菌失去活性，所以一定要严格控制这两样有毒物质的含量，对其进行定期的检测。

容积负荷率：厌氧反应器具有很高的容积负荷率，操作手册上为16~24㎏COD /m3/d,而一些学者认为其容积负荷率还可以更高可达30~40㎏COD /m3/d,但是这个数值的短期内变化幅度不要过大，就是说要让厌氧菌有一定的适应时间，逐步增加或降低负荷。如果条件可以，尽量使其负荷率在一个范围之间，趋于稳定的状态。

上升流速：IC反应器的上升流速一般在4~10m/h, 当污水的进水COD值浓度较低时，需要提高流量来增加COD的负荷率，较高的上升流速会有助于颗粒污泥与有机物之间的传质过程，避免了混合不均匀对设备的影响。

UASB厌氧反应器设计规范

 UASB反应器对各类废水有很大的适应性：

    UASB反应器不仅可以出来高浓度有机废水，如酒精、糖蜜、柠檬酸等生产废水，也可以出来中等浓度有机废水，如啤酒、屠宰、软饮料等生产废水，并且可以出来低浓度有机废水，如生活污水、城市污水等。UASB反应器可在高温(55摄氏度)和中温(35摄氏度左右)下运行，并可在低温(20摄氏度左右)下稳定运行。除了含有有毒有害物质的有机废水外，UASB反应器几乎可适应不同行业排出的各类有机废水。

能耗低，产泥量少：

    由于UASB反应器不需要供氧，不需要搅拌，不需要加温，在实现高效能的同时，达到了低能耗，并可提供大量的生物能沼气，因此，UASB反应器是一种产能型的废水处理设备。由于SRT很长，不仅产生的污泥时稳定的，而且产泥量很少，从而降低了污泥处理费用。