莆田市UASB厌氧反应器

莆田市UASB厌氧反应器

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 厌氧过程对环境条件要求比较严格:

Ⅰ、氧化还原电位(φE)与温度

氧的溶入和氧化态、氧化剂的存在:Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。

高温消化--500~600mv，50~55℃

中温消化--300~380mv，30~38℃

产酸菌对氧还-还电位要求不甚严格+100~-100mv

产甲烷菌对氧还-还电位要求严格<-350mv

Ⅱ、pH及碱度

pH主要取决于三个生化阶段的平衡状态，原液本身的pH和发酵系统中产生的CO2分压(20.3~40.5kpa)，正常发酵pH=7.2~7.4，有机负荷太大，水解和酸化过程的生化速率大大超过产气速率。将导致水解产物有机酸的积累使pH下降，抑制甲烷菌的机能，使气化速率锐减，所以原液pH=6~8，发酵过程有机酸浓度不超过3000mg/L为佳(以乙酸计)。

HCO3-及NH3是形成厌氧处理系统碱度的主要原因，高的碱度具有较强的缓冲能力，一般要求碱度2000mg/L以上，NH3浓度50~200mg/L为佳。

Ⅲ、毒物--凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用的物质都可称为毒物，无机酸浓度不应使消化液pH<6.8;不应高于1500mg/L，其它阴离子浓度参见 P148表9-2。

折叠工艺操作条件

Ⅰ、生物量--大小以污泥浓度表示，一般介于10~30gvss/L之间，为防止反应器中污泥流失，可采用装入填料介质使细菌附着挂膜，调节水流速度或污泥回流量。

Ⅱ、负荷率--表示消化装置处理能力的一个参数，负荷率有三种表示方法:

①容积负荷率--反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量kg/m3•d。

②污泥负荷率--反应器内单位重的污泥在单位时间内接纳的有机物量kg/kg•d。

③投配率--每天向单位有效容积投加的材料的体积m3/m3•d。

投配率的倒数为平均停留时间或消化时间，单位为d(天)，投配率池可用百分率表示。

负荷率的影响:

①当有机物负荷率很高时，营养充分，代谢产物有机酸产量很大，超过甲烷菌的吸收利用能力，有机酸积累pH下降，是低效不稳定状态。

②负荷率适中，产酸细菌代谢产物中的有机物(有机酸)基本上能被甲烷菌及时利用，并转化为沼气，残存有机酸量仅为几百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱碱性，是高效稳定发酵状态。

③当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，pH>7.5是碱性发酵状态，是低效发酵状态。

Ⅲ、温度控制--发酵要求较高的温度，每去除8000mg/L的COD所产沼气，能使水温升高10℃，一般工艺设计中温消化30~35℃。

Ⅳ、pH的控制--当液料pH<6.5或高于8.0，则要调整液料pH。

pH<6.8~7，应减少有机负荷率，

pH<6.5，应停止加料，必要时加入石灰中和。

    在这个阶段产生两种重要的厌氧反应是否正常的底物就是挥发性脂肪酸（VFA）和氨氮。VFA过高会使废水的PH下降，逐渐影响到产甲烷菌的正常进行，使产气量减小，同时整个反应的自然碱度也会较少，系统平衡PH的能力减弱，整个反应会形成恶性循环，使得整个反应器失败。氨氮它起到一个平衡的作用，一方面，它能够中和一部分VFA，使废水PH具有更大的缓冲能力，同时又给生物体合成自生生长需要的营养物质，但过高的氨氮会给微生物带来毒性，废水中的氨氮主要是由于蛋白质的分解带来的，典型的生活污水中含有20-50mg/l左右的氨氮，这个范围是厌氧微生物非常理想的范围。

另外一个重要指标就是废水中氢气的浓度，以含碳17的脂肪酸降解为例：

CH3(CH2)15COO-+14H2O—> 7CH3COO-+CH3CH2COO-+7H++14H2

脂肪酸的降解都会产生大量的氢气，如果要使上述反应得以正常进行，必须在下一反应中消耗掉足够的氢气，来维持这一反应的平衡。如果废水的氢气指标过高，表明废水的产甲烷反应已经受到严重抑制，需要进行修复，一般来说氢气浓度升高是伴随PH指标降低的，所以不难监测到废水中氢气的变化情况，但废水本身有一定的缓冲能力，所以完全通过PH下降来判断氢气浓度的变化有一定的滞后性，所以通过监测废水中氢气浓度的变化是对整个反应器反应状态一个快捷的表现形式。

 基本出要求有:

(1)为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能;

(2)良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持特定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度;

(3)通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。

UASB内的流态和污泥分布

莆田市UASB厌氧反应器

UASB内的流态相当复杂，反应区内的流态与产气量和反应区高度相关，一般来说，反应区下部污泥层内，由于产气的结果，部分断面通过的气量较多，形成一股上升的气流，带动部分混合液(指污泥与水)作向上运动。与此同时，这股气、水流周围的介质则向下运动，造成逆向混合，这种流态造成水的短流。在远离这股上升气、水流的地方容易形成死角。在这些死角处也具有一定的产气量，形成污泥和水的缓慢而微弱的混合，所以说在污泥层内形成不同程度的混合区，这些混合区的大小与短流程度有关。悬浮层内混合液，由于气体币的运动带动液体以较高速度上升和下降，形成较强的混合。在产气量较少的情况下，有时污泥层与悬浮层有明显的界线，而在产气量较多的情况下，这个界面不明显。有关试验表明，在沉淀区内水流呈推流式，但沉淀区仍然还有死区和混合区。

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