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龍海市UASB厭氧反應器

工藝中的兩級與兩相

*，不同的水質決定不同的工藝。產甲烷是厭氧去除水中機物的關鍵因素，兩級和兩相的差別也就在*個厭氧反應器是否產甲烷上；如果*個產甲烷，二個機負荷勢必要小很多，這是問題的關鍵。

一般來說，兩級厭氧適應的水質是較高濃度的廢水，它的生化性并不很差，*級通過沉降和發酵產降低二級的負荷。兩相厭氧，一是主要針對難生化降解廢水，靠*相改善生化性，二是針對硫酸鹽廢水，靠*相進行硫酸鹽還原，然后去除硫化物再進二相產甲烷，三是針對易酸化廢水易波動廢水，放在前面*酸化掉以穩定pH。

如酒精項目常用兩級，那些幾以上的，如果生化性不差并且水量不小，個人建議也用兩級，但是控制其實并不簡單，尤其是*級在高濃度、高VFA下。生化性較差用兩相的就很多了，其實生化性不差的也常常用兩相。

的工藝是用水解酸化+氧化（處理COD較低的廢水），的是UASB+氧化（一相厭氧，處理COD高的廢水），的是水解酸化+UASB+氧化（就相當于兩相厭氧）；對此分析如下：

1）水解+好氧工藝，處理的廢水濃度確實常見的要低一些，因為水解并不能提供較力的COD消解能力，當然這個工藝相比較直接好氧而言，更多的可以用在進水COD1k-2k之間的項目，這種水質進厭氧節約的曝能耗和提升水用的動力能耗差不多，厭氧降解程度上優點也不明顯，但是直接進好氧濃度又偏高。因此常搞出水解+好氧，利用水解過程微量講解和吸附去除COD來減少好氧的負擔。當然這是在不討論改善生化性方面的前提下。

2）假如水解酸化+UASB+氧化就相當于兩相厭氧，文章說“厭氧發酵產生沼過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個階段。水解池（水解池進行的就是水解酸化反應吧）是把反應控制在二階段完成之前，不進入三階段。”

那么水解酸化產生的應該是機酸吧，那乙酸化階段在哪發生的？兩相厭氧的產酸相產的酸？它的乙酸化階段又是在哪發生的呢？

產乙酸這個詞和產乙酸階段是應該分開的，因為在產酸階段就會產生一部分乙酸了但并不一定作為過程的主體，這要看廢水的機物組成。產乙酸階段，這里面包含了兩類反應，一是更長碳鏈的VFA以及乳酸、丙酮酸和醇類等分解產生乙酸，二是同型產乙酸菌，利用CO2和H2的機組合進行產乙酸。兩相的水解酸化過程中產生的機酸，可能是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸…以及乳酸中的任一種，也可能是未完降解的長鏈脂肪酸。

個人認為在實際工程中，兩相的分界線并不*分明，水解酸化相先后延伸至產乙酸甚至少量產甲烷都是經常遇見的。至于產甲烷相，它就沒不含水解酸化這兩個過程的時候，產甲烷相四個過程都會存在，只不過前兩個過程被之前的相分擔了一部分。乙酸化發生在哪里，這個過程應該大部分在后一相，兩相的定義并不是“水解酸化階段+乙酸化產甲烷階段”，只要在流程上將其主體分開即可叫做兩相，至于分界線模糊，沒關系。

基于水解和酸化兩個過程法分開的事實，三相取決于產乙酸和產甲烷是否可以分開。

對于三相分離器的工作原理大致可表述為：液固三相在體擾動和液體升流的下從下方進入三相分離器；污泥（固）撞擊在三相分離器上，上面吸附的沼泡釋放出來；沼體被三角形集罩收集；脫離體的泥水（固液相）穿過三相分離器集罩之間的縫隙，到達沉淀區；污泥（固）在沒體擾動的條件下沉淀，落回三相分離器下方。核心是體被收集和污泥沉淀。

厭氧反應器過程中，嚴重的問題就是“厭氧反應器酸化”，嚴重時，需要更換整個反應器內的厭氧污泥，損失可達幾十甚為上百。那么，當厭氧反應器發生酸化時，我們應該如何處理呢？能否在盡可能短的時間內恢復正常呢？

酸化的表現

先，我們來了解一下厭氧反應器酸化的四個現象：

• 反應器內pH值明顯下降
• 出水VFA突出上升
• COD去除效率大幅降低
• 沼產量持續減少

通常情況下，以上這些現象是同時發生的。一旦出現上述現象，請務必給予足夠的重視。

原因分析

厭氧反應器發生酸化的根源，是厭氧污泥中產甲烷菌的產甲烷能力不足以分解水解酸化菌所產出的機酸，同時pH值的下降會使未降解的VFA濃度上升，對產甲烷菌產生進一步的抑制，使反應器繼續酸化，形成惡性循環，終導致反應器酸化。

導致酸化的主要原因如下：

• 營養鹽缺乏
• pH條件或溫度條件不合適
• 由于負荷造成
• 廢水中混入了毒性物質

我們的公眾號曾經詳細過厭氧反應器發生酸化的原因，文章名稱為厭氧污泥酸化不可不知的4大原因。

處理措施

一旦發生厭氧反應器酸化，不論什么原因，都需要迅速扭轉這種趨勢，應當采取如下兩種應急措施。

1. 大幅降低負荷

• 盡量多降低負荷，可以降低至50%，甚至暫停處理廢水。
• 同時，若厭氧反應器設外循環管路，則通過循環泵打循環，直至VFA恢復正常。

2. 采取多種手段，避免出水PH值降低到正常范圍（6.5）以下

• 若厭氧反應器出水pH值降至6.5以下甚至更低，則須適當提高反應器進水的pH值，以維持反應器內合適的pH環境。（進水pH值提高的幅度視反應器內pH值下降的程度而定，時可以將進水的pH值調整至8.0以上甚至9.0以上。）
• 當反應器內的pH值降低到5.0以下，說明反應器酸化已經非常嚴重了。這時，可以用清水置換厭氧反應器內的廢水，將反應器內的VFA濃度迅速降低，同時盡快恢復反應器內正常的pH環境。

通過以上兩個措施，如果反應器酸化的原因僅僅是負荷，只要沒嚴重到致使厭氧污泥大量流失，在24小時至數天內，反應器中的VFA會下降到200mg/l以下，pH值會恢復至正常的水平。即使由于酸化程度過于嚴重或者由于其他原因導致反應器不能完恢復，也可以使酸化程度得到緩解，為后續查明原因并采取進一步的應對措施贏得時間。

當反應器的酸化被遏制后，可以進行低負荷，然后根據情況逐步增加負荷直至反應器的負荷和效率恢復到酸化前的正常水平。

正如我們在文章開頭提到的，厭氧污泥酸化是厭氧反應器中嚴重的事故之一。遇到此類問題，建議廣大站長和操作人員應保持冷靜，根據實際情況準確做出判斷，并立即采取正確措施，切不可“等等看”、“再挺一挺”等僥幸心理，從而錯過了解決問題的時機。

*時間了解技術、裝備、

1、UASB厭氧反應器的原理

升流式厭氧污泥床(UASB)反應器是由Lettinga在七十年代開發的。廢水被盡可能均勻的引入到UASB厭氧反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發生在廢水與污泥顆粒的接觸過程，反應產生的沼引起了內部的循環。附著和沒附著在污泥上的沼向反應器部上升，碰擊到三相分離器體發射板，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，體被收集到反應器部的三相分離器的集室。一些污泥顆粒會經過分離器縫隙進入沉淀區。UASB厭氧反應器包括以下幾個部分:進水和配水系統、反應器的池體和三相分離器。

在UASB厭氧反應器中重要的設備是三相分離器，這一設備安裝在反應器的部并將反應器分為下部的反應區和上部的沉淀區。

2、UASB厭氧反應器的選型

UASB厭氧反應器的材料，可采用碳鋼、Lipp(或拼裝結構)和混凝土結構。對鋼制結構的反應器需進行保溫處理，鋼池可考慮采用現場4~8mm厚阻燃型聚苯乙烯泡沫板及彩色防護板保溫和裝飾，碳鋼的材料采用環氧樹脂加玻璃布三層做法?；炷脸夭豢紤]保溫問題。附屬設備如三相分離器、配水系統、走道、扶手、樓梯暫等不考慮。對以上三種結構型式進行了技術比較。

當建立兩個或兩個以上反應器時，矩形反應器可以采用共用壁。當建造多個矩形反應器時其*性。對于大型UASB厭氧反應器建造多個池子的系統是益的，這可以增加處理系統的適應能力。如果多個反應池的系統，則可能關閉一個進行維護和修理，而其他單元的反應器繼續。

通過綜合比較，鋼結構和混凝土的投資相差不大，從整體比較來看，拼裝結構或Lipp罐從投資上和年經常上均較低。且且具，施工周期短的優點。但混凝土使用壽命遠遠高于碳鋼結構池體，且需考慮保溫問題。目前，我的UASB厭氧反應器大多以鋼筋混凝土為材料。

3、UASB厭氧反應器的點

UASB內厭氧污泥濃，平均污泥濃度為20-40gMLVSS/L;

機負荷高，水力停留時間短，例如采用中溫發酵時，容積負荷一般為5-10kgCOD/(m3.d)左右;

混合攪拌設備，靠發酵過程中產生的沼的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態，對下部的污泥層也一定程度的攪動;

污泥床不設載體，節省造價及避免因填料發生堵塞問題;

UASB內設三相分離器，通常不設強效澄清池，被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內，通常可以不設污泥回流設備，動力較小。

利用機物厭氧分解過程中酸性發酵階段的點，將某些大分子的難降解機物轉化為易微生物降解的小分子機物，將大部分不溶性機物降解為溶解性物質，為后續好氧處理創造條件。

龍海市UASB厭氧反應器

厭氧生物反應器維持強效率的基本條件

(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進行，反應器中的pH值必須在6.5～8.2之間。

(2)充足的常規營養：反應器內氮的濃度必須在40～70mg/L范圍內才能滿足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷菌對硫化物和磷專性需要，必須在反應器內其含量，時需要向進水中投加磷肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專性營養元素：對甲烷菌激活的專性營養元素鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺少其中一種就可能嚴重影響整個生物處理過程。

(4)合適的溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條件下。

(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微生物對毒物質適應性的馴化。

(6)充足的代謝時間：要同時厭氧生物處理的水力停留時間HRT和固體停留時間SRT。

(7)適量的碳源：來自進水中的機物要滿足異養型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源，同時反應器內的溶解性C02要滿足自養型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染物向微生物的傳質良好：厭氧生物反應器內的顆粒污泥在流化狀態下傳質能力較好，但生物量過多積累或使用厭氧生物膜法時生物膜過厚都可能產生傳質問題，要定期出剩余生物污泥或提高回流比減少部分傳質阻力。  

　　在厭氧反應器中，常常會用到抑制劑。抑制劑是一種用來阻滯或降低化學反應速度的物質，與負催化劑相同。它不能停止聚合反應，只是減緩聚合反應。借以抑制或緩和化學反應的物質。下面小編為大家一下厭氧反應器的幾類常見抑制劑。

　　1、氨氮。

　　高濃度下，高pH下，直接抑制。一般來說，500ppm以下是沒問題的，500-1000ppm，顆粒污泥，上幾個月看起來問題也不大，但是不下來不需要更換污泥，1000ppm以上，考慮放棄。氨氮個附加問題，就是同時存在P和Mg時，容生鳥糞石結垢，這時IC比UASB優點，基本上只會在出水管緩慢結垢，而不是整個厭氧反應器內。

　　2、VFA。

　　高濃度下，低pH下，直接抑制。當然，VFA積累，本身也會促使pH下降，這就容易產生一個惡性循環，所以厭氧反應器系統檢測出水VFA是很必要的，一旦VFA出現不正常，而又沒采取效的措施去控制，很可能一酸到底。不過，過分的強調VFA的抑制性就偏激了，VFA中的乙酸，可是直接產甲烷的底物。

　　3、硫酸鹽。

　　硫酸鹽本身沒什么，除非上的濃度影響了滲透壓。但是SRB（硫酸鹽還原菌）這種細菌搞破壞，它把硫酸根轉化為H2S，還消耗產甲烷菌的碳源底物。一般來說，COD在5000mg/L，硫酸鹽在1500mg/L，顆粒污泥沒問題。很多水友說碳硫比在某個數值合適，其實這樣做出來的厭氧實際會出麻煩。因為碳硫比合適只是了產甲烷可以正常進行，不至于被性抑制。但是高的硫酸鹽含量下，還原形成的H2S濃度也會更高，當然，H2S在低pH下毒性更強大。

工藝操作條件

Ⅰ、生物量--大小以污泥濃度表示，一般介于10~30gvss/L之間，為防止反應器中污泥流失，可采用裝入填料介質使細菌附著掛膜，調節水流速度或污泥回流量。

Ⅱ、負荷率--表示消化裝置處理能力的一個參數，負荷率三種表示方法:

①容積負荷率--反應器單位效容積在單位時間內接納的機物量kg/m3·d。

②污泥負荷率--反應器內單位重的污泥在單位時間內接納的機物量kg/kg·d。

③投配率--每天向單位效容積投加的材料的體積m3/m3·d。

投配率的倒數為平均停留時間或消化時間，單位為d(天)，投配率池可用百分率表示。

負荷率的影響:

①當機物負荷率很高時，營養充分，代謝產物機酸產量很大，過甲烷菌的吸收利用能力，機酸積累pH下降，是低效不穩定狀態。

②負荷率適中，產酸細菌代謝產物中的機物(機酸)基本上能被甲烷菌及時利用，并轉化為沼，殘存機酸量僅為幾百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱堿性，是強效穩定發酵狀態。

③當機負荷率小，供給養料不足，產酸量偏少，pH>7.5是堿性發酵狀態，是低效發酵狀態。

Ⅲ、溫度控制--發酵要求較高的溫度，每去除8000mg/L的COD所產沼，能使水溫升高10℃，一般工藝設計中溫消化30~35℃。

Ⅳ、pH的控制--當液料pH<6.5或高于8.0，則要調整液料pH。

pH<6.8~7，應減少機負荷率，

pH<6.5，應停止加料，必要時加入石灰中和。

實現了污泥泥齡(SRT)與水力停留時間(HRT)的分離：

由于在反應器內能維持很高的生物量，污泥泥齡很長，廢水在反應器內的HRT較短，時SRT大于HRT，因而反應器具很高的容積負荷率和很好的性，這是現代厭氧反應器與傳統厭氧反應器的zui大區別。

UASB反應器對各類廢水很大的適應性：

UASB反應器不僅可以出來高濃度機廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等廢水，也可以出來中等濃度機廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等廢水，并且可以出來低濃度機廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩定。除了含毒害物質的機廢水外，UASB反應器幾乎可適應不同行業出的各類機廢水。

能耗低，產泥量少：

由于UASB反應器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現強效能的同時，達到了低能耗，并可提供大量的生物能沼，因此，UASB反應器是一種產能型的廢水處理設備。由于SRT很長，不僅產生的污泥時穩定的，而且產泥量很少，從而降低了污泥含量

組成部分：

1）進水配水系統

    進水配水系統的功能主要是將廢水均勻分配到整個反應器，并進行水力攪拌，是反應器強效的關鍵之一。

    從水泵來的廢水通過配水設備流入布水管。配水設備是由一根可旋轉的配水管與配水槽構成，配水槽為圓環形，被分隔成若干單元，每個單元與一根通進反應器的布水管相連。從水泵來的水管與可旋轉的配水管相連接。工作時配水管旋轉，在一定的時間間隔內，廢水流進配水槽的一個單元，由此流進一根布水管進入反應器。

    布水點設在反應器的底平面上，為使基質與污泥接觸充分，應進行設置。布水點均勻分布在池底上，且高度不同。根據關資料與研究實踐，認為布水的不均勻系數為0.95時，可達到布水均勻的。荷蘭研究者提出，在裝置放大時應按比例增加布水點的數量，使每5m2底面積一個布水點。這種布水方式對于整個反應器來說是連續進水，而對于每個布水點而言，則是間斷進水，布水管的瞬時流量與整個反應器的流量相等。

    在裝置中所采用的進水方式大致可分為間歇式、脈沖式、連續均勻流、連續與間歇回流相結合等幾種。

2）反應區

    反應區是反應器的主要部分，包括污泥床區和污泥懸浮層區，廢水中機物主要在此處被厭氧菌分解。

3）三相分離器

    三相分離器的是把沼、污泥和液體分開。UASB反應器所具的這種分離器是考慮到厭氧工藝細菌生長速率很慢這一點而設計的，由沉淀區、回流縫和封組成。污泥經沉淀區沉淀后由回流縫直接回流到反應區，流失的污泥量小于在反應器內的生成量，沼經分離后進入室。三相分離器的分離效果將直接影響反應器的處理效果。

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