UASB工藝運(yùn)維操作手冊(啟動、運(yùn)行、維護(hù)及問題解決)

1、UASB 工藝的啟動、運(yùn)行、維護(hù)及問題解決升流式厭氧污泥床反響器是一種處理污水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧污泥床，英文縮寫 UASBUp-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket。由荷蘭 Lettinga教授于 1977 年制造。污水自下而上通過 UASB。反響器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大局部有機(jī)污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。一、UASB 工藝的主要特點(diǎn)1、 利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù)-污泥顆粒化UASB 反響器利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù) 污泥顆?；?，實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的分別，從而延長了污泥泥齡，保持了高濃度的污泥。顆粒厭

2、氧污泥具有良好的沉降性能和高比產(chǎn)甲烷活性，且相對密度比人工載體小，靠產(chǎn)生的氣體來實(shí)現(xiàn)污泥與基質(zhì)的充分接觸，節(jié)約了攪拌和回流污泥的設(shè)備和能耗，也無需附設(shè)沉淀分別裝置；同時(shí)反響器內(nèi)不需投加填料和載體，提高了容積利用率，避開了堵塞問題，具有能耗低、本錢低的特點(diǎn)。2、由產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用在 UASB 反響器中，由產(chǎn)氣和進(jìn)水形成的上升液流和上竄氣泡對反響區(qū)內(nèi)的污泥顆粒產(chǎn)生重要的分級作用。這種作用不僅影響污泥顆?；M(jìn)程，同時(shí)還對形成的顆粒污泥的質(zhì)量有很大的影響，同時(shí)這種攪拌作用實(shí)現(xiàn)了污泥與基質(zhì)的充分接觸。3、設(shè)計(jì)合理的三相分別器的應(yīng)用三相分別器是 UASB 反響器中最重要的設(shè)備

3、，它可收集從反響區(qū)產(chǎn)生的沼氣，同時(shí)使分別器上的懸浮物沉淀下來，使沉淀性能良好的污泥能保存在反響器內(nèi)。三相分別器的應(yīng)用避開了輔設(shè)沉淀分別裝置、脫氣裝置和回流污泥設(shè)備，簡化了工藝，節(jié)約了投資和運(yùn)行費(fèi)用。4、容積負(fù)荷率高對中高濃度有機(jī)廢水容積負(fù)荷可達(dá) 20kgCOD/(m3d)，COD 去除率均可穩(wěn)定在 80%左右。5、污泥產(chǎn)量低與傳統(tǒng)好氧工藝相比，污泥產(chǎn)量低，污泥產(chǎn)率一般為 0.05kgVSS/kgCOD0.10kgVSS/kgCOD，僅為活性污泥產(chǎn)泥量的 1/5 左右。反響器產(chǎn)生的剩余污泥又是厭氧系統(tǒng)運(yùn)行所必需的菌種。6、能夠回收生物能沼氣沼氣是一種發(fā)熱量很高的可燃?xì)怏w，特大型 UASB 系統(tǒng)產(chǎn)

4、生的沼氣可進(jìn)展發(fā)電利用，并替代或補(bǔ)償廢水污染治理設(shè)施的電力消耗；中、小型 UASB 系統(tǒng)可結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際狀況進(jìn)展沼氣利用，如用于炊事、采暖或作為厭氧換熱的熱源。二、UASB 反響器組成UASB 反響器主要由布水系統(tǒng)、三相分別器、出水收集系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)組成。1、布水系統(tǒng)布水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)對 UASB 反響器的良好運(yùn)轉(zhuǎn)是至關(guān)重要的，進(jìn)水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的功能，為了保證這兩個功能的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足如下原則：a、確保各單位面積的進(jìn)水量根本一樣，以防止短路或外表負(fù)荷不均勻等現(xiàn)象發(fā)生；b、盡可能滿足水力攪拌需要，保證進(jìn)水有機(jī)物與污泥快速混合；c、易觀看到進(jìn)水管的堵塞；d、當(dāng)堵塞被覺察后，易被去除。

5、目前布水系統(tǒng)的形式一般可以承受一管多孔式布水，一管一孔式布水或枝狀布水方式。對于壓力流承受穿孔管布水一管多孔或分枝狀進(jìn)水承受重力流管道及渠道或壓力流，后者需設(shè)逆止裝置；當(dāng)水力篩縫隙為 3mm5mm 時(shí)，出水孔大于 15mm，一般在 15mm 25mm 之間；需考慮設(shè)液體反沖洗或清堵裝置，可以承受停水分池分段反沖，用液體反沖時(shí)，壓力為 1.0kg/cm22.0kg/cm2，流量為正常進(jìn)水量的 35 倍；承受重力流布水方式(一管一孔)假設(shè)進(jìn)水水位差僅僅比反響器的水位稍高水位差小于 10cm會經(jīng)常發(fā)生堵塞現(xiàn)象。由于進(jìn)水水頭缺乏以消退堵塞。當(dāng)水箱中的水位三角堰的底部與反響器中的水位差大于 30cm 時(shí)

6、很少發(fā)生堵塞現(xiàn)象。承受布水器布水時(shí)，從布水器到布水口應(yīng)盡可能少地承受彎頭等非直管；廢水通過布水器進(jìn)入池內(nèi)時(shí)會吸入空氣，直徑大于2.0mm 氣泡會以m/s0.3m/s 速度上升，在管道垂直段或頂部流速應(yīng)低于這一數(shù)值；上部管徑應(yīng)大于下部，可適當(dāng)?shù)乇荛_大的空氣泡進(jìn)入反響器；反響器底部較小直徑可以產(chǎn)生高的流速，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的擾動，使進(jìn)水與污泥之間充分接觸；為了增加底部污泥和廢水之間的接觸，建議進(jìn)水點(diǎn)距反響器池底保持150mm250mm 的距離。2、三相分別器三相分別器是 UASB 反響器最有特點(diǎn)和最重要的設(shè)備，它同時(shí)具有收集從下部反響室產(chǎn)生的沼氣、沉淀分別器上部的懸浮物、污泥回流三個功能。上述功能均要

7、求三相分別器的設(shè)計(jì)應(yīng)能避開沼氣氣泡上升到沉淀區(qū)，如其上升到外表將引起出水混濁，沉淀效率降低，產(chǎn)生沼氣損失等不利影響。三相分別器的設(shè)計(jì)應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：間隙和出水面的截面積比：該面積比會影響到進(jìn)入沉淀區(qū)和保持在污泥相中的絮體的沉降速度；分別器相對于出水液面的位置：這個位置確定反響區(qū)下部和沉淀 區(qū)上部 的比例，在多數(shù) UASB 反響器中內(nèi)部沉淀區(qū)是總體積的 1520；三相分別器的傾角：這個角度要使固體可滑回到反響器的反響區(qū)，在實(shí)際中是在 5560之間，這個角度也確定了三相分別器的高度，從而確定了所需的材料；分別器下氣液界面的面積：它確定了沼氣單位界面面積的釋放速率， 合理的氣體釋放速率約為 1 m3

8、/m2h3m3/m2h低濃度廢水達(dá)不到這個速率。速率過低可能形成浮渣層，速率過高會導(dǎo)致在界面上形成氣沫層，兩者都可能導(dǎo)致堵塞氣體釋放管。3、出水收集系統(tǒng)出水裝置應(yīng)設(shè)置在 UASB 反響器的頂部，盡可能保證均勻地收集處理過的廢水。大局部厭氧反響器的出水堰與傳統(tǒng)沉淀池的出水裝置一樣，即在水平匯水槽內(nèi)肯定距離間隔設(shè)三角堰。為保證出水均勻，大局部的 UASB 反響器承受多槽式出水方式，每個槽兩側(cè)設(shè)有三角堰。當(dāng)處理的廢水中含有蛋白質(zhì)、脂肪或大量懸浮固體時(shí)，出水一般也夾帶有大量懸浮固體或漂移污泥，為了削減出水懸浮固體量，在出水槽前設(shè)置擋板，這樣可削減出水中懸浮固體數(shù)量，有利于提高出水水質(zhì)。但是設(shè)有出水擋板

9、簡潔形成污渣層，此時(shí)可承受浮沫撇除裝置，如刮渣機(jī)等，因此是否設(shè)擋板需依據(jù)處理廢水的實(shí)際狀況確定。出水設(shè)施經(jīng)常消滅的問題是局部出水槽即使設(shè)置浮渣擋板，也會被漂移的固體堵塞，從而引起出水不均勻，或發(fā)生堰不是完全水平的問題，較小的水頭會引起相對大的誤差。為了消退或最終削減這些問題，應(yīng)當(dāng)要求堰上水頭不小于25mm。三角堰的設(shè)計(jì)要使其可以調(diào)整高度。4、排泥系統(tǒng)厭氧反響器內(nèi)保持足夠的污泥量，是保證反響器高效運(yùn)行的根底。但經(jīng)過較長時(shí)間的運(yùn)行后，污泥量過度時(shí)，會因污泥沉淀使有效容積縮小而降低處理效率， 甚至?xí)蚨氯绊懻＿\(yùn)行，或使出水中夾帶大量污泥，影響出水水質(zhì)，因此必需定期對厭氧反響器進(jìn)展適量的排泥。

10、UASB 反響器排泥一般承受重力方式排泥，排出量由污泥界面儀把握。反響器的排泥頻率依據(jù)污泥濃度分布曲線確定。即在反響器全高上設(shè)置假設(shè)干5 個6 個取樣管，可以取反響器內(nèi)的污泥樣品，以獲得污泥濃度沿深度的分布曲線，并可計(jì)算反響器的存泥總量，以確定是否需要排泥。排泥點(diǎn)宜設(shè)在污泥區(qū)中上部和底部兩點(diǎn)。一般在污泥床的底層宜形成濃污泥，濃污泥由于顆粒和小砂粒積存等緣由活性變低，因此建議從反響器的底部排泥，這樣可以避開或削減在反響器內(nèi)積存砂礫；中上部排泥點(diǎn)宜保持在距清水區(qū)0.5m1.5m 的位置，這樣既可保證水力運(yùn)行的暢通，又可使懸浮污泥有沉降的空間。三、UASB 工藝的啟動1、污泥顆?；瘜τ谝粋€建的 UA

11、SB 反響器，啟動過程主要是用未經(jīng)馴化的絮狀污泥對其進(jìn)展接種， 并經(jīng)過肯定時(shí)間的啟動調(diào)試運(yùn)行，使反響器到達(dá)設(shè)計(jì)負(fù)荷并實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的去除，通常這一過程會伴隨污泥顆?；膶?shí)現(xiàn)，因此也稱之為污泥顆粒化，污泥顆粒化是大多數(shù) UASB 反響器啟動的目標(biāo)和啟動成功的標(biāo)志。顆粒污泥的形成使 UASB 反響器內(nèi)可以保存高濃度的厭氧污泥。絮狀污泥沉降性能較差，當(dāng)產(chǎn)氣量較高、廢水上升流速度略高時(shí)，絮狀污泥則簡潔被沖出反響器。產(chǎn)氣與水流的剪切力也易于使絮狀污泥進(jìn)一步分散，這加劇了絮狀污泥的洗出。顆粒污泥有良好的沉降性能， 它能在很高的產(chǎn)氣量和高上升流速下保存在厭氧反響器內(nèi)。因此，污泥的顆粒化可以使 UASB 反響器允

12、許具備更高的有機(jī)容積負(fù)荷和水力負(fù)荷。2、啟動時(shí)間利用絮狀污泥作為接種物首次啟動 UASB 反響器，在形成明顯的顆粒污泥床之前可能會需要幾個月的時(shí)間。厭氧反響器的啟動之所以需要較長的時(shí)間，除了甲烷菌生長速率較慢外，接種污泥低的比甲烷活性和在反響器啟動初期相對高的污泥流失也是重要的影響因素。但是，當(dāng) UASB 正常運(yùn)行后反響器內(nèi)可以產(chǎn)生大量的顆粒污泥，這些顆粒污泥可以在常溫下保存很長時(shí)間而不損失其活性，因此在停頓運(yùn)行后的再次啟動可以快速完成。3、接種污泥UASB 反響器可承受絮狀污泥或顆粒污泥進(jìn)展啟動。接種污泥的數(shù)量和活性是影響反響器成功啟動的重要因素。一般絮狀接種污泥濃度把握在 30gVSS/L

13、40gVSS/L，顆粒污泥接種濃度控制在 20gVSS/L30gVSS/L。承受絮狀污泥接種時(shí)，為縮短啟動時(shí)間，可在污泥中添加少量裂開的顆粒污泥，促進(jìn)顆粒化過程。添加少量的顆粒污泥至少有兩個優(yōu)點(diǎn)：一是顆粒污泥里含有大量活的甲烷微生物， 而絮狀污泥僅含大約 2甲烷污泥(通過比活性估量)， 添加少量顆粒污泥可使甲烷活性有較大的提高；二是通過將顆粒污泥裂開為大量小的顆粒碎片，顆粒碎片會作為的顆粒污泥“前體”，為的顆粒供給了大量生長核心。承受顆粒污泥啟動允許有較大的接種量，啟動時(shí)間的長短很大程度上取決于 顆粒污泥的來源，即顆粒污泥在原反響器中的培育條件以及原來處理的廢水種類。啟動的反響器在選擇種泥時(shí)應(yīng)

14、盡量使種泥的原處理廢水種類與擬處理的廢水種類全都，廢水種類與性質(zhì)越接近，馴化所需時(shí)間則越少，可大大縮短啟動時(shí)間。在實(shí)踐中，有時(shí)難以得到從同一種廢水培育的顆粒污泥，但只要在啟動的第一星期將初始污泥負(fù)荷把握在最大污泥負(fù)荷力量的 50 之下也可順當(dāng)啟動。承受絮狀污泥和顆粒污泥啟動中，可能遇到的問題及解決方法可參考表 1。表 1 UASB 反響器可能遇到的問題及解決方法一覽表問題污泥生長不充分緣由a 微量或養(yǎng)分元素限制b 進(jìn)水預(yù)酸化程度太高c 污泥負(fù)荷太低d 顆粒污泥流失(見 4， 5) e 顆粒污泥解體(見 6)， 懸浮污泥沖出解決提高進(jìn)水中微量或養(yǎng)分元素濃度削減預(yù)酸化的程度c 增加反響器負(fù)荷甲烷菌

15、a 反響器內(nèi)沒有足夠的污a 提高污泥量降低負(fù)力量缺乏(超 泥負(fù)荷)b 甲烷活性缺乏(見 3)荷。 污托邦承受外部接種， 促進(jìn)污泥生長(見1)， 削減污泥流失(見 3 6)b 削減污泥負(fù)荷， 增加污泥活性(見 3)甲烷菌活性缺乏a 微量或養(yǎng)分元素缺乏b 酸化菌大量生長a 增加養(yǎng)分或微量元素污泥床累積大量有機(jī)懸浮物b 增加污水的預(yù)酸化工藝溫度太低進(jìn)水含有毒性物質(zhì)或抑制活性的物質(zhì)(見 6)程度，污托邦削減負(fù)荷 c 降低進(jìn)水中懸浮物濃度d 增加溫度顆粒流失a 中空顆粒捕獲氣泡。污托邦不充分驅(qū)動力形成太大顆粒污增加對顆粒的驅(qū)動力， 削減顆粒的尺寸。泥: 低溫、低負(fù)荷、低進(jìn)水濃度 b 用更穩(wěn)定工藝條件，

16、下易形成大而中空的顆粒污泥增加污水的預(yù)酸化程度b 形成多層構(gòu)造捕獲氣體，顆粒有一層酸化菌污泥流a 由于進(jìn)液中的懸浮產(chǎn)酸菌a 去除進(jìn)水懸浮物質(zhì)，失， 形成膨 的作用， 顆粒污泥結(jié)聚成團(tuán)脹污泥和蓬b 大量懸浮或酸化菌附著顆松的顆粒污 粒外表泥c 形成蓬松顆粒污泥， 附著酸化菌生長快速削減預(yù)酸化程度增加預(yù)酸化程度， 增加混合強(qiáng)度。增加預(yù)酸化程度， 降低污泥負(fù)荷。顆粒污a “ 延遲 ” 啟動問題a 啟動策略(增加污泥泥的解體b 突然變化負(fù)荷率和/或進(jìn)水 負(fù)荷)選擇接種物濃度c 突然增加預(yù)酸化程度，污托邦使酸化菌呈“ 饑餓” 狀態(tài)d (周期性的)暴露在毒性化合物的有害條件下 e 機(jī)械攪拌力太強(qiáng)承受更加穩(wěn)

17、定的工藝條件承受更穩(wěn)定預(yù)酸化條件(啟動選擇其他接種污泥)有毒物去除或解毒，f 由于不充分的選擇壓形成絮 長馴化期，較大水力緩狀污泥沖防止太強(qiáng)的機(jī)械攪拌力， 降低水流的剪切力穩(wěn)定工藝條件。 增加選擇壓(出水回流)啟動過程啟動中會洗出接種污泥中較輕的污泥，保存較重的污泥，以推動顆粒污泥在反響器中的形成。啟動過程中應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：UASB 反響器的啟動負(fù)荷應(yīng)小于 1kgCOD/m3d，上升流速應(yīng)小于 0.2m/h，進(jìn)水 COD 濃度大于 5000mg/L 或有毒廢水應(yīng)進(jìn)展適當(dāng)稀釋。應(yīng)逐步升溫以每日升溫 2為宜使 UASB 反響器到達(dá)設(shè)計(jì)的運(yùn)行溫度。當(dāng)出水 COD 去除率達(dá) 80%以上，或出水有機(jī)酸濃

18、度低于200mg/L 300mg/L 后，可逐步提高進(jìn)水容積負(fù)荷；負(fù)荷的提高幅度一般在設(shè)計(jì)負(fù)荷的 2030為宜，直至到達(dá)設(shè)計(jì)負(fù)荷和設(shè)計(jì)去除率。當(dāng)直接承受顆粒污泥啟動時(shí)，因承受的接種量較大，同時(shí)顆粒污泥的活性比其它種泥要高得多，啟動的初始負(fù)荷可提高至 3kgCOD/m3d。環(huán)境因素常溫厭氧的溫度應(yīng)保持在 2025，中溫厭氧應(yīng)保持在3035，高溫厭氧應(yīng)保持在 5055。UASB 反響器內(nèi) pH 值保持在 6.57.8 之間。適宜的養(yǎng)分，保持 COD：N：P=200：5：1。嚴(yán)格把握有毒物質(zhì)濃度，使其在允許濃度以下。厭氧反響池中堿度以 CaCO3 計(jì)宜高于 2022mg/L，揮發(fā)性脂肪酸VFA宜把握

19、在 2022mg/L 以內(nèi)，氧化復(fù)原電位ORP應(yīng)在+100mV-400mV 之間。N、P、S 等養(yǎng)分物質(zhì)和微量元素應(yīng)當(dāng)滿足微生物生長的需要。四、UASB 工藝的運(yùn)行與維護(hù)1、運(yùn)行把握啟動后厭氧反響器系統(tǒng)運(yùn)行，應(yīng)把握好各項(xiàng)工藝參數(shù)，保持厭氧系統(tǒng)的平衡性，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)負(fù)荷效率穩(wěn)定。UASB 厭氧反響器正常運(yùn)行把握的工藝條件如下：嚴(yán)禁進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷過高或過低、溫度驟升或驟降等狀況發(fā)生。厭氧反響器污泥層應(yīng)維持在出水口下 0.5m1.5m，污泥過多時(shí)，應(yīng)進(jìn)展排泥。 3 采 用 熱 交換器加熱時(shí)，應(yīng)每日測量熱交換器進(jìn)、出口的水溫。UASB 厭氧反響器正常運(yùn)行經(jīng)常發(fā)生的特別現(xiàn)象及解決方法可參考表 2 。表 2 UASB 反響器運(yùn)行時(shí)發(fā)生特別現(xiàn)象的緣由及解決方法問題產(chǎn)氣量下降緣由a 接種污泥濃度過低， 甲烷菌的底物缺乏 b 污泥排量過大， 破壞了甲烷菌和養(yǎng)分的平衡解決提高接種污泥濃度削減排泥量c 削減投配量，檢查加溫設(shè)備， 保持反響器消化溫度d 檢查沉砂池的沉砂效c 反響器溫度降低， 果， 并準(zhǔn)時(shí)排解浮渣