UASB工藝在污水處理中的應(yīng)用

UASB工藝在污水處理中的應(yīng)用摘要：目前，UASB工藝已普遍形成了顆粒污泥，這使得厭氧UASB工藝迅速得到了推廣和普及，該技術(shù)在我國已得到了實際的推廣應(yīng)用。UASB反應(yīng)器是目前應(yīng)用最為廣泛的高速厭氧反應(yīng)器，該技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展成為厭氧處理的主流技術(shù)之一。本文從UASB反應(yīng)器的基本構(gòu)成和工作原理及工藝特點入手，并重點介紹了UASB工藝在水處理中的應(yīng)用和UASB處理效果的影響因素和改良探討，最后對UASB工藝的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。關(guān)鍵字:UASB顆粒污泥廢水處理改良Abstract：Recently,UASBprocesshasgenerallybeentheformationofgranularsludge,whichmakesthetheanaerobicUASBprocessquicklyandthepopularizationofthetechnologyinChinahasbeen峪theactualpromotionapplications.UASBreactoriscurrentlythemostwidelyusedhigh-speedanaerobicreactor,thetechnologyathomeandabroadhasgrowntobecomeoneofthemainstreamtechnologyofanaerobictreatment.[StartfromthebasicstructureandworkingprincipleoftheUASBreactorandprocesscharacteristics,andfocusesonthetheUASBprocessapplicationsinwatertreatmentandUASBtreatmenteffectinfluencingfactorsandimprovedexplorelastUASBprocessresearchstatusanddevelopmenttrendprospect.Keywords:UASBGranularsludgeWastewatertreatment improvement正文一.UASB反應(yīng)器的基本構(gòu)成和工作原理1.UASB反應(yīng)器的基本構(gòu)成UASB反應(yīng)器的主體部分主要分為兩個區(qū)域，即反應(yīng)區(qū)和三相分離區(qū)其中反應(yīng)區(qū)為UASB反應(yīng)器的工作主體.UASB反應(yīng)器構(gòu)造圖如下所示：?污泥床內(nèi)部具有很高的污泥生物量，污泥床中的污泥由活性生物量占70%?80%以上的高度發(fā)展的顆粒污泥組成，具有優(yōu)良的沉降性能，顆粒污泥中的生物相組成比較復(fù)雜，主要是桿菌、球菌和絲狀菌等污泥床的容積一般占整UASB反應(yīng)器容積的30%左右，但對UASB反應(yīng)器的整體處理效率起著極為重要的作用，對反應(yīng)器中有機物的降解量占到整個反應(yīng)器全部降解量的70%?90%.?污泥懸浮層占據(jù)整個UASB反應(yīng)器容積的70%左右，由高度絮凝的污泥組成，一般為非顆粒狀污泥，其沉降要明顯小于顆粒污泥的沉速，靠來自污泥床中上升的氣泡使此層污泥得到良好的混合污泥懸浮層中絮凝污泥的濃度呈自下而上逐漸減小的分布狀態(tài)?這一層污泥擔(dān)負(fù)著整個UASB反應(yīng)器有機物降解量10%?30%.?沉淀區(qū)其作用是使由于水流的夾帶作用而隨上升水流進(jìn)入出水區(qū)的固體顆粒（主要是污泥懸浮層中的絮凝性污泥）在沉淀區(qū)沉淀下來，并沿沉淀區(qū)底部的斜壁滑下而重新回到反應(yīng)區(qū)內(nèi)（包括污泥床和污泥懸浮層）,以保證反應(yīng)器中污泥不致流失而同時保證污泥床中污泥的濃度,沉淀區(qū)的另一個作用是可以通過合理調(diào)整沉淀區(qū)的水位高度來保證整個反應(yīng)器集氣室的有效空間高度而防止集氣空間的破壞?三相分離器主要作用是將氣體（反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣、固體（反應(yīng)器中的污泥）和液體（被處理的廢水）等三相加以分離，將沼氣引入集氣室，將處理出水引入出水區(qū)，將固體顆粒導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)，相當(dāng)于傳統(tǒng)污水處理工藝中的二次沉淀池，并同時具有污泥回流的功能^因而三相分離器的合理設(shè)計是保證其正常運行的一個重要內(nèi)容2.UASB反應(yīng)器的工作原理廢水由反應(yīng)器的底部進(jìn)入后，由于廢水以一定的流速自下而上流動以及厭氧過程產(chǎn)生的大量沼氣的攪拌作用，廢水與污泥充分混合，有機質(zhì)被吸附分解，所產(chǎn)沼氣經(jīng)由反應(yīng)器上部三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的廢水進(jìn)入三相分離器的沉降區(qū)，由于沼氣已從廢水中分離，沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響廢水在平穩(wěn)上升過程中，其中沉淀性能良好的污泥經(jīng)沉降面返回反應(yīng)器主體部分，從而保證了反應(yīng)器內(nèi)高的污泥濃度含有少量較輕污泥的廢水從反應(yīng)器上方排出..。二.UASB反應(yīng)器的工藝特點⑴利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù)-污泥顆?；?/p>

UASB反應(yīng)器利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù)-污泥顆?；瘜崿F(xiàn)了水力停留時間和污泥停留時間的分享，從而延長了污泥泥齡，保持了高濃度的污泥?顆粒厭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)生的氣體來實現(xiàn)污泥與基質(zhì)的充分接觸，節(jié)省了攪拌和回流污泥的設(shè)備和能耗并無需附設(shè)沉淀分享裝置同時反應(yīng)器內(nèi)不需投加填料和載體，提高了容積利用率.由產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌用在UASB反應(yīng)器中，由產(chǎn)氣和進(jìn)水形成的上升液流和上竄氣泡對反應(yīng)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，同時還對形成的顆粒污泥的質(zhì)量有很大的影響?同時這種攪拌作用實現(xiàn)了污泥與基質(zhì)的充分接觸.設(shè)計合理的三相分離器的應(yīng)用三相分離器是UASB反應(yīng)器中最重要的設(shè)備.三相分離器的應(yīng)用省卻了輔助脫氣裝置，能收集從反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的沼氣，同時使分離器上的懸浮物沉淀下來，使沉淀性能良好的污泥能保留在反應(yīng)器內(nèi).三?工藝在水處理中的應(yīng)用UASB工藝在啤酒廢水處理中的應(yīng)用?啤酒生產(chǎn)廢水的產(chǎn)生與特點啤酒生產(chǎn)過程需處理的排水主要為麥糟廢水，糖化、發(fā)酵、灌裝等車問所排的廢液，設(shè)備與管道洗滌水，地面沖洗水及來自生活辦公區(qū)的生活污水等?廢水的主要成分有淀粉、蛋白質(zhì)、酵母菌殘體、酒花殘渣、殘余啤酒、少量酒精及洗滌用堿等，主要污染因子為COD、BOD和ss等，屬于中高濃度有機廢水..處理工藝啤酒生產(chǎn)過程中各工序通常為問歇排水，水量不等，且COD和pH值波動大，一般宜混合后處理?針對啤酒廢水BOD/COD比值較高(一般為0.5?0.7)、毒性較小的特點，國內(nèi)外一般采用生化處理工藝，而UASB因具有高效、節(jié)能、污泥產(chǎn)量小、占地少、停產(chǎn)后再啟動容易等特點，其與好氧串聯(lián)組合的處理工藝已在啤酒廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用，工藝流程如下圖所示.沼氣利用啤酒廢水粗格柵集水池細(xì)格柵調(diào)節(jié)池UASB

反應(yīng)器回流水池好氣池啤酒廢水粗格柵集水池細(xì)格柵調(diào)節(jié)池UASB

反應(yīng)器回流水池好氣池達(dá)標(biāo)排戰(zhàn)循環(huán)水泵達(dá)標(biāo)排戰(zhàn)剩余污泥脫水外運.工藝特點⑴采用UASB+好氧工藝處理啤酒生產(chǎn)廢水，調(diào)試穩(wěn)定后UASB對COD的去除率＞85%,整個系統(tǒng)每去除1kgCOD電耗為0.30—0.35kW?h,水處理費用較低.⑵在實際調(diào)試啟動與運行管理中，主要應(yīng)控制好UASB的容積負(fù)荷、進(jìn)水pH值和溫度，防止超標(biāo)的有毒物質(zhì)進(jìn)入池內(nèi).⑶設(shè)置回流水池將UASB出水部分回流，可極大地保證配水均勻性，緩沖進(jìn)水pH值、溫度及COD變化的不利影響，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性.⑷在三相分離器上面加裝一“橫向流”斜板分離器，可有效地以“雙倍效應(yīng)”來防止顆粒污泥的損失.⑸厭氧污泥可在UASB反應(yīng)器中保存數(shù)月而不失活性，系統(tǒng)重新啟動較容易、恢復(fù)速度快，常處理啤酒廢水.⑹好氧段剩余污泥返回UASB反應(yīng)器進(jìn)行消化處理，可進(jìn)一步降低整個系統(tǒng)的污泥產(chǎn)量UASB工藝在制藥廢水處理中的應(yīng)用?制藥生產(chǎn)廢水的特點亠??制藥的廢水可分為提取廢水、洗滌廢水和其他廢水.廢水中污染物的主要成分是發(fā)酵殘余的營養(yǎng)物，如糖類、蛋白質(zhì)、脂類和無機鹽類及化工原料等?制藥廢水一般成分復(fù)雜，污染物濃度高，含有毒有害物質(zhì)、生物抑制物(包括一定濃度的抗生素)、難降解物質(zhì)等，帶有顏色和氣味，懸浮物含量高，易產(chǎn)生泡沫等..處理工藝.工藝特點⑴采用鐵炭內(nèi)電解一UASB反應(yīng)器一好氫工藝對高濃度有機合成制藥廢水具有較好的處理效果，調(diào)試穩(wěn)定后UASB反應(yīng)器對COD的去除率＞8570,出水完全符合國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978—1996),實踐證明該工藝是非常成功的.⑵預(yù)處理對UASB厭氧反應(yīng)器的穩(wěn)定運行起著非常重要的作用，通過pH監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)使廢水的pH符合UASB厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水條件，保證了其連續(xù)穩(wěn)定的運行.⑶在UASB厭氧反應(yīng)器中加設(shè)彈性立體填科，形成了固定的污泥床，增大了表面積，提高了色度和有機物的去除率.⑷本工程的處理工藝以厭氧降解高濃度有機廢水的COD為主，好氧為補充處理，整個系統(tǒng)運行可靠平穩(wěn)，操作管理方便，耐沖擊負(fù)荷能力強，出水指標(biāo)可達(dá)到國家規(guī)定的排放指標(biāo)四.UASB處理效果的影響因素和改良探討1?顆粒污泥的培養(yǎng)接種污泥類型對顆?；挠绊憛捬跸勰唷⒑拥子倌?、牲畜糞便、化糞池污泥及好氧活性污泥均可作為種泥來培養(yǎng)顆粒污泥?但好氧污泥中缺乏大量的厭氧菌種，在連續(xù)進(jìn)料前應(yīng)進(jìn)行較長時間的馴化，以實現(xiàn)污泥中微生物種群由好氧菌群占優(yōu)勢變?yōu)閰捬醴N群占優(yōu)勢?另外，從顆?；M(jìn)程來看，好氧污泥遠(yuǎn)沒有厭氧消化污泥生長迅速.接種污泥量對顆?；挠绊懡臃N污泥量過大，污泥的生長量和流失量基本持平.反應(yīng)器接種污泥少，開始運行時過高的污泥負(fù)荷會導(dǎo)致厭氧消化菌種比例的不平衡，也會對污泥的顆粒化產(chǎn)生不利影響惰性顆粒對顆?；挠绊懹^察顆粒污泥形成的微觀過程中，惰性顆粒作為菌體附著的核，對顆?；鹬e極的作用水力負(fù)荷對顆?；挠绊慙ettingga等人認(rèn)為水力負(fù)荷是顆粒污泥形成的主要因素，清華大學(xué)的實踐證明：水力負(fù)荷提高到0.6m3/（m2.h）可以沖走大部分的絮狀污泥，使密度較大的顆粒狀污泥積累在反應(yīng)器的地步，形成顆粒污泥層?但提高水力負(fù)荷不能太快，否則大量絮狀污泥的過早淘汰會導(dǎo)致污泥負(fù)荷過高，影響反應(yīng)器的穩(wěn)定運行.堿度對顆粒化的影響2?三相分離器的優(yōu)化三相分離器的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但分離器的結(jié)構(gòu)單元一般均有一個集氣室、沉降室、混合液入流口和污泥回流口以及反射錐或阻氣板組成UASB反應(yīng)器中料液的縱向流速一般都比較低，因此引起污泥上浮的主要原因是產(chǎn)氣量?當(dāng)有機負(fù)荷提高時，產(chǎn)氣量增加，氣體夾帶上升到懸浮層頂部的污泥量增多，過高的污泥濃度將堵塞沉淀器的污泥回流系統(tǒng)，因而限制了復(fù)合的升高?改進(jìn)結(jié)構(gòu)將傳統(tǒng)的三相分離器下部反射錐改為集氣罩，改善了進(jìn)入分離器的污泥和氣體分布狀況，上升帶三相分離器的氣體減少，降低了沉淀器污泥回流口下部的污泥濃度，同時氣體的干擾作用液得到緩解，使污泥能夠順利回流3?工程實踐中提高UASB反應(yīng)器處理效率的研究進(jìn)水水質(zhì)在工程實踐中，需要設(shè)置調(diào)節(jié)池以調(diào)節(jié)原水水質(zhì)?一般要求進(jìn)CODCrvl0000mg/L,BOD5/CODCr>0.3,pH中性左右.預(yù)水解酸化UASB反應(yīng)器中的生物菌主要是產(chǎn)甲烷菌，將有機物分解為甲烷?而有機物要轉(zhuǎn)化為甲烷，必須先經(jīng)過水解酸化過程，將高分子有機物轉(zhuǎn)化為低級脂肪酸后才能分解為甲烷因此為減輕UASB的負(fù)荷，提高處理效率，在進(jìn)入UASB反應(yīng)器前，原水應(yīng)預(yù)水解酸化.改進(jìn)加熱系統(tǒng)厭氧微生物有兩個最適溫區(qū)，即中溫發(fā)酵（30-40°C）和高溫發(fā)酵（50-65D.考慮到能源消耗問題及厭氧接觸工藝在中溫條件下運行穩(wěn)定，操作簡單且具有較大的耐沖擊負(fù)荷能力，故工程上采用中溫發(fā)酵，既可保證處理效果又可節(jié)約能源.在UASB反應(yīng)器的布水系統(tǒng)上方，均勻設(shè)置數(shù)根連通的蒸汽管，一端通入蒸汽，一端輸出蒸汽?當(dāng)廢水通過布水管向上流動時，與蒸汽管接觸并發(fā)生熱交換，不會因加熱損傷甲烷細(xì)菌的生活，并能保證反應(yīng)器內(nèi)濕度盡快達(dá)到均勻，同時在UASB反應(yīng)器上不同高度和方向設(shè)置數(shù)只熱電偶溫度計，以保證反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持恒定.五.UASB工藝的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.UASB工藝的應(yīng)用研究現(xiàn)狀①?啟動技術(shù)方面顆粒污泥是UASB的核心，顆粒污泥的形成與否直接關(guān)系到UASB反應(yīng)器運行成敗?許多研究集中在厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)上?迄今，對顆粒污泥的培養(yǎng)已取得了許多有益的經(jīng)驗?我國吳允等向污泥內(nèi)加入膨潤土和非離子型聚丙烯酰胺，處理啤酒生產(chǎn)廢水，4周內(nèi)形成了穩(wěn)定顆粒污泥床.②?處理領(lǐng)域Lettinga博士和他的同事首先在實驗室進(jìn)行了容積為60L的UASB反應(yīng)器的試驗研究.結(jié)果表明，該處理裝置的處理效果很好，其有機負(fù)荷率COD高達(dá)10Kg/(m3.d)，此后進(jìn)行了容積6m3、30m3及200m3的半生產(chǎn)性試驗研究，中溫條件下，應(yīng)用6m3容積的裝置處理甜菜制糖廢水的COD容積負(fù)荷高達(dá)36g/(m3.d)；處理馬鈴薯加工廢水COD負(fù)荷為15Kg/(m3.d)以上，COD去除率為70%-90%.其后，荷蘭、德國、瑞典、比利時和美國的研究者用UASB反應(yīng)器進(jìn)行了土豆加工廢水、蠶豆加工廢水、屠宰廢水、罐頭制品加工廢水、甲醇廢水、乙酸廢水及纖維板廢水的小試或生產(chǎn)性試驗，都取得了較好的效果.2.UASB工藝的發(fā)展趨勢就目前的應(yīng)用水平而言，以UASB反應(yīng)器為代表的高速厭氧反應(yīng)器可以處理廢水的濃度范圍在0.5?60.0gCOD/(m3.d)之間,通常最多使用的溫度范圍在28?38°C,容積負(fù)荷多在12-25kgCOD/(m3.d)其所處理的廢水污染物以碳水化合物及其降解產(chǎn)物為主?同時，毒性物質(zhì)濃度不足以嚴(yán)重抑制細(xì)菌的生長.UASB反應(yīng)器及其配套設(shè)備的設(shè)備化和工程應(yīng)用上不斷進(jìn)行了探I索和實踐，在以下幾個方面UASB厭氧處理工藝正在實現(xiàn)新的發(fā)展:①低溫下UASB反應(yīng)器的運行；②高溫厭氧處理；③用于處理不積累或不產(chǎn)生新的顆粒污泥的UASB反應(yīng)器；④處理含有高濃度毒性物質(zhì)的廢水；⑤低濃度廢水的厭