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UASB 处理效果及运行影响因素

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学社教育 发表于 2019-9-9 09:14 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
影响废水厌氧处理的因素很多, 主要从环境因素和废水特性两方面叙述。
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1 环境因素
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- U; {5 v! o/ l4 z" D% f. f1.1 温度% _( u! z4 z% `, N  {* S/ W2tech.cn
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    温度对于UASB的启动以及保持系统的稳定性具有重要的影响。反应器在常温(20~30℃), 中温(33- 41℃) 和高温(50- 55℃) 下均能顺利启动, 形成颗粒污泥。低温厌氧工艺污泥活力明显低于中温和高温, 其反应器负荷也相对较低, 但对于某些温度较低的废水, 低温工艺也是可供选择的方案。目前国内外有关采用厌氧生物技术处理城市污水的试验及生产实践, 都是在污水自然温度下进行的,没有进行加温。研究表明, 温度低所带来的不利影响, 可以通过延长固体停留时间的方法来得到补偿,但是如果停留时间过长的话, 会增加运转费用。( ]! ]: X! X. o! [2tech.cn
废水的厌氧处理主要依靠水中微生物的生命活动来达到处理的目的,不同的微生物生长需要不同的温度范围,根据反应器内微生物的这一特性,通常将反应器划分为常温(16~25℃)UASB反应器、中温(30~40℃)UASB反应器、及高温(50~60℃)UASB反应器。+ H- z7 x/ F6 R- y/ T* p: W2tech.cn

( Z4 J  t  w$ r) g0 I一般情况下,其它条件相同时,温度升高,培养颗粒污泥所需时间缩短,高温较中温,中温较常温有利于培养颗粒污泥,但高温下NH3与某些化合物混合毒性会增加,而导致其应用上有一定的限制。现有反应器通常采用两个温度范围:33℃~37℃和50℃~55℃。在上述范围内,温度的微小波动,不会明显影响污泥颗粒化,但如果波动幅度过大,就对颗粒形成产生有害影响。) a# u3 b7 t8 K: I& i2tech.cn
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1.2 pH 值及pH值缓冲能力/ ~. B! {" e3 l0 Y2tech.cn

! h% ]) l/ u& v& R2 SpH 值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一。厌氧过程中, 厌氧微生物对环境pH值变化的适应性很差, 具有一定的范围限制。厌氧处理中, 水解菌与产酸菌对pH 有较大范围的适应性, 但对pH敏感的甲烷菌适宜的生长pH 为6.5- 7.8, 这也是通常情况下厌氧处理所应控制的pH值。
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& O2 r. l. b3 ]. k( d' q1.3 营养物与微量元素3 X% a* M, j& @9 x+ I# r2tech.cn

3 v& j; J8 @# P厌氧废水处理过程由细菌完成, 因此应维持良好的细菌的生长环境, 保证细菌有足够的合成自身细胞物质的化合物。依据组成细胞的化学成分, 其中主要包括营养物氮、磷、钾和硫以及钙、镁、铁等其他的生长必须的少量的或微量的元素。$ P7 `4 |8 a6 G  {2tech.cn
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2 废水特性

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2.1 进水水质与有机物浓度% W% I! S$ q5 _3 Y- Q2tech.cn
厌氧消化所需的COD:N比值较高(200: 5: 1),当废水中缺少N、P时,一般需要投加尿素、磷酸盐等来补充N、P两种元素。甲烷菌的最适pH范围为6.8~7.2,要培养出颗粒污泥,pH值必须在这个范围内。培养颗粒污泥的进水COD浓度一般以1000~5000mg/L为宜。高的进液浓度有利于底物向构成颗粒污泥的细菌细胞内传递,因而有利于颗粒污泥的形成和生长,但浓度过高时细菌生长过快,形成的污泥结构松散、沉降性能差。颗粒污泥的平均直径随进液浓度上升而增大,但达一定大小后不再增大." @7 G" I& r7 Q/ A7 A% N2tech.cn

0 N8 ?( D2 Q: w/ E: c对废水特征进行分析时,还必须充分考虑废水中是否存在毒性化合物或在降解过程中可能转化为毒性化合物的物质,这些物质的存在对敏感的甲烷菌有不利影响,抑制微生物的活性,阻碍污泥颗粒化。
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大量的研究认为, 在初次启动UASB反应器时, 进水COD 浓度适宜在5000mg/L左右。若COD浓度较高, 可采用出水回流进行稀释的方法。当废水中有机物浓度很低时, 反应器内的底物浓度低。根据Monod 动力学方程, 实际污泥活性远低于最佳值, 污泥长期处于饥饿状态; 底物浓度低还是产气量减少, 结果底物和污泥之间的传质作用较差; 近年来由于UASB 上流速度的有效提高,UASB 处理低浓度生活污水是适宜的。只是不像处理中、高浓度废水那样负荷率受有机负荷限制,而一般受水力负荷的限制。8 W. a0 B8 ]# ^7 k9 ^; n9 q, v0 {2tech.cn
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2.2 悬浮固体浓度# e2 E+ v2 c) |0 C7 \2tech.cn
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悬浮物在反应器污泥中的积累对于UASB系统是不利的。悬浮物使污泥无机质含量增加, 从而降低了污泥的活性; 由于在一定的反应器中只能保持一定量的污泥, 悬浮物的积累最终使反应器产甲烷能力和负荷下降, 阻碍有机物的降解, 引起污泥流失, 降低污泥颗粒化的速度, 甚至根本不能形成颗粒污泥。1 O, p# O/ E" B/ x/ H& F/ g9 G8 o$ o2tech.cn
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2.3 有毒有害物质的控制
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(1) 氨氮浓度的控制: 氨氮浓度的高低对厌氧微生物产生2 种不同影响。当其浓度在50- 200mg/h, 对反应器中的厌氧微生物有刺激作用; 浓度在1500- 3000mg/h, 将对微生物产生明显的抑制作用。一般宜将氨氮浓度控制在1000mg/L 以下。
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* C% m! i& D' N  ~(2) 硫酸盐(SO42- ) 浓度的控制: UASB 反应器中的硫酸盐离子浓度不应大于5000mg/L, 在运行过程中UASB 的COD/SO42-比值应大于10。
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( 3) 其他有毒物质: 导致UASB 反应器处理工艺失败的原因, 除上述几种以外, 其他有毒物质的存在也必须加以注意, 这些物质主要是: 重金属、碱土金属、三氯甲烷、氰化物、酚类、硝酸盐和氯气等。8 Z/ P  [: }) i- u8 i  S4 E; w2 g2tech.cn
3 运行影响

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! S% V+ j. z$ o$ z# o3.1 接种物及接种量% z) `: B* H6 z$ k+ b2tech.cn

. r& d  p( C1 F6 Y6 Z. r: S在进行污泥接种时,一般应首先考虑选用处理同样性质废水的厌氧反应器污泥作种泥,在此情况下对启动最有利、启动迅速。但在没有同类型污泥时,可以优先考虑选用厌氧消化污泥、粪便、沼气池的沼渣、牛粪等。利用UASB处理有毒有机废水时,对消化污泥进行短期的人工培养,可以有效地缩短启动时间。6 b; j. w2 ?5 ?) [/ x2tech.cn

* `" g. `  h9 l4 a  h' a3 X9 d' i厌氧微生物的生长率比好氧微生物要低得多,因此在启动厌氧反应器时,有足够的接种量要比好氧系统更重要。过低的接种污泥量会造成初始的污泥负荷过高,污泥量的迅速增长会使反应器内各种群数量不平衡,降低运行的稳定性,一旦控制不当便会造成反应器的酸化。较多的接种污泥可大大缩短启动所需的时间,但过多的接种污泥量没有必要。
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3.2 有机容积负荷
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以消化污泥为接种污泥的试验中,反应器启动负荷由0.5~1.5KgCOD/(m3·d)或污泥负荷由0.05~0.1KgCOD/(gVSS·d)开始。当可降解COD被去除80%后,再逐步提高负荷。颗粒污泥的直径随负荷增大而增大。高负荷可使底物更多进入颗粒内部,从而允许大的颗粒生长和存在。5 }3 v4 W/ ?" j2tech.cn
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当颗粒大小与传递之间不相适应时,颗粒内即会因营养不足发生自溶,最终导致颗粒破碎。减少反应器负荷会导致颗粒污泥强度降低,负荷的波动同样会导致颗粒污泥的破碎。
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正确控制有机负荷, 可以尽快形成或形成较大的颗粒污泥。研究者认为: 挥发酸的高低使颗粒污泥形成不同类型的重要因素, 控制反应器出水的挥发酸浓度来选择污泥的优势菌种, 利用甲烷丝菌基质亲合力较高的特点, 维持低的出水乙酸浓度来达到使甲烷丝菌成为主要降解乙酸的产甲烷优势菌的目的。
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在53℃±2℃, 出水乙酸浓度低于200mgCOD/L, 增加负荷率, 可培养出含甲烷丝菌为主的颗粒污泥, 当出水乙酸浓度高时, 增加负荷可培养出含甲烷八叠球菌为主的颗粒污泥。实践证明, 控制反应器的有机负荷和提高污泥的沉淀性是控制污泥过量流失的主要手段。3 `9 |/ [0 _+ c5 f4 R9 ?2tech.cn
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! L1 `+ {* b+ c5 a7 q9 e5 R3.4 水力负荷和气体上升速度
+ h2 Y# _1 Z1 T7 x1 p! |! v水力负荷的作用是筛选沉降性能良好的污泥,淘汰结构松散、沉降性能差的絮状污泥。培养颗粒污泥需要一定的水力负荷,水力负荷大于0.25m3/m2·h时可以把絮状污泥与颗粒污泥完全分开。# P4 ?% C9 R: }; V/ P/ ~2tech.cn

/ h3 @! Y/ n6 `. d0 V1 D( g1 z7 c1 k气体上升速度的作用与水力负荷相似,主要也是筛选不同沉降性能的污泥,淘汰沉降性能差的污泥。提高气体上升速度可以促进污泥的颗粒化、提高颗粒污泥的质量。但过高有害,会使形成的颗粒污泥分散、沉降性能降低。0 O2 B: Z. \  z9 U5 p2tech.cn

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! H* t, w/ S1 m' M- N4 i3.5 颗粒污泥
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8 `- ?# T2 k2 Y8 {$ T! Y9 yUASB 系统高效稳定运行取决于沉降效果好、产甲烷活性高、微生物类群合理、数量丰富的颗粒污泥的形成。颗粒污泥是UASB 反应器运行的基础, 具有良好的沉降性颗粒污泥不易流失。颗粒污泥的数量、微生物组合及其产甲烷活性决定了反应器的处理效率和对水质波动的抵抗能力。‘
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" w$ d4 k! k1 F# z. S! N8 ?2 _2.6 进水分配" u0 U  ^$ ?. J" V% E2tech.cn
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进水分配对UASB的运转是至关重要的, 需要满足如下原则: ( 1) 确保单位面积的进水量基本相同, 以防止短路等现象发生;( 2) 尽可能满足水力搅拌需要, 保证进水有机物与污泥迅速混合。在生产装置中采用的进水方式大致可分为脉冲式、连续流、连续与脉冲相结合等方式。
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目前被广泛采用的是脉冲式, 它是一种布水均匀, 搅拌效果好的进液形式, 能增加活性污泥区高度, 有利于提高厌氧效率和抗冲击能力。- V7 e% a' P2 J+ P# T0 z2tech.cn

) T  p0 ~1 A. ]- S; {, n2.7 碱度
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! e0 I: ]+ y8 Z3 F" l碱度主要对污泥颗粒化产生影响, 表现在两方面: 一是对颗粒化进程的影响; 二是对颗粒污泥活性的影响。后者主要表现在通过调节pH 值( 即通过碱度的缓冲作用使pH 值变化较小) 使得产甲烷菌呈不同的生长活性; 前者主要表现在对污泥颗粒分布及颗粒化速度的影响。  G+ M0 Z' u8 ^$ [. }2tech.cn
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在一定的碱度范围内, 进水碱度高的反应器污泥颗粒化速度快, 但颗粒污泥的SMA 低; 进水碱度低的反应器其污泥颗粒化速度慢, 但颗粒污泥的SMA高。因此, 在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当偏高( 但不能使反应器的pH>8.2, 这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制) 以加速污泥的颗粒化, 使反应器快速启动; 而在颗粒化过程基本结束时, 进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的SMA。
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在运行过程中, 可以添加NaHCO3 或CaCO3 来调节进水碱度,有的反应器通过回流处理水来增加进水碱度, 同时还加大了进水负荷。) S; ]2 l, P% L* ]! c# W: o* d0 J0 m5 @& E) j2tech.cn
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本帖最后由 学社教育 于 2019-9-9 09:50 编辑 , O; J0 \3 D6 M: E" D2 O3 m) n" u2tech.cn

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