一、UASB反应器简介% F8 n' V" v6 c
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& G3 C1 k- q8 Y. x上流式厌氧污泥床(UASB),是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，英文缩写UASB。
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' ?% f9 u* O6 {- K; i& \污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。6 ?( s; v& v9 o4 g; Z% C
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因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。
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反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。1 `& J/ `& I( P! m! X6 i
9 F2 i W1 z9 {+ T* c2 l4 g/ \UASB 负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。
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二、工作原理
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UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物。
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' |6 m. t- f" u7 i, @在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种：①水解—发酵(酸化)细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机酸，乙醇，糖类，氢和二氧化碳；②乙酸化细菌，它们将第一步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳；③产甲烷菌，它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷。
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UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
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三、调试程序8 e: T5 e4 P5 w" }
) t# l. Y" M; n+ D, ?UASB反应器运行的三个重要前提：
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* P8 B0 a" O& Z u: f9 S1.反应器内形成沉淀性能良好的颗粒污泥或絮状污泥。3 b$ m2 U. n5 o0 K" B
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2.由于产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用。
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3.合理的三相分离器使沉淀性能良好污泥能保留在反应区内。, v6 t3 V- w, C
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UASB反应器启动运行的四个阶段：
$ E. ?0 ?9 H# V' i9 M第一阶段：启动前的准备：( B b M3 _% d
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UASB投入运行前必须进行充分实验和气密性实验，充分实验要求无漏水现象。气密性实验要求池内加压到350mm水柱，稳定15分钟后，压力降小于10mm水柱。而且在厌氧污泥培养和驯化之前使用氮气吹扫。$ M9 I6 ]9 h" e- z& I' o. O
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第二阶段：UASB启动运行初始阶段：
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1.选用接种污泥：9 Z& w( D5 S% q+ @, F: L0 A
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a选用颗粒污泥或污水厂污泥消化池的消化污泥接种。
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b选用同类废水同一温度范围的（中温污泥）种污泥。& P& Y ]; h; n+ x/ L
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c添加部分颗粒污泥或破碎的颗粒污泥，也可提高颗粒化过程。* b( B& K& N* ]7 q1 j
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d也可以从市政下水道及污水集积处等处于厌氧环境下的淤污泥。
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) d, m3 d& O# b* I8 D; t甚至还可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥进行转性培养，但培养时间相当长。/ f# \7 u& i7 T4 c+ h
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e牛粪和各类粪肥也可以用于接种污泥，但各类污泥中均不应当有太多的砂子。
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2.接种污泥的方法：接种污泥量、接种污泥的浓度
$ k6 m) V6 C7 M8 R* s2 s! B8 Z# w) C Xa方法：
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/ h1 C& N5 n7 ]9 J6 ^6 _将含固80%的接种污泥加水搅拌后，用污泥泵均匀的输入到UASB反应池各布泥点
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b接种污泥量：
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接种污泥量为UASB反应器的有效容积的30%到50%，最少15%，一般为30%。" \( _9 x+ J, X& h
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接种污泥的填充量不超过UASB反应器的有效容积的60%。6 k1 l9 D; u' m
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c接种污泥的浓度：
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初启动时，稠型污泥的接种量为20到30kg VSS/m3,浓度小于40 kg TSS/m3的稀消化污泥接种量可以略小些。
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3.接种污泥时的水质：. m) \7 s: G; n0 s
a配制低浓度的废水有利于颗粒污泥的形成，但浓度也应当足够维持良好的细菌生长条件，因此，初始配水最低COD浓度为1000毫克/升，然后逐步提高有机负荷直到可降解的COD去除率达到80%为止。& ^3 D" ^# J4 |+ G8 R3 R
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b当进水COD浓度高时，可采用出水循环或稀释水进水,出水循环回流比为30到50%，调节到适宜的COD浓度值。
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4.第二阶段（初始运行阶段）（估计45天）/ m- |+ M8 \8 p+ e
初始阶段是指反应器负荷低于2kgCOD/m3.d的运行阶段，此阶段反应器的负荷由0.1kgCOD/m3.d开始，内循环一个周期后，逐步分多次提升到2kgCOD/m3.d。 o# q+ W6 |" h8 s* O8 S: }' d
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提升COD浓度标准为:当可生物降解的COD去除率达到80%后方可提高，直到达2kgCOD/m3.d为初始阶段。
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2 u) ^8 k/ B" a在这段运行中，有少量的非常细小的分散污泥带出，其主要原因是水的上流速度和逐渐产生的少量沼气。
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初始运行阶段，每日测定进,出水流量、PH、COD、ALK、VFA、SS等项目，经测定结果判断，若出水VFA＜3mmol/l，VFA/ALK=0.3以下，表示UASB系统运行正常。
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5.第三阶段：（预计45天）; M5 Z3 c( e' j2 d
5 e& }8 P# l( Y反应器的有机负荷由2kgCOD/m3.d到4.9kgCOD/m3.d的运行阶段 。
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% P% S4 h! A v! {4 ~: b; Z9 ^此阶段的反应负荷由2kgCOD/m3.d开始，每次0.1kgCOD/m3.d有机负荷提升，也可以每次负荷增加20%，每次操作所需时间长短不同，有时可长达两周，有时仅几天，经过多次重复操作可达到设计指标。
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但提升有机负荷的标准与监测项目判断运行正常的方法同初始运行阶段。在这段运行中，由于提升水量大，COD浓度高，产气量和上流速度的增加引起污泥膨胀，污泥量带出量多，大多为细小非分散的污泥或部分絮状污泥。这种污泥的带出，有利于颗粒化污泥的形成。6.第四阶段：（30天）# O! I( c% I) g/ o
( V+ P" H2 ?7 T8 u# Z这一阶段是指反应器的有机负荷达到设计指标4.9kgCOD/m3.d，以后的稳定运行阶段。在这段的运行中，PH值、温度、有机负荷、VFA、ALK等各项操作参数严格控制，逐步形成颗粒污泥。. K2 p5 A Q! i, Z, ~
8 \+ V& v/ a! \) q( A2 }. a" A四、注意事项
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1、监测项目5 a2 n) d4 G' D# F1 G6 ?7 J
4 S1 z9 A$ a& b% r自初始阶段开始，每日监测项目一次，进、出水PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。
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4 I. f6 v- G9 Q/ N# e$ H! g2、调整9 @ m# i/ U2 e; ?
- z' v8 Q1 N5 p根据监测结果进行分析、判断、及时调整进水量、浓度、保持稳定运行。
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3、UASB反应器调试运行控制工艺参数$ s8 q; {" k& W ]
: [0 x; }* v0 h, f+ s! h$ q! p) i3.1 反应温度
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* L1 \2 l9 z4 H2 J9 V反应温度35.2℃，指反应器内反应液的温度，高出细菌的生长温度的上限，将导致细菌死亡。当温度下降并低于温度范围的下限时，从整体上讲，细菌不会死亡，而只是逐渐停止或减弱代谢活动，菌种处于休眠状态。9 g9 m u# L* J! l3 Y' Z: t
, a2 s* Y, P$ h! h* F3.2 PH值2 w/ A8 P+ k1 \3 T
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PH值范围为6.8~7.8，最佳PH值范围为6.8~7.2。PH值范围是指UASB反应器内反应区的PH，而不是进液的PH。因为废水进入反应器内，生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进液的PH值。对PH值改变最大的影响因素是酸的形成，特别是乙酸的形成。因此含有大量溶解性碳水化合物（如糖、淀粉）等废水进入反应器后PH将迅速降低。而乙酸化的废水进入反应器后PH将上升。对于含大量蛋白质或氨基酸的废水，由于氨的形成，PH会略有上升。对不同的废水可选择不同的进液PH值。& u! L5 J! g- T
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3.3 出水VFA的浓度与组成
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% G- Q% n( e8 b d1 R因为VFA的去除程度可以直接反映出反应器运行的状况，在正常情况下，底物由酸化菌转化为VFA，VFA可被甲烷菌转化甲烷，因此甲烷菌活跃时，出水VFA浓度较低，当出水VFA浓度低于3mmol/l（或200mg乙酸/L）时，反应器运行状态最为良好。
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% Z8 P$ F2 d6 H8 m4 P5 f3.4 营养物与微量元素
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主要营养物氮、磷、钾和硫等以及其他的生长必须的微量元素。例如（Fe、Ni、Co）应当满足微生物生长的需要。一般N和P的要求大约为CODBD：N：P=（350~500）：5：1，但由于发酵产酸菌的生长速率大大高于甲烷菌，因此较为精确的估算应当是CODBD：N：P：S=（50/Y）：5：1，其中Y为细胞产率，对于发酵产酸菌Y=0.15；对于产甲烷菌Y=0.03,此外,甲烷菌细胞组成中有较高浓度的铁、镍和钴。! ?7 z# k1 V( N/ P
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3.5 毒物
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毒性化合物应当低于抑制浓度或应给于污泥足够的驯化时间。如：氨氮、无机硫化物、盐类、重金属、非极性有机化合物（挥发性脂肪酸）等，在运行中都要根据监测结果进行判断，及时调整处理。
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4、UASB初次启动过程的注意事项3 \8 u" ` e6 i
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4．1 对初期启动UASB目标要明确. ]" u5 U3 f) h
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对UASB（第一阶段）启动初期，不要追求反应器的处理效率和出水质量。初期的目标是使反应器逐渐进入工作状态。是使菌种由休眠状态恢复、活化的过程。在这一过程中，当菌种从休眠状态中恢复到营养细胞的状态后，它们还要经历对废水性质的适应。在整个驯化增殖过程中，而原种污泥中可能浓度较低甲烷菌增长速度相对于产酸菌要慢得多。因此在颗粒污泥出现前的这一段相当长。这一段不可能快，也不能有较大的负荷。
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4.2 当废水COD浓度低于2000毫克/升时，一般不需要稀释，可直接进液( P+ e s, |" S7 Y7 [
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当废水COD浓度高于2000毫克/升时，可采取出水回流方式，回流比一般在30%~50%之间。有效的回流可以降低进水浓度，增大进水量，促使处理设施水流分布均匀。
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! J7 p# \( I* B7 q$ H4.3 负荷增加的操作方法3 I3 M r" O# [0 i
' X: ~- j2 K& Q8 R# ~, {% n启动最初负荷可从0.1~2.0 kgCOD/m3.d开始，当降解的COD去除率达到80%后，再逐步增大负荷。负荷不应增加太快，只要略高于容积负荷0.1 kgCOD/m3.d即可。水力保留时间大于24小时。连续运行。直到有气体产生。5天后检查产气是否达到略高于0.1 M3/M3.d。如果5天后反应器产气量仍未达到这一数值，可以停止进水，3天后再恢复进液，直到产气量增加达到0.1 m3/m3.d。
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检查出水VFA，VFA过高，则表示反应器负荷相当于当时的菌种活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，则停止进水，直到反应器内VFA低于3mmol/l后，再继续以原浓度、原负荷进水，如果出水VFA低于3mmol/l，说明反应器运行良好。 w* D" d! s2 p9 n5 `
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4.4 增加负荷量
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增加负荷量可以通过增大进水量，或者降低进水稀释比的方法，负荷每次可提升20~30%，可以重复进行。每次操作所需时间长短不同，有时长达两周，有时仅需几天，要根据监测数据判断，直到达到设计负荷为止。4 V! e* {" u9 t; w
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负荷每次可提升20~30%，可以重复进行。每次操作所需时间长短不同，有时长达两周，有时仅需几天，要根据监测数据判断，直到达到设计负荷为止。7 Q# m% E) _6 t1 Z% i
" S8 c- S: t* N) a4.5 水力停留时间
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# F3 u$ f1 V- J. K% S水力停留时间对于厌氧工艺的影响是通过上升流速来表现的。一方面高的液体流速增加污水系统内进水区的扰动，因此增加了生物污泥与进水有机物之间的接触，有利于提高去除率。在采用传统的UASB系统的情况下，上升流速的平均值一般不超过0.5m/h。这是为保证颗粒污泥形成的重要条件之一。
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+ F# Q' h, x' }4.6 运行中始终保持VFA/ALK=0.3以下。
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% I* q3 `; C( z% Z+ r否则挥发性脂肪酸积累运行失败。, d/ D! F5 a0 h, ~% J6 ]5 n
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