流式厭氧汙泥床反應器(UASB)

流式厭氧汙泥床反應器(UASB)

上流式厭氧汙泥床

反應器(UASB)調試經驗分享

1、UASB反應器的反應原理

UASB反應器可分為兩個區域,反應區和氣、液、固三相分離區。在反應區下部,是由沉澱性能良好的汙泥(顆粒汙泥或絮狀汙泥),形成厭氧汙泥床。

當廢水由反應器底部進入反應器後,由於水的向上流動和產生的大量氣體上升形成了良好的自然攪拌作用,並使一部分汙泥在反應區的汙泥床上方形成相對稀薄的汙泥懸浮層。

懸浮液進入分離區後,氣體首先進入集氣室被分離,含有懸浮液的廢水進入分離區的沉降室,由於氣體已被分離,在沉降室擾動很小,汙泥在此沉降,由斜麵返回反應區。

2、 UASB反應器運行的三個重要前提:

2.1 反應器內形成沉澱性能良好的顆粒汙泥或絮狀汙泥。

2.2 由於產氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用。

2.3 合理的三相分離器使沉澱性能良好汙泥能保留在反應區內。

3、UASB反應器啟動運行的四個階段:

3.1 第一階段:啟動前的準備:

UASB投入運行前必須進行充分實驗和氣密性實驗,充分實驗要求無漏水現象。氣密性實驗要求池內加壓到350mm水柱,穩定15分鍾後,壓力降小於10mm水柱。而且在厭氧汙泥培養和馴化之前使用氮氣吹掃。

3.2 第二階段:UASB啟動運行初始階段:

3.2.1 選用接種汙泥:

(1)選用顆粒汙泥或汙水廠汙泥消化池的消化汙泥接種。

(2)選用同類廢水同一溫度範圍的(中溫汙泥)種汙泥。

(3)添加部分顆粒汙泥或破碎的顆粒汙泥,也可提高顆粒化過程

(4)也可以從市政下水道及汙水集積處等處於厭氧環境下的淤汙泥。甚至還可以使用好氧活性汙泥法的剩餘汙泥進行轉性培養,但培養時間相當長。

(5)牛糞和各類糞肥也可以用於接種汙泥,但各類汙泥中均不應當有太多的砂子。

3.2.2 接種汙泥的方法:接種汙泥量、接種汙泥的濃度

(1)方法:將含固80%的接種汙泥加水攪拌後,用汙泥泵均勻的輸入到UASB反應池各布泥點

(2)接種汙泥量:接種汙泥量為UASB反應器的有效容積的30%到50%,最少15%,一般為30%。接種汙泥的填充量不超過UASB反應器的有效容積的60%。

(3)接種汙泥的濃度:初啟動時,稠型汙泥的接種量為20到30kg VSS/m3,濃度小於40 kg TSS/m3的稀消化汙泥接種量可以略小些。

3.2.3 接種汙泥時的水質:

(1)配製低濃度的廢水有利於顆粒汙泥的形成,但濃度也應當足夠維持良好的細菌生長條件,因此,初始配水最低COD濃度為1000毫克/升,然後逐步提高有機負荷直到可降解的COD去除率達到80%為止。

(2)當進水COD濃度高時,可采用出水循環或稀釋水進水,出水循環回流比為30到50%,調節到適宜的COD濃度值。

3.2.4 第二階段(初始運行階段)(估計45天)

初始階段是指反應器負荷低於2kgCOD/m3·d的運行階段,此階段反應器的負荷由0.1kgCOD/m3·d開始,內循環一個周期後,逐步分多次提升到2kgCOD/m3·d。

提升COD濃度標準為:當可生物降解的COD去除率達到80%後方可提高,直到達2kgCOD/m3·d為初始階段。

在這段運行中,有少量的非常細小的分散汙泥帶出,其主要原因是水的上流速度和逐漸產生的少量沼氣

初始運行階段,每日測定進,出水流量、PH、COD、ALK、VFA、SS等項目,經測定結果判斷,若出水VFA<3mmol/l,VFA/ALK=0.3以下,表示UASB係統運行正常。

3.2.5 第三階段:(預計45天)反應器的有機負荷由2kgCOD/m3·d到4.9kgCOD/m3·d的運行階段。

此階段的反應負荷由2kgCOD/m3·d開始,每次0.1kgCOD/m3·d有機負荷提升,也可以每次負荷增加20%,每次操作所需時間長短不同,有時可長達兩周,有時僅幾天,經過多次重複操作可達到設計指標。

但提升有機負荷的標準與監測項目判斷運行正常的方法同初始運行階段。

在這段運行中,由於提升水量大,COD濃度高,產氣量和上流速度的增加引起汙泥膨脹,汙泥量帶出量多,大多為細小非分散的汙泥或部分絮狀汙泥。這種汙泥的帶出,有利於顆粒化汙泥的形成。

3.2.6 第四階段:(30天)

這一階段是指反應器的有機負荷達到設計指標4.9kgCOD/m3·d,以後的穩定運行階段。在這段的運行中,PH值、溫度、有機負荷、VFA、ALK等各項操作參數嚴格控製,逐步形成顆粒汙泥。

注:

(1)自初始階段開始,每日監測項目一次,進、出水PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。

(2)根據監測結果進行分析、判斷、及時調整進水量、濃度、保持穩定運行。

4、 UASB反應器調試運行控製工藝參數

4.1 反應溫度:

35±2℃,指反應器內反應液的溫度,高出細菌的生長溫度的上限,將導致細菌死亡。當溫度下降並低於溫度範圍的下限時,從整體上講,細菌不會死亡,而隻是逐漸停止或減弱代謝活動,菌種處於休眠狀態。

4.2 PH值:

PH值範圍為6.8~7.8,最佳PH值範圍為6.8~7.2。PH值範圍是指UASB反應器內反應區的PH,而不是進液的PH。因為廢水進入反應器內,生物化學過程和稀釋作用可以迅速改變進液的PH值。對PH值改變最大的影響因素是酸的形成,特別是乙酸的形成。

因此含有大量溶解性碳水化合物(如糖、澱粉)等廢水進入反應器後PH將迅速降低。而乙酸化的廢水進入反應器後PH將上升。對於含大量蛋白質或氨基酸的廢水,由於氨的形成,PH會略有上升。對不同的廢水可選擇不同的進液PH值。

4.3 出水VFA的濃度與組成

因為VFA的去除程度可以直接反映出反應器運行的狀況,在正常情況下,底物由酸化菌轉化為VFA,VFA可被甲烷菌轉化甲烷,因此甲烷菌活躍時,出水VFA濃度較低,當出水VFA濃度低於3mmol/l(或200mg乙酸/L)時,反應器運行狀態最為良好。

4.4 營養物與微量元素

主要營養物氮、磷、鉀和硫等以及其他的生長必須的微量元素。例如(Fe、Ni、Co)應當滿足微生物生長的需要。一般N和P的要求大約為CODBD:N:P=(350~500):5:1,但由於發酵產酸菌的生長速率大大高於甲烷菌,因此較為精確的估算應當是CODBD:N:P:S=(50/Y):5:1,其中Y為細胞產率,對於發酵產酸菌Y=0.15;對於產甲烷菌Y=0.03,此外甲烷菌細胞組成中有較高濃度的鐵、鎳和鈷。

4.5 毒物:

毒性化合物應當低於抑製濃度或應給於汙泥足夠的馴化時間。如:氨氮、無機硫化物、鹽類、重金屬、非極性有機化合物(揮發性脂肪酸)等,在運行中都要根據監測結果進行判斷,及時調整處理。

5、UASB初次啟動過程的注意事項

5.1 對初期啟動UASB目標要明確。

對UASB(第一階段)啟動初期,不要追求反應器的處理效率和出水質量。初期的目標是使反應器逐漸進入“工作”狀態。是使菌種由休眠狀態恢複、活化的過程。在這一過程中,當菌種從休眠狀態中恢複到營養細胞的狀態後,它們還要經曆對廢水性質的適應。

在整個馴化增殖過程中,而原種汙泥中可能濃度較低甲烷菌增長速度相對於產酸菌要慢得多。因此在顆粒汙泥出現前的這一段相當長。這一段不可能快,也不能有較大的負荷。

5.2 當廢水COD濃度低於2000毫克/升時,一般不需要稀釋,可直接進液。

當廢水COD濃度高於2000毫克/升時,可采取出水回流方式,回流比一般在30%~50%之間。有效的回流可以降低進水濃度,增大進水量,促使處理設施水流分布均勻。

5.3 負荷增加的操作方法:

啟動最初負荷可從0.1~2.0 kgCOD/m3·d開始,當降解的COD去除率達到80%後,再逐步增大負荷。負荷不應增加太快,隻要略高於容積負荷0.1 kgCOD/m3·d即可。水力保留時間大於24小時。連續運行。直到有氣體產生。

5天後檢查產氣是否達到略高於0.1 M3/M3·d。如果5天後反應器產氣量仍未達到這一數值,可以停止進水,3天後再恢複進液,直到產氣量增加達到0.1 m3/m3·d。

檢查出水FA,VFA過高,則表示反應器負荷相當於當時的菌種活力偏高。出水VFA若高於8mmol/l,則停止進水,直到反應器內VFA低於3mmol/l後,再繼續以原濃度、原負荷進水,如果出水VFA低於3mmol/l,說明反應器運行良好。

5.4 增加負荷量:

增加負荷量可以通過增大進水量,或者降低進水稀釋比的方法,負荷每次可提升20~30%,可以重複進行。每次操作所需時間長短不同,有時長達兩周,有時僅需幾天,要根據監測數據判斷,直到達到設計負荷為止

5.5 水力停留時間:

水力停留時間對於厭氧工藝的影響是通過上升流速來表現的。一方麵高的液體流速增加汙水係統內進水區的擾動,因此增加了生物汙泥與進水有機物之間的接觸,有利於提高去除率

在采用傳統的UASB係統的情況下,上升流速的平均值一般不超過0.5m/h。這是為保證顆粒汙泥形成的重要條件之一

5.6 運行中始終保持VFA/ALK=0.3以下。否則揮發性脂肪酸積累運行失敗。

上流式厭氧汙泥床

反應器(UASB)調試經驗分享

1、UASB反應器的反應原理

UASB反應器可分為兩個區域,反應區和氣、液、固三相分離區。在反應區下部,是由沉澱性能良好的汙泥(顆粒汙泥或絮狀汙泥),形成厭氧汙泥床 

當廢水由反應器底部進入反應器後,由於水的向上流動和產生的大量氣體上升形成了良好的自然攪拌作用,並使一部分汙泥在反應區的汙泥床上方形成相對稀薄的汙泥懸浮層。

懸浮液進入分離區後,氣體首先進入集氣室被分離,含有懸浮液的廢水進入分離區的沉降室,由於氣體已被分離,在沉降室擾動很小,汙泥在此沉降,由斜麵返回反應區。

2、 UASB反應器運行的三個重要前提:

 

2.1 反應器內形成沉澱性能良好的顆粒汙泥或絮狀汙泥。

2.2 由於產氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用。

2.3 合理的三相分離器使沉澱性能良好汙泥能保留在反應區內。

3、UASB反應器啟動運行的四個階段:

3.1 第一階段:啟動前的準備:

UASB投入運行前必須進行充分實驗和氣密性實驗,充分實驗要求無漏水現象。氣密性實驗要求池內加壓到350mm水柱,穩定15分鍾後,壓力降小於10mm水柱。而且在厭氧汙泥培養和馴化之前使用氮氣吹掃。

3.2 第二階段:UASB啟動運行初始階段:

3.2.1 選用接種汙泥:

(1)選用顆粒汙泥或汙水廠汙泥消化池的消化汙泥接種。

(2)選用同類廢水同一溫度範圍的(中溫汙泥)種汙泥。

(3)添加部分顆粒汙泥或破碎的顆粒汙泥,也可提高顆粒化過程

(4)也可以從市政下水道及汙水集積處等處於厭氧環境下的淤汙泥。甚至還可以使用好氧活性汙泥法的剩餘汙泥進行轉性培養,但培養時間相當長。

(5)牛糞和各類糞肥也可以用於接種汙泥,但各類汙泥中均不應當有太多的砂子。

3.2.2 接種汙泥的方法:接種汙泥量、接種汙泥的濃度

(1)方法:將含固80%的接種汙泥加水攪拌後,用汙泥泵均勻的輸入到UASB反應池各布泥點

(2)接種汙泥量:接種汙泥量為UASB反應器的有效容積的30%到50%,最少15%,一般為30%。接種汙泥的填充量不超過UASB反應器的有效容積的60%。

(3)接種汙泥的濃度:初啟動時,稠型汙泥的接種量為20到30kg VSS/m3,濃度小於40 kg TSS/m3的稀消化汙泥接種量可以略小些。

3.2.3 接種汙泥時的水質:

(1)配製低濃度的廢水有利於顆粒汙泥的形成,但濃度也應當足夠維持良好的細菌生長條件,因此,初始配水最低COD濃度為1000毫克/升,然後逐步提高有機負荷直到可降解的COD去除率達到80%為止。

(2)當進水COD濃度高時,可采用出水循環或稀釋水進水,出水循環回流比為30到50%,調節到適宜的COD濃度值。

3.2.4 第二階段(初始運行階段)(估計45天)

初始階段是指反應器負荷低於2kgCOD/m3·d的運行階段,此階段反應器的負荷由0.1kgCOD/m3·d開始,內循環一個周期後,逐步分多次提升到2kgCOD/m3·d。

提升COD濃度標準為:當可生物降解的COD去除率達到80%後方可提高,直到達2kgCOD/m3·d為初始階段。

在這段運行中,有少量的非常細小的分散汙泥帶出,其主要原因是水的上流速度和逐漸產生的少量沼氣

初始運行階段,每日測定進,出水流量、PH、COD、ALK、VFA、SS等項目,經測定結果判斷,若出水VFA<3mmol/l,VFA/ALK=0.3以下,表示UASB係統運行正常。

3.2.5 第三階段:(預計45天)反應器的有機負荷由2kgCOD/m3·d到4.9kgCOD/m3·d的運行階段。

此階段的反應負荷由2kgCOD/m3·d開始,每次0.1kgCOD/m3·d有機負荷提升,也可以每次負荷增加20%,每次操作所需時間長短不同,有時可長達兩周,有時僅幾天,經過多次重複操作可達到設計指標。

但有機負荷的標準與監測項目判斷運行正常的方法同初始運行階段。

在這段運行中,由於提升水量大,COD濃度高,產氣量和上流速度的增加引起汙泥膨脹,汙泥量帶出量多,大多為細小非分散的汙泥或部分絮狀汙泥。這種汙泥的帶出,有利於顆粒化汙泥的形成。

3.2.6 第四階段:(30天)

這一階段是指反應器的有機負荷達到設計指標4.9kgCOD/m3·d,以後的穩定運行階段。在這段的運行中,PH值、溫度、有機負荷、VFA、ALK等各項操作參數嚴格控製,逐步形成顆粒汙泥。

注:

(1)自初始階段開始,每日監測項目一次,進、出水PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。

(2)根據監測結果進行分析、判斷、及時調整進水量、濃度、保持穩定運行。

 

4、 UASB反應器調試運行控製工藝參數

4.1 反應溫度:

35±2℃,指反應器內反應液的溫度,高出細菌的生長溫度的上限,將導致細菌死亡。當溫度下降並低於溫度範圍的下限時,從整體上講,細菌不會死亡,而隻是逐漸停止或減弱代謝活動,菌種處於休眠狀態。


4.2 PH值:

PH值範圍為6.8~7.8,最佳PH值範圍為6.8~7.2。PH值範圍是指UASB反應器內反應區的PH,而不是進液的PH。因為廢水進入反應器內,生物化學過程和稀釋作用可以迅速改變進液的PH值。對PH值改變最大的影響因素是酸的形成,特別是乙酸的形成。

因此含有大量溶解性碳水化合物(如糖、澱粉)等廢水進入反應器後PH將迅速降低。而乙酸化的廢水進入反應器後PH將上升。對於含大量蛋白質或氨基酸的廢水,由於氨的形成,PH會略有上升。對不同的廢水可選擇不同的進液PH值。

4.3 出水VFA的濃度與組成

因為VFA的去除程度可以直接反映出反應器運行的狀況,在正常情況下,底物由酸化菌轉化為VFA,VFA可被甲烷菌轉化甲烷,因此甲烷菌活躍時,出水VFA濃度較低,出水VFA濃度低於3mmol/l(或200mg乙酸/L)時,反應器運行狀態最為良好。

4.4 營養物與微量元素

主要營養物氮、磷、鉀和硫等以及其他的生長必須的微量元素。例如(Fe、Ni、Co)應當滿足微生物生長的需要。一般N和P的要求大約為CODBD:N:P=(350~500):5:1,但由於發酵產酸菌的生長速率大大高於甲烷菌,因此較為精確的估算應當是CODBD:N:P:S=(50/Y):5:1,其中Y為細胞產率,對於發酵產酸菌Y=0.15;對於產甲烷菌Y=0.03,此外甲烷菌細胞組成中有較高濃度的鐵、鎳和鈷。

4.5 毒物:

毒性化合物應當低於抑製濃度或應給於汙泥足夠的馴化時間。如:氨氮、無機硫化物、鹽類、重金屬、非極性有機化合物(揮發性脂肪酸)等,在運行中都要根據監測結果進行判斷,及時調整處理。

5、UASB初次啟動過程的注意事項

5.1 對初期啟動UASB目標要明確。

對UASB(第一階段)啟動初期,不要追求反應器的處理效率和出水質量。初期的目標是使反應器逐漸進入“工作”狀態。是使菌種由休眠狀態恢複、活化的過程。在這一過程中,當菌種從休眠狀態中恢複到營養細胞的狀態後,它們還要經曆對廢水性質的適應。

在整個馴化增殖過程中,而原種汙泥中可能濃度較低甲烷菌增長速度相對於產酸菌要慢得多。因此在顆粒汙泥出現前的這一段相當長。這一段不可能快,也不能有較大的負荷。

5.2 當廢水COD濃度低於2000毫克/升時,一般不需要稀釋,可直接進液。

當廢水COD濃度高於2000毫克/升時,可采取出水回流方式,回流比一般在30%~50%之間。有效的回流可以降低進水濃度,增大進水量,促使處理設施水流分布均勻。 

5.3 負荷增加的操作方法:

啟動最初負荷可從0.1~2.0 kgCOD/m3·d開始,當降解的COD去除率達到80%後,再逐步增大負荷。負荷不應增加太快,隻要略高於容積負荷0.1 kgCOD/m3·d即可。水力保留時間大於24小時。連續運行。直到有氣體產生。

5天後檢查產氣是否達到略高於0.1 M3/M3·d。如果5天後反應器產氣量仍未達到這一數值,可以停止進水,3天後再恢複進液,直到產氣量增加達到0.1 m3/m3·d。

檢查出水VFA,VFA過高,則表示反應器負荷相當於當時的菌種活力偏高。出水VFA若高於8mmol/l,則停止進水,直到反應器內VFA低於3mmol/l後,再繼續以原濃度、原負荷進水,如果出水VFA低於3mmol/l,說明反應器運行良好。

5.4 增加負荷量:

增加負荷量可以通過增大進水量,或者降低進水稀釋比的方法,負荷每次可提升20~30%,可以重複進行。每次操作所需時間長短不同,有時長達兩周,有時僅需幾天,要根據監測數據判斷,直到達到設計負荷為止。

5.5 水力停留時間:

水力停留時間對於厭氧工藝的影響是通過上升流速來表現的。一方麵高的液體流速增加汙水係統內進水區的擾動,因此增加了生物汙泥與進水有機物之間的接觸,有利於提高去除率。

在采用傳統的UASB係統的情況下,上升流速的平均值一般不超過0.5m/h。這是為保證顆粒汙泥形成的重要條件之一。

5.6 運行中始終保持VFA/ALK=0.3以下。否則揮發性脂肪酸積累運行失敗

上一案例:廢水處理應用內循環(IC)厭氧反應器

下一案例:ag视讯平台客戶現場