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鞍山市UASB厌氧反应器

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厌氧反应器三个重要参数

1、碱度(ALK)

    厌氧处理系统中，较强的酸碱缓冲体系能够降系统pH的变化幅度，而与酸碱平衡关的共轭酸碱对括：H2CO3/HCO3-、HCO3-/CO32-、NH4+/NH3、H2S/HS-、HS-/S2-和HAc/Ac-等。当废水中的pH发生变化时，这些酸碱对的浓度也会发生相应的变化。

    理论上，总碱度将括水中的[HS-]、[CO32-]、[NH3]、[HCO3-]、[Ac-]、[OH-]和[S2-]等，常称之为“挥发性酸碱度”，也称“VFA”，因为一般厌氧体系的pH值为6.0~8.0，上述致碱物质中的[OH-]和[S2-]的浓度会相对较小，可以忽略不计。

    废水中足够的碱度时，能够通过控制反应器的pH来监控VFA的积累，只在厌氧体系中足够的碳酸氢盐碱度才能稳定的pH值环境。PAQUES认为：水解酸化池的出水碱度必须保持至少在600~900mg/L(该数值为限，在高浓度废水中，碱度要高出此许多)，这样可防止当挥发性脂肪酸积累的情况下反应器的pH值骤然下降。

2、酸化度(VFA/COD)

    在厌氧工艺的研究中，将酸化度(VFA/COD)作为废水酸化程度的指标，但查阅相应的厌氧处理技术资料后发现，明确提出将酸化度(VFA/COD)作为厌氧反应器进水的一项重要水质指标的并不多。穆军等将挥发酸产率(VFA/COD)作为废水处理中的一个重要性质，研究了蔗糖-蛋白胨人工配水的酸化过程，在此基础上提出和定义了废水可酸化性和酸化度的概念，并构建了废水厌氧酸化过程的评判规准。

    部分学者认为机废水完预酸化对厌氧反应是害的，因为预酸化出水中含细小的发酵产酸菌污泥，这些污泥会置出反应器中的部分产甲烷菌，使产甲烷菌过多流失，使污泥增长速度变慢，严重时会导致反应器“酸化”。所以，建议在厌氧处理前采用轻微的预酸化，酸化率为20~40%，时甚至更就可以达到要求。

    PAQUES认为：厌氧反应器进水COD达到至少30%的预酸化度是必要的，这能够使反应器内部的酸化菌和产甲烷菌达到良好的混合比率。而预酸化程度过(<30%)或过高(>50%)都会改变这些细菌的种群比例，从而影响颗粒污泥的结构。一般情况下，可以通过延长预处理系统中的调节池或预酸化池的水力停留停留时间或添加碱性药剂提高pH值以达到较高的预酸化度。

 3、VFA/ALK

    VFA表示厌氧处理系统内的挥发性机酸的含量，ALK则表示厌氧处理系统内的碱度。厌氧消化系统正常运行时，VFA一般在50~2500mg/L之间，ALK一般在1000~5000mg/L(以CaCO3计)之间，必须维持碱度和挥发性机酸浓度之间的平衡，才能保持消化液pH值在6.5~7.5的范围内。

    VFA/ALK反映了厌氧处理系统内的中间代谢产物的积累程度，正常运行的厌氧处理装置的VFA/ALK一般在0.3以下。如果VFA/ALK突然升高，往往表明中间代谢产物不能被甲烷分解利用，即系统已经出现异常，需要采取措施进行解决。

    如果VFA/ALK刚刚过0.3，在一定时间内，还不不会导致pH下降，还时间分析造成VFA/ALK升高的原因以进行控制；如果VFA/ALK过0.5，沼气中CO2含量开始升高，如果不采取措施控制，会很快导致pH下降，使甲烷菌的活动受到抑制；如果VFA/ALK过0.8，厌氧反应器内pH开始下降，沼气中甲烷的含量往往只42%~45%，沼气不能燃烧；如果pH持续下降到5以下，甲烷菌将部失去活性，需要重新培养厌氧污泥。

鞍山市UASB厌氧反应器

UASB反应器的详细设计

1) 反应器的体积和高度

    采用水力停留时间进行设计时，体积(V)按公式(1)或(2)计算。反应器高度的原则是设计、运行和上综合考虑的结果。从设计、运行方面考虑：高度会影响上升流速，高流速增加系统扰动和污泥与进水之间的接触。但流速过高会引起污泥流失，为保持足够多的污泥，上升流速不能过一定的限值，从而使反应器的高度受到限制；高度与CO2溶解度关，反应器越高溶解的CO2浓度越高，因此，pH值越。如pH值于值，会危害系统的效率。从上考虑: 土方工程随池深增加而增加，但占地面积则相反；考虑当地的气候和地形条件，一般将反应器建造在半地下减少建筑和保温。较的反应器高度(深度)一般是在4到6m之间，并且在大多数情况下这也是系统的运行范围。

2) 反应器的升流速度

    对于UASB反应器还其他的流速关系(图2)。对于日平均上升流速的值见表3，应该注意对短时间(如2～6h)的高峰值是可以承受的(即暂时的高峰流量可以接收)。表3 UASB和EGSB允许上升流速(平均日流量) Vr＝0.25~3.0m/h

3) 反应器的截面积和反应器的长、宽(或直径)

     在确定反应器的容积和高度(H)之后，可确定反应器的截面积(A)。从而确定反应器的长和宽，在同样的面积下正方形池的周长比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面积为600m2的反应器为例，30×20m的反应器与15m×40m的反应器周长相差10%，这意味着建筑要增加10%。但从布水均匀性考虑，矩形在长/宽比较大较为合适。从布水均匀性和性考虑，矩形池在长/宽比在2:1以下较为合适。长/宽比在4:1时增加十分突出。圆形反应器在同样的面积下，其周长比正方形的少12%。但这一特点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用壁。对于采用公共壁的矩形反应器，池型的长宽比对造也较大的影响。如果不考虑其他因素，这是一个在设计中需要优化的参数。

4) 单元反应器大体积和分格化的反应器

    在UASB反应器的设计中，采用分格化对运行操作是益的。先，分格化的单元尺寸不会过大，可避免体积过大带来的布水均匀性等问题；同时多个反应器对系统的启动也是益的，可先启动一个反应器，再用这个反应器的污泥去接种其他反应器；另外，利于维护和检修，可放空一个反应器进行检修，而不影响系统的运行。从目前实践看大的单体UASB反应器可为1000-2000m3。

5) 单元反应器的系列化

    单元的规准化根据三相分离器尺寸进行，三相分离器的型式趋向于多层箱体的设备化结构。以2×5m的三相分离器为例，原则上讲多种配合形式。但从规准化和系列化考虑，要求具通用性和简单性。所以，池子宽度是以5m为模数，长度方向是以2m为模数。布置单元尺寸的方式可分成单池单个分离器和单池两个分离器的形式。原则上如果采用管道或渠道布水，池子的长度是不受限制。如前所述，由于长宽比涉及到反应器的性，所以要结合池子组数考虑适当的长宽比。对宽度为10m的单个反应器，2:1的长宽比的反应器可达到2000m3的池容。对更大的反应器，如果需要也可采用双池共用壁的型式。

    USAB系统原理是在形成沉降性能良好的污泥絮体的基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统，使气体、液体和固体得到分离，形成和保持沉淀性能良好的污泥（颗粒或者絮状污泥），是USAB系统良好运行的根本特点。  

UASB反应器启动运行的四个阶段：

阶段：启动前的准备： 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。 

二阶段：UASB启动运行初始阶段：

1选用接种污泥： a选用颗粒污泥或污水污泥消化池的消化污泥接种。

b选用同类废水同一温度范围的（中温污泥）种污泥。

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    

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。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。

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太多的砂子。 32接种污泥的方法：接种污泥量、接种污泥的浓度 a方法：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反应池各布泥特点 b接种污泥量：接种污泥量为UASB反应器的效容积的30%到50%，，一般为30%。接种污泥的填充量不过UASB反应器的效容积的60%。 c接种污泥的浓度：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。

3．接种污泥时的水质： a配制浓度的废水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COD浓度为1000毫克/升，然后逐步提高机负荷直到可降解的COD去除率达到80%为止。 b当进水COD浓时，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。