UASB厭氧反應(yīng)器

-般的工業(yè)廢水溫度難以達(dá)到35℃,，需要加熱（尤其在冬季）。因此,，為節(jié)約加溫所需能量,，一方面要注意保溫（包括采取加大回流量等措施），盡可能防止反應(yīng)器熱量散失,，另一方而要充分發(fā)揮反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度較大的特點,，盡可能提高反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，減弱溫度對厭氧反應(yīng)的影響,。

沼氣要及時效地排出,。厭氧消化過程必定伴隨著沼氣的產(chǎn)生，沼氣對污泥可以起到攪拌和,，促進(jìn)污水與污泥的混合接觸,，這是其利的一面。同時,，沼氣的存在也會起到類似浮渣的,，沼氣向上溢出時將部分污泥帶到液面．導(dǎo)致浮渣的產(chǎn)生和出水中懸浮物含量增加及水質(zhì)變差。因此,，要設(shè)置氣體擋板和集氣罩,，將沼氣從厭氧消化裝置內(nèi)引出，在出水堰附近留足夠的沉淀區(qū),，以出水水質(zhì),。

污泥負(fù)荷要適當(dāng)。為保持厭氧消化過程三個階段的平衡,，使揮發(fā)性脂肪酸等中間產(chǎn)物的生成與消耗平衡,，防止酸積累導(dǎo)致pH值下降，進(jìn)水機負(fù)荷不宜過高,，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS•d),?？梢酝ㄟ^提高反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，在保持相對較低的污泥負(fù)荷條件下,，獲得較高的容積負(fù)荷,。一般來說，厭氧消化裝置的容積負(fù)荷都在5kg CODcr/(m3•d)以上,，甚高達(dá)50kg CODcr/( m3•d),。

厭氧生物反應(yīng)器的

(1)氧化還原電位：利用測定氧化還原電位的方法判定厭氧反應(yīng)器內(nèi)的多個氧化還原組分系統(tǒng)是否平衡狀態(tài)，雖然這種方法可靠性較差,，但由于氧化還原電位測定簡單,，和其他監(jiān)測指結(jié)合起來，一定的指導(dǎo)意義,。

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應(yīng)器機負(fù)荷過正常范圍,，在其他運行參數(shù)發(fā)生變化之前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會立即升高,。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應(yīng)器負(fù)荷引起運行異常的靈敏而可靠的警示指,。

(3)揮發(fā)性酸VFA:揮發(fā)性酸的異常升高是厭氧反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷菌代謝受到抑制的較效指。

(5)甲硫醇：甲硫醇?xì)馕?，即使含很低,，人們也能憑嗅覺感覺出來。甲硫醇含量突然增加（氣味突然出現(xiàn)或加大）往往表明進(jìn)水中氯代烴類毒物質(zhì)含量突然增加,。

(6)一氧化碳CO: CO的產(chǎn)生與甲烷的產(chǎn)生密切相關(guān),，CO難溶于水，可以實現(xiàn)在線監(jiān)測,。氣相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度良好的相關(guān)性,，CO的含量變化與重金屬和由機毒性所引起的抑制也關(guān)系。

4．厭氧生物反應(yīng)器維持率的基本條件

(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進(jìn)行,，反應(yīng)器中的pH值必須在6.5～8.2之間,。

(2)充足的常規(guī)營養(yǎng)：反應(yīng)器內(nèi)氮的濃度必須在40～70mg/L范圍內(nèi)才能滿足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要,。甲烷菌對硫化物和磷專性需要,，必須在反應(yīng)器內(nèi)其含量，時需要向進(jìn)水中投加磷肥和硫酸鹽,。

厭氧消化的發(fā)酵條件控制

營養(yǎng)與環(huán)境條件

厭氧要求機物濃度較高,，一般大于1000mg/L以上。所以厭氧適于處理高濃度機廢水和污泥處理,。和好氧生物處理一樣，厭氧處理也要求供給面的營養(yǎng),，但好氧細(xì)菌增殖快,，機物50~60%用于細(xì)菌增殖,，故對N、P要求高;而厭氧增殖慢,，BOD5~10%用于合成菌體,，對N、P要求低,。

COD∶N∶P=200∶5∶1或C∶N=12~16

(好氧COD∶N∶P=100∶5∶1)

厭氧過程對環(huán)境條件要求比較嚴(yán)格:

Ⅰ,、氧化還原電位(φE)與溫度

氧的溶入和氧化態(tài)、氧化劑的存在:Fe3+,、Cr2O72-,、NO3-、SO42-,、PO43-,、H+會使體系中電位升高，對厭氧消化不利,。

高溫消化--500~600mv,，50~55℃

中溫消化--300~380mv，30~38℃

產(chǎn)酸菌對氧還-還電位要求不甚嚴(yán)格+100~-100mv

產(chǎn)甲烷菌對氧還-還電位要求嚴(yán)格<-350mv

Ⅱ,、pH及堿度

pH主要取決于三個生化階段的平衡狀態(tài),，原液本身的pH和發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)生的CO2分壓(20.3~40.5kpa)，正常發(fā)酵pH=7.2~7.4,，機負(fù)荷太大,，水解和酸化過程的生化速率大大過產(chǎn)氣速率。將導(dǎo)致水解產(chǎn)物機酸的積累使pH下降,，抑制甲烷菌的機能,，使氣化速率銳減，所以原液pH=6~8,，發(fā)酵過程機酸濃度不過3000mg/L為佳(以乙酸計),。

HCO3-及NH3是形成厭氧處理系統(tǒng)堿度的主要原因，高的堿度具較強的緩沖能力,，一般要求堿度2000mg/L以上,，NH3濃度50~200mg/L為佳。

Ⅲ,、毒物--凡對厭氧處理過程起抑制和毒害的物質(zhì)都可稱為毒物,，機酸濃度不應(yīng)使消化液pH<6.8;不應(yīng)高于1500mg/L，其它陰離子濃度參見 P148表9-2,。

折疊工藝操作條件

Ⅰ,、生物量--大小以污泥濃度表示，一般介于10~30gvss/L之間，為防止反應(yīng)器中污泥流失,，可采用裝入填料介質(zhì)使細(xì)菌附著掛膜,，調(diào)節(jié)水流速度或污泥回流量。

Ⅱ,、負(fù)荷率--表示消化裝置處理能力的一個參數(shù),，負(fù)荷率三種表示方法:

①容積負(fù)荷率--反應(yīng)器單位效容積在單位時間內(nèi)接納的機物量kg/m3•d。

②污泥負(fù)荷率--反應(yīng)器內(nèi)單位重的污泥在單位時間內(nèi)接納的機物量kg/kg•d,。

③投配率--每天向單位效容積投加的材料的體積m3/m3•d,。

投配率的倒數(shù)為平均停留時間或消化時間，單位為d(天),，投配率池可用百分率表示,。

負(fù)荷率的影響:

①當(dāng)機物負(fù)荷率很高時，營養(yǎng)充分,，代謝產(chǎn)物機酸產(chǎn)量很大,，過甲烷菌的吸收利用能力，機酸積累pH下降,，是低效不穩(wěn)定狀態(tài),。

②負(fù)荷率適中，產(chǎn)酸細(xì)菌代謝產(chǎn)物中的機物(機酸)基本上能被甲烷菌及時利用,，并轉(zhuǎn)化為沼氣,，殘存機酸量為幾百毫克/升。pH=7~7.5,，呈弱堿性,，是穩(wěn)定發(fā)酵狀態(tài)。

③當(dāng)機負(fù)荷率小,，供給養(yǎng)料不足,，產(chǎn)酸量偏少，pH>7.5是堿性發(fā)酵狀態(tài),，是低效發(fā)酵狀態(tài),。

發(fā)酵或酸化階段

發(fā)酵可定義為機物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性機物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物,，因此這一過程也稱為酸化,。

在這一階段，上述小分子的化合物發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外,。發(fā)酵細(xì)菌大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌,，但通常約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制,。這一階段的主要產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸,、醇類,、乳酸、二氧化碳,、氫氣,、氨、硫化氫等,，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群,。與此同時,，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此,，未酸化廢水厭氧處理時產(chǎn)生更多的剩余污泥,。

在厭氧降解過程中，酸化細(xì)菌對酸的耐受力必須加以考慮,。酸化過程pH下降到4時能可以進(jìn)行,。但是產(chǎn)甲烷過程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會減少甲烷的生成和氫的消耗,，并進(jìn)一步引起酸化末端產(chǎn)物組成的改變,。

這一階段，乙酸,、氫氣,、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷,、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì),。

甲烷細(xì)菌將乙酸、乙酸鹽,、二氧化碳和氫氣等轉(zhuǎn)化為甲烷的過程兩種不同的產(chǎn)甲烷菌完成,，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷,，前者約占總量的1/3,，后者約占2/3。

主要的產(chǎn)甲烷過程反應(yīng)：

CH3COO-+H2O－>CH4+HCO3- ΔG’0=-31.0KJ/MOL

HCO3-+H++4H2－>CH4+3H2O ΔG’0=-135.6KJ/MOL

4CH3OH－>3CH4+CO2+2H2O ΔG’0=-312KJ/MOL

4HCOO-+2H+－>CH4+CO2+2HCO3- ΔG’0=-32.9KJ/MOL

在甲烷的形成過程中,，主要的中間產(chǎn)物是甲基輔酶M（CH3-S-CH2-SO3-）,。

需要指出的是：一些書把厭氧消化過程分為三個階段，把*,、二階段合成為一個階段,，稱為水解酸化階段。在這里我們則認(rèn)為分為四個階段能更清楚反應(yīng)厭氧消化過程,。

厭氧污水處理工藝的基建投資一般情況下比氧化溝和 SBR 工藝高,，但隨著規(guī)模的增大,，氧化溝和 SBR 的基建費也成倍增加，而常規(guī)活性污泥法的投資則以較小的比例增加,，兩者的差距越來越小,。當(dāng)污水達(dá)到一定規(guī)模后，常規(guī)活性污泥法的投資比氧化溝與 SBR 還省,，所以,，污水規(guī)模越大，常規(guī)活性污泥法的就越大,。常規(guī)活性污泥法,、A/O和A2/O法的主要缺特點是處理單元多，操作管理復(fù)雜,，別是污泥厭氧消化要求高水平的管理,，消化過程產(chǎn)生的沼氣是可燃易爆氣體，更要求安操作,，這些都增加了管理的難度,。但由于大型污水背靠大城市，技術(shù)力量強,，管理水平較高,，能滿足這種要求，因而常規(guī)活性污泥法的缺特點不會成為限制使用的因素,。

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