UASB厭氧反應(yīng)器
UASB內(nèi)污泥濃度與設(shè)備的機(jī)負(fù)荷率關(guān)。是處理制糖廢水試驗(yàn)時,，UASB內(nèi)污泥分布與負(fù)荷的關(guān)系,。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃,，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說明接近完混合型流態(tài),，反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的頒，當(dāng)機(jī)負(fù)荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯

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(diǎn),，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(jī)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(jī)負(fù)荷過正常范圍,，在其他運(yùn)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(yùn)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)馕叮词购艿?，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(shí)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)酸的積累使pH下降，抑制甲烷菌的機(jī)能,，使氣化速率銳減,，所以原液pH=6~8，發(fā)酵過程機(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)物負(fù)荷率很高時,，營養(yǎng)充分，代謝產(chǎn)物機(jī)酸產(chǎn)量很大,，過甲烷菌的吸收利用能力,，機(jī)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(jī)物(機(jī)酸)基本上能被甲烷菌及時利用，并轉(zhuǎn)化為沼氣,，殘存機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(hù)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(fèi)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(diǎn)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(qiáng)，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(diǎn)不會成為限制使用的因素。

UASB厭氧反應(yīng)器

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