發(fā)布日期：2020-11-11 
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對于一個新建的 UASB 反應(yīng)器，啟動過程主要是用未經(jīng)馴化的絮狀污泥對其進(jìn)行接種， 并經(jīng)過一定時間的啟動調(diào)試運(yùn)行，使反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計負(fù)荷并實現(xiàn)有機(jī)物的去除，通常這一過程會伴隨污泥顆?；膶崿F(xiàn)，因此也稱之為污泥顆?；?，污泥顆粒化是大多數(shù) UASB 反應(yīng)器啟動的目標(biāo)和啟動成功的標(biāo)志。
顆粒污泥的形成使 UASB 反應(yīng)器內(nèi)可以保留高濃度的厭氧污泥。絮狀污泥沉降性能較差，當(dāng)產(chǎn)氣量較高、廢水上升流速度略高時，絮狀污泥則容易被沖出反應(yīng)器。產(chǎn)氣與水流的剪切力也易于使絮狀污泥進(jìn)一步分散，這加劇了絮狀污泥的洗出。顆粒污泥有良好的沉降性能， 它能在很高的產(chǎn)氣量和高上升流速下保留在厭氧反應(yīng)器內(nèi)。因此，污泥的顆?；梢允?UASB 反應(yīng)器允許具備更高的有機(jī)容積負(fù)荷和水力負(fù)荷。
2、啟動時間
利用絮狀污泥作為接種物首次啟動 UASB 反應(yīng)器，在形成明顯的顆粒污泥床之前可能會需要幾個月的時間。
厭氧反應(yīng)器的啟動之所以需要較長的時間，除了甲烷菌生長速率較慢外，接種污泥低的比甲烷活性和在反應(yīng)器啟動初期相對高的污泥流失也是重要的影響因素。但是，當(dāng) UASB 正常運(yùn)行后反應(yīng)器內(nèi)可以產(chǎn)生大量的顆粒污泥，這些顆粒污泥可以在常溫下保存很長時間而不損失其活性，因此在停止運(yùn)行后的再次啟動可以迅速完成。
3、接種污泥
UASB 反應(yīng)器可采用絮狀污泥或顆粒污泥進(jìn)行啟動。接種污泥的數(shù)量和活性是影響反應(yīng)器成功啟動的重要因素。
一般絮狀接種污泥濃度控制在 30gVSS/L～40gVSS/L，顆粒污泥接種濃度控制在 20gVSS/L～30gVSS/L。
采用絮狀污泥接種時，為縮短啟動時間，可在污泥中添加少量破碎的顆粒污泥，促進(jìn)顆?；^程。添加少量的顆粒污泥至少有兩個優(yōu)點：一是顆粒污泥里含有大量活的甲烷微生物， 而絮狀污泥僅含大約 2％甲烷污泥(通過比活性估計)，添加少量顆粒污泥可使甲烷活性有較大的提高；二是通過將顆粒污泥破碎為大量小的顆粒碎片，顆粒碎片會作為新的顆粒污泥“前體”，為新的顆粒提供了大量生長核心。
采用顆粒污泥啟動允許有較大的接種量，啟動時間的長短很大程度上取決于顆粒污泥的來源，即顆粒污泥在原反應(yīng)器中的培養(yǎng)條件以及原來處理的廢水種類。新啟動的反應(yīng)器在選擇種泥時應(yīng)盡量使種泥的原處理廢水種類與擬處理的廢水種類一致，廢水種類與性質(zhì)越接近，馴化所需時間則越少，可大大縮短啟動時間。
在實踐中，有時難以得到從同一種廢水培養(yǎng)的顆粒污泥，但只要在啟動的第一星期將初始污泥負(fù)荷控制在最大污泥負(fù)荷能力的 50％ 之下也可順利啟動。
采用絮狀污泥和顆粒污泥啟動中，可能遇到的問題及解決方法可參考表 1。
表1 UASB 反應(yīng)器可能遇到的問題及解決方法一覽表
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問題 |
原因 |
解決 |
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1. 污泥生長不充分 |
a 微量或營養(yǎng)元素限制 b 進(jìn)水預(yù)酸化程度太高 c 污泥負(fù)荷太低 d 顆粒污泥流失(見 4，5) e 顆粒污泥解體(見 6)，懸浮污泥沖出 |
a 提高進(jìn)水中微量或營養(yǎng)元素濃度 b 減少預(yù)酸化的程度 c 增加反應(yīng)器負(fù)荷 |
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2. 甲烷菌能力不足(超負(fù)荷) |
a 反應(yīng)器內(nèi)沒有足夠的污泥 b 甲烷活性不足(見 3) |
a 提高污泥量降低負(fù)荷。污托邦采用外部接種，促進(jìn)污泥生長(見 1)，減少污泥流失(見 3－6) b 減少污泥負(fù)荷，增加污泥活性(見 3) |
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3. 甲烷菌活性不足 |
a 微量或營養(yǎng)元素缺乏 b 酸化菌大量生長 c 污泥床累積大量有機(jī)懸浮物 d 工藝溫度太低 e 進(jìn)水含有毒性物質(zhì)或抑制活性的物質(zhì)(見 6) |
a 增加營養(yǎng)或微量元素 b 增加污水的預(yù)酸化程度，污托邦減少負(fù)荷 c 降低進(jìn)水中懸浮物濃度 d 增加溫度 |
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4.顆粒流失 |
a 中空顆粒捕捉氣泡。污托邦不充分驅(qū)動力形成太大顆粒污泥: 低溫、低負(fù)荷、低進(jìn)水濃度下易形成大而中空的顆粒污泥 b 形成多層結(jié)構(gòu)捕捉氣體，顆粒有一層酸化菌 |
a 增加對顆粒的驅(qū)動力，減少顆粒的尺寸。 b 用更穩(wěn)定工藝條件，增加污水的預(yù)酸化程度 |
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5.污泥流失，形成膨脹污泥和蓬松的顆粒污泥 |
a 由于進(jìn)液中的懸浮產(chǎn)酸菌的作用，顆粒污泥結(jié)聚成團(tuán) b 大量懸浮或酸化菌附著顆粒表面 c 形成蓬松顆粒污泥，附著酸化菌生長迅速 |
a 去除進(jìn)水懸浮物質(zhì)，減少預(yù)酸化程度 b 增加預(yù)酸化程度，增加混合強(qiáng)度。 c 增加預(yù)酸化程度，降低污泥負(fù)荷。 |
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6. 顆粒污泥的解體 |
a “延遲”啟動問題 b 突然變化負(fù)荷率和/或進(jìn)水濃度 c 突然增加預(yù)酸化程度，污托邦使酸化菌呈“饑餓”狀態(tài) d (周期性的)暴露在毒性化合物的有害條件下 e 機(jī)械攪拌力太強(qiáng) f 由于不充足的選擇壓形成絮狀污泥 |
a 啟動策略(增加污泥負(fù)荷)選擇接種物 b 采用更加穩(wěn)定的工藝條件 c 采用更穩(wěn)定預(yù)酸化條件(啟動選擇其他接種污泥) d 有毒物去除或解毒，長馴化期，較大水力緩沖 e 防止太強(qiáng)的機(jī)械攪拌力，降低水流的剪切力 f 穩(wěn)定工藝條件。增加選擇壓(出水回流) |
4. 啟動過程
啟動中會洗出接種污泥中較輕的污泥，保存較重的污泥，以推動顆粒污泥在反應(yīng)器中的形成。啟動過程中應(yīng)注意以下幾點：
（1）UASB 反應(yīng)器的啟動負(fù)荷應(yīng)小于 1kgCOD/（m3·d），上升流速應(yīng)小于 0.2m/h，進(jìn)水 COD 濃度大于 5000mg/L 或有毒廢水應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)稀釋。
（2）應(yīng)逐步升溫（以每日升溫 2℃為宜）使 UASB 反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計的運(yùn)行溫度。
（3）當(dāng)出水 COD 去除率達(dá) 80%以上，或出水有機(jī)酸濃度低于 200mg/L～300mg/L 后，可逐步提高進(jìn)水容積負(fù)荷；
負(fù)荷的提高幅度一般在設(shè)計負(fù)荷的 20％～30％為宜，直至達(dá)到設(shè)計負(fù)荷和設(shè)計去除率。
（4）當(dāng)直接采用顆粒污泥啟動時，因采用的接種量較大，同時顆粒污泥的活性比其它種泥要高得多，啟動的初始負(fù)荷可提高至 3kgCOD/（m3·d）。
5. 環(huán)境因素
（1）常溫厭氧的溫度應(yīng)保持在 20℃～25℃，中溫厭氧應(yīng)保持在 30℃～35℃，高溫厭氧應(yīng)保持在 50℃～55℃。
（2） UASB 反應(yīng)器內(nèi) pH 值保持在 6.5～7.8 之間。
（3）適宜的營養(yǎng)，保持 COD：N：P=200：5：1。
（4）嚴(yán)格控制有毒物質(zhì)濃度，使其在允許濃度以下。
（5）厭氧反應(yīng)池中堿度（以 CaCO3 計）宜高于 2000mg/L，揮發(fā)性脂肪酸（VFA）宜控制在 2000mg/L 以內(nèi)，氧化還原電位（ORP）應(yīng)在+100mV～-400mV 之間。
（6） N、P、S 等營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素應(yīng)當(dāng)滿足微生物生長的需要。
啟動后厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)運(yùn)行，應(yīng)控制好各項工藝參數(shù)，保持厭氧系統(tǒng)的平衡性，使系統(tǒng)的設(shè)計負(fù)荷效率穩(wěn)定。
UASB 厭氧反應(yīng)器正常運(yùn)行控制的工藝條件如下：
（1）嚴(yán)禁進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷過高或過低、溫度驟升或驟降等情況發(fā)生。
（2） 厭氧反應(yīng)器污泥層應(yīng)維持在出水口下 0.5m～1.5m，污泥過多時，應(yīng)進(jìn)行排泥。
（3）采用熱交換器加熱時，應(yīng)每日測量熱交換器進(jìn)、出口的水溫。UASB 厭氧反應(yīng)器正常運(yùn)行經(jīng)常發(fā)生的異常現(xiàn)象及解決方法可參考表2。
表2 UASB 反應(yīng)器運(yùn)行時發(fā)生異常現(xiàn)象的原因及解決方法
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問題 |
原因 |
解決 |
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1.產(chǎn)氣量下降 |
a 接種污泥濃度過低，甲烷菌的底物不足b 污泥排量過大，破壞了甲烷菌和營養(yǎng)的平衡 c 反應(yīng)器溫度降低，污托邦可能是投配污泥過多或加熱設(shè)備發(fā)生故障 d 反應(yīng)器的容積太少 e 有機(jī)酸積累，堿度不足 |
a 提高接種污泥濃度 b 減少排泥量 c 減少投配量，檢查加溫設(shè)備，保持反應(yīng)器消化溫度 d 檢查沉砂池的沉砂效果，并及時排除浮渣與沉砂 e 減少投配量，繼續(xù)加熱，觀察池內(nèi)堿度變化，如不能改善，應(yīng)增加堿度，如投加 NaHCO3 等 |
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2.上清液水質(zhì)惡化 |
a 排泥量不夠b 固體負(fù)荷過大 |
a 增加排泥量 b 減少固體負(fù)荷 |
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3.沼氣的氣泡異常 a 連續(xù)噴出像啤酒開蓋后出現(xiàn)的氣泡，這是消化狀態(tài)嚴(yán)重惡化的征兆 b 大量氣泡劇烈噴出，但產(chǎn)氣量正常 c 不起泡 |
a 排泥量過大或有機(jī)物負(fù)荷過高 b 浮渣層過厚 c 污泥投加過量 |
a 減少或停止排泥，減少污泥投配 b 破碎浮渣層 c 可暫時減少或停止投加污泥 |
工業(yè)廢水處理因工廠停產(chǎn)檢修或因季節(jié)性生產(chǎn)等原因，厭氧反應(yīng)器可能會有停運(yùn)情況發(fā)生。這種停運(yùn)對厭氧消化系統(tǒng)的保持并無重大的影響，因為在不進(jìn)水運(yùn)行的條件下，厭氧污泥的活性可以保持一年或更長時間。
在停運(yùn)期間，宜使反應(yīng)器內(nèi)液體的溫度保持在 4℃～20℃。這是因為相對而言，在此溫度范圍內(nèi)保存的污泥，重新啟動只需較短時間就可以恢復(fù)到原有的性能。
此外，在停運(yùn)期間還應(yīng)繼續(xù)使反應(yīng)器的進(jìn)、出水口及導(dǎo)氣管口保持與大氣不直接溝通的厭氧狀態(tài)。
停運(yùn)后的再啟動，一般只需將系統(tǒng)的溫度增高，再按原來運(yùn)行中的平均負(fù)荷率進(jìn)水運(yùn)行， 在短時間內(nèi)就能夠達(dá)到停運(yùn)前的效能水平。
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