UASB反应器的初次启动的探讨与研究

摘要：近年来UASB反应器在国内污水处理行业的应用已经相当广泛，特别是在处理酒精工业废水时，由于其可生化性较高，许多再建、新建项目多选用这种高效的厌氧生物反应器。本文跟据一工程实例分析在UASB反应器初次启动时所注意的一些要点。

关键词：酒精工业废水 UASB反应器 初次启动 COD VFA

工艺概述
某酒精企业污水处理场处理经由酒精蒸发工艺排出的二次蒸汽冷凝水及事故排放的部分离心清液两股废水。平均水量为405 m3/d，平均温度为50℃左右，pH值为3.6，原液COD约为8000mg/l ,SS为1600mg/l 。
废水经由酸化调节池进行水解酸化并加碱调整pH值＞6.0，再由耐酸液下泵送至UASB反应器。
UASB反应器为钢制矩形罐体，外形尺寸9m×13.6m×6m，有效容积750 m3。设计容积负荷(VLR)为4.3KgCOD/(m3·d)。
进液布水采用一管多孔配水方式。原液经反应器底部经4根布水管分配到各自的支管，并由支管下方等距布水孔射流到反应器底部的反射锥，此时与污泥床上的污泥充分接触并发生扰动。
由于采用多孔配水，考虑到布水管道末端容易出现死角及堵塞现象，故在反应器底部设有兼作放空用的排泥管两根。经两台排泥管道泵(Q＝25 m3/h、H＝30m、W＝4kw、一开一备)送入污泥压滤机。
UASB反应器内安装有玻璃钢材质预制的可供水、泥、气分离用的三相分离器，共分16组、三层，由碳钢为加固连接为一整体结构。属多级厌氧分离装置。
厌氧水由三相分离器出水堰溢流到集水槽后汇集到出水总管后重力流入好氧处理系统。
考虑到北方气候因素，在反应器罐体内距底部1.2m处设有一根蒸汽加热管线，在启动初期及冬季对反应器内部进行直接加热。
由集气室所产生的沼气首先由位于反应器顶部的4根支管收集后通过主管进入气液分离器，在进行气液分离后通过水封罐进入沼气柜。
沼气柜为浮罩式，设有限位器、排空阀、泄压阀、水封、溢流、蒸汽伴热及柜顶配重。沼气通过输送风机直接运送到锅炉回收利用。


初次启动
进料流量调整：
2001年3月初各装置安装完成后开始初次启动的准备工作，首先将酸化调节池注入清水，打开UASB底部人孔，进入反应器内后启动酸化调节池液下泵向UASB进水，逐一查看穿孔支管射流量是否均匀有无阻塞、死角，并通过阀门调整各支管流出水量基本一致。
进水流量调整非常关键，在很多同样布水条件的实例中，布水不均现象多有发生，这样会造成污泥床的形成不均衡，减小反应器的处理能力。


种泥的选择：
由于没有现成的颗粒污泥，就近选择采购了某生活污水厂的消化污泥(含水率80～85%)；另一部分采购自某酒精厂的厌氧絮状污泥(含水率85～90%)(二次启动)。


污泥接种：
将污泥投入搅拌罐注入工艺冷却水(30℃)稀释、搅拌，并经过充分筛滤处理后，经临时管线将污泥输送至反应器沉淀区流入罐底。当反应器填充量达到25％时，通入蒸汽升温，开始对污泥进行72h活化，使反应器罐体内温度恒定在37℃～41℃之间，活化过程中每24h进料一次，进料量为25m3/d(COD≤500 mg/l)，为防止污泥在活化过程中因沉淀分层，增设一回流管线利用两台排泥管道泵对污泥进行强制回流扰拌。


污泥驯化：
污泥驯化分为二个阶段进行：第一阶段为初始阶段，分反应器负荷＜1 KgCOD/m3·d。此阶段周期为70天。第二阶段为提高阶段，1KgCOD/m3·d＜反应器负荷＜3KgCOD/m3·d。此阶段周期为90天
初始阶段：反应器内温度控制在37～39℃之间。每日进料量保持在100 m3/d(COD≤1000 mg/l)左右控制进水PH值在6.0-6.5之间，当UASB反应器充满后，三相分离器溢流出水部分回流至调节池，这样既可以减少污泥洗出量，也可以节省碱投加量。
每天定时取厌氧进出水样，通过观测COD、VFA、pH值三项指标分析反应器内环境状态。保证反应器内COD＜600～800、VFA＜300、出水PH值控制在6.5～7.0之间为正常。根据化验结果调整进水水质水量，测出口水样COD、VFA、pH值，观察进料后反应器工作状态。回流4h以保证反应器内保持升流状态并且将部分较轻的污泥洗出。(由于被洗出的较轻污泥经过调节池又返回到UASB反应器从而在三相分离器溢流堰逐渐生成大量浮渣积累，影响了出水效果，由于本工程未设浮渣冲洗装置，采用人工冲洗，从而增加了操作难度。)
系统运行达到10天时，打开气液分离器底阀，发现已有少量沼气产生。
当系统运行20天后，出水COD降至100 mg/l左右，考虑进行增加进水能力试验，增大了负荷(当时反应器负荷实际为0.13 KgCOD/m3·d)，连续四天提高进料量达到150～200 m3/d，提高负荷(进水COD达到1500 mg/l～2500 mg/l)，观察出水VFA＞600，之后又连续进料两天，VFA最高达到800以上，反应器出水pH值＜5发生明显“酸化”；沼气产大量减少。七天生产指标如下(表1)。

日期 指标	第21天	第22天	第23天	第24天	第25天	第26天	第27天
进水水量m3/d	100	150	200	150	120	100	100
进水COD mg/l	1131	1538	1545	2355	967	1025	818
出水COD mg/l	122	233	437	488	628	788	825
出水VFA mg/l	157	222	357	456	878	875	935
进水PH值	6	6.2	6	6.3	6.8	6.7	6.5
出水PH值	7.1	6.9	6.2	5.9	5.4	5.3	4.9

不难看出，虽然在进料过程中进行了相应的调整，但由于进料指标远远超出反应器内负荷，出现“酸化”是不可逆转的。
停止进料，增加循环，当停止进料4天后系统参数趋与正常。之后的近20天内，每5天增加50 m3/d进料量，而进水COD控制在1000 mg/l左右。当系统运行50天后，出水COD保持在200mg/l左右，已达到80％的去除率。再次增加负荷，每5天进料COD增加500 mg/l，进料量保持250 m3/d，第70天左右进料COD为3000 mg/l，出水COD为500mg/l，去除率达80～85％。反应器负荷达到1 KgCOD/(m3·d)，至此启动第一阶段基本完成。
提高阶段：负荷逐日增加，每2天进料COD增加200 mg/l，进料量为保持250 m3/d。系统运行至30天左右时进料COD为6000 mg/l，反应器出水为500 mg/l ，反应器负荷达到2 KgCOD/(m3·d)，去除率达80～85％。沼气产量达到400～600m3/d，在此其间发现三相分离器集气室(玻璃钢材质)漏气。厂家来人维修(10d)，将UASB反应器内排出大部分污泥排入调节池保存。
二次启动时将保存至调节池的污泥引回至UASB反应器中，同时再投放部分某酒精厂的絮状厌氧污泥进行培养(进料量250 m3/d、COD为2000 mg/l)，当培养至10天左右，出水COD为200 mg/l，此时重新启动开始进行。
重新启动后每1天进料COD增加100mg/l，进料量也逐日增加，至80天时进料量达到350 m3/d，COD为7000 mg/l左右。出水COD为1500 mg/l。
之后又经过10天左右的调整，到90天后进料量达到400 m3/d，COD8000 mg/l，出水COD为1200～1500 mg/l。反应器负荷为3KgCOD/(m3·d)左右。去除率达到80～85％左右，已达到后续好氧工艺进水要求，反应器初次启动成功。