UASB厭氧反應(yīng)器污水處理研究進(jìn)展

青島啤酒（甘肅）農(nóng)墾股份有限公司

摘要：目前UASB厭氧反應(yīng)器在污水處理中有著廣泛的應(yīng)用，本文主要介紹了UASB厭氧反應(yīng)器在啤酒廢水處理中的研究現(xiàn)狀，首先分析了UASB反應(yīng)器的特點，并對影響其運行的因素進(jìn)行了探討，闡述了其在處理啤酒廢水時運行管理的要點，最后對其運行中出現(xiàn)的問題及解決措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：UASB厭氧反應(yīng)器，污水處理，研究進(jìn)展

引言

上流式厭氧污泥床（UASB）反應(yīng)器，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Lettinga等人在20世紀(jì)70年代初研制開發(fā)的，用于廢水處理時，能利用生物凝聚、結(jié)塊機能，形成具有良好性能的顆粒污泥，大大提高了污泥濃度，使反應(yīng)器的負(fù)荷和效率有了大幅度提高。UASB反應(yīng)器的突出優(yōu)點為COD負(fù)荷可達(dá)20kg/（m·d），水利停留時間低于4h，占地面積小，能產(chǎn)生沼氣副產(chǎn)品，污泥沉降性能好，穩(wěn)定且過剩量少，COD去除率均為90%以上，因而該反應(yīng)器在世界上得到了比較廣泛的應(yīng)用。

一、UASB反應(yīng)器的特點

（一）主要優(yōu)點：

UASB反應(yīng)器最主要的特點是可以形成高負(fù)荷的顆粒污泥。顆粒污泥具有以下優(yōu)點：

1、顆粒狀污泥是由細(xì)菌形成的一個微生態(tài)系統(tǒng)，其中不同類型的種群組成了共生或互生體系，有利于形成細(xì)菌生長的生理生化條件并有利于有機物的降解。

2、顆粒的形成有利于其中的細(xì)菌對營養(yǎng)的吸收。

3、顆粒使發(fā)酵菌的中間產(chǎn)物的擴散距離大大縮短，對復(fù)雜有機物的降解是很重要的。

4、在水質(zhì)突然變化時（例如pH值、毒性物的濃度等），顆粒污泥能維持一個相對穩(wěn)定的微環(huán)境，使代謝過程繼續(xù)進(jìn)行。

（二）主要缺點：

1、啟動和處理時間長。出水難以直接達(dá)標(biāo)排放。

2、操作條件復(fù)雜，對環(huán)境條件及操作的要求比好氧法嚴(yán)格。

二、影響UASB反應(yīng)器運行的因素

（一）微量元素的影響

微量元素對所有生物體都有重要作用，生物體內(nèi)的酶是生化反應(yīng)的催化劑，微量元素則是酶的輔助因子和激活劑。有報道列舉出對產(chǎn)甲烷菌有激活作用的微量元素有Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Mg、Ca等，這些微量元素一方面對生物體的生理生化反應(yīng)具有重要的作用，另一方面有報道稱Ca2+對顆粒污泥的形成有一定的作用。廢水中缺乏足夠的微量元素時會降低厭氧微生物的活性，造成厭氧反應(yīng)器內(nèi)有機酸的累積，對微生物的代謝活動產(chǎn)生不利影響。

（二）毒性物質(zhì)的影響

與其他生物處理系統(tǒng)類似，UASB系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)避免有毒物質(zhì)進(jìn)入。一些含有毒性基團或者活性鍵的化合物對某些未經(jīng)馴化的微生物通常是有害的，但這些有毒的有機化合物本身也是可以被厭氧微生物降解的，如三氯甲烷、三氯乙烯等。由于微生物對各種基質(zhì)的適應(yīng)能力具有一定的限度，當(dāng)一些化學(xué)物質(zhì)超過一定濃度時，會對厭氧發(fā)酵產(chǎn)生限制作用，甚至完全破壞厭氧消化過程。

適量的微量金屬、氨氮有助于厭氧微生物的生命活動，可刺激微生物的生命活性，但含量過多會抑制微生物的生長。水的pH會影響氨和銨離子的轉(zhuǎn)化，從而對微生物產(chǎn)生影響。當(dāng)廢水中重金屬離子的濃度過高時，也會對微生物產(chǎn)生抑制作用。

（三）硫酸鹽的影響

硫是微生物生長所必需的營養(yǎng)元素之一，少量的硫酸鹽（或其他含硫化合物）有益于厭氧消化過程的進(jìn)行，甚至在某些情況下還需要補充一定量的含硫物質(zhì)作為微生物生長的硫源。同時，當(dāng)厭氧系統(tǒng)中含有適當(dāng)?shù)牧蛩猁}時，硫酸鹽還原菌能夠更有效地利用氫還原硫酸鹽，從而加快產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)的速率，提高種間氫轉(zhuǎn)移速率，因而有助于厭氧消化過程的順利進(jìn)行。

但是當(dāng)廢水中含有高濃度硫酸鹽時，就會對厭氧消化產(chǎn)生不利影響。一是由于硫酸鹽還原菌（SRB）和產(chǎn)甲烷菌（MPB）都可以利用乙酸和H2，由此產(chǎn)生基質(zhì)競爭性的抑制作用；二是硫酸鹽還原的終產(chǎn)物———硫化物（H2S）對產(chǎn)甲烷菌和其他厭氧菌有直接的毒害作用。

三、UASB反應(yīng)器在污水處理使用中出現(xiàn)的問題及解決措施

（一）問題：污泥生長過于緩慢

措施：增加進(jìn)液營養(yǎng)與微量元素濃度，減少預(yù)酸化程度，增加反應(yīng)器負(fù)荷。

（二）問題：反應(yīng)器負(fù)荷過高

措施：降低負(fù)荷；增加污泥量或促進(jìn)污泥產(chǎn)生；降水量適當(dāng)減少污泥洗出；減少污泥負(fù)荷，增加污泥活性。

（三）問題：顆粒污泥破裂分散

措施：采用更穩(wěn)定的工藝及加強源頭控制，應(yīng)用更穩(wěn)定的預(yù)酸化條件，廢水脫毒預(yù)處理；延長馴化時間；稀釋進(jìn)液，降低負(fù)荷和上流速度，以降低水流的剪切力，采用出水循環(huán)增大選擇壓力，使絮狀污泥洗出。

四、UASB反應(yīng)器的運行管理要點

1、制定并執(zhí)行源頭控制管理制度

目的是對啤酒生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢酵母、廢酒糟、蛋白凝固物、高濃度酸堿廢液、廢酒液、大量熱水、廢硅藻土、油類物質(zhì)、爐渣、液氨、廢標(biāo)紙、碎玻璃等對污水處理有影響的污染物在源頭產(chǎn)生處進(jìn)行收集、去除或采取有效措施以避免、減少對污水處理運行的影響。加強異常排放的溝通協(xié)調(diào)。每周對檢查結(jié)果進(jìn)行回顧。

2、UASB反應(yīng)器的進(jìn)水負(fù)荷要適當(dāng)

（1）UASB反應(yīng)器的進(jìn)水負(fù)荷首先表現(xiàn)在水力負(fù)荷上。正常運行時應(yīng)控制在0.5-1m/h為宜。其目的是使反應(yīng)器能夠存在形成并保持顆粒污泥的水力條件。

（2）UASB反應(yīng)器的進(jìn)水負(fù)荷其次表現(xiàn)為容積負(fù)荷，正常運行時的COD容積負(fù)荷為2-5kgCOD/m3·d。

3、UASB反應(yīng)器的溫度保證

對UASB反應(yīng)器及進(jìn)水進(jìn)行保溫，盡可能防止反應(yīng)器的熱量散失。同時盡可能提高反應(yīng)器的污泥濃度，減弱溫度對厭氧反應(yīng)的影響。也就是說UASB反應(yīng)器若非必要盡量不排泥，以使污泥濃度保持在一定的較高水平。若已培養(yǎng)出顆粒污泥，一般不需要排放反應(yīng)器底部的污泥。必要時可以利用大流量將底部懸浮絮狀污泥沖出，在反應(yīng)器上部排出懸浮物。

4、及時有效地排出沼氣

厭氧過程中產(chǎn)生的沼氣對污泥具有攪拌的作用，促進(jìn)污水與污泥的混合接觸，同時也會起到類似浮選的作用，會講部分污泥帶出液面，導(dǎo)致出水懸浮物的增加和水質(zhì)變差。因此應(yīng)保證沼氣收集管道系統(tǒng)的暢通，及時將沼氣從UASB系統(tǒng)中排出。

5、充分創(chuàng)造厭氧環(huán)境

無氧是UASB反應(yīng)器厭氧生物正常活動的前提，甲烷菌則必須在絕對的厭氧環(huán)境下才能高效率發(fā)揮作用。在UASB進(jìn)水、回流等各個環(huán)節(jié)盡可能減少與空氣接觸的機會。

結(jié)束語

由于厭氧處理系統(tǒng)具有負(fù)荷高、投資少、運行費用低、可以回收部分能源等優(yōu)點，較適合我國現(xiàn)狀。80年代開始，在我國應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在啤酒污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用更加普遍。隨著國內(nèi)對UASB工藝研究的不斷深入與發(fā)展，相信UASB厭氧處理工藝的應(yīng)用前景會更加廣闊。

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