UBF厭氧反應(yīng)器運(yùn)行存在問題及優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)施方案

謝 輝，陳育豪

（深圳能源資源綜合開發(fā)有限公司，廣東 深圳 518101）

UBF反應(yīng)器又被稱為厭氧復(fù)合床，是加拿大Guiot于1984年在UASB和AF的基礎(chǔ)上成功開發(fā)的新型復(fù)合式厭氧反應(yīng)器[1]。UBF主要由布水器、污泥層和填料層構(gòu)成，整合了上流式厭氧污泥床（UASB）與厭氧濾池（AF）的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，相當(dāng)于在UASB裝置上部增設(shè)AF裝置，將濾床置于污泥床的中上部，由底部進(jìn)水，于上部出水并集氣。

1 項(xiàng)目概況

某垃圾滲漏液處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理量為1745 m3/d，采用“UBF中溫厭氧+MBR+納濾+反滲透+反滲透濃縮液蒸發(fā)結(jié)晶”的處理工藝。設(shè)計(jì)方案中，對于厭氧罐鋼結(jié)構(gòu)罐體，單罐有效水深為15.3 m，直徑為16.8 m，每座反應(yīng)器的有效容積為3389 m3，反應(yīng)器下層為上流式污泥床，占反應(yīng)器總?cè)莘e的15%～20%，中層為厭氧濾床，裝有軟性填料，占總?cè)莘e的35%。滲濾液經(jīng)厭氧進(jìn)水泵輸送進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，然后通過布水系統(tǒng)進(jìn)行均勻分布。罐體上層為澄清區(qū)，部分出水回流，用以稀釋進(jìn)水COD濃度，同時(shí)緩沖系統(tǒng)內(nèi)的pH值。

2 運(yùn)行現(xiàn)狀及問題

厭氧罐自2012年投入使用，經(jīng)過5年運(yùn)行，為檢查布水管堵塞、填料結(jié)垢、底部積泥等情況，同時(shí)對厭氧罐進(jìn)行優(yōu)化改造，決定選取一個(gè)厭氧罐進(jìn)行清空檢查改造，于2017年12月開始對4#厭氧罐進(jìn)行隔離清空，并進(jìn)行全面檢查及優(yōu)化改造。

厭氧罐原布水裝置采用頂部配水，配水總管位于厭氧罐頂部，設(shè)有1個(gè)布水罐及6根DN65不銹鋼布水干管。每根布水干管分為3根DN40不銹鋼布水支管，并伸至厭氧罐底部1 m處，增強(qiáng)對底部污泥床層的攪拌作用，使污泥床層內(nèi)的微生物同進(jìn)水基質(zhì)得以充分接觸，從而達(dá)到更好的處理效果并促進(jìn)顆粒污泥的形成。但是，滲漏液屬于高鹽高濃度廢水，極易在管道內(nèi)壁形成污垢，導(dǎo)致管道堵塞，最終造成布水裝置的短流及布水不均勻[2]。

以4#厭氧罐近一年疏通情況為例，每運(yùn)行2～3個(gè)月均需要對厭氧罐布水管及循環(huán)管進(jìn)行一次清理，每次清理完后通量能恢復(fù)至120 m3/h左右，但是會逐步下降，每次清理時(shí)間為10～20 d，耗費(fèi)大量人力物力，其間厭氧罐需停運(yùn)，影響系統(tǒng)的處理能力。清罐檢查中發(fā)現(xiàn)，布水管內(nèi)部結(jié)垢厚度為5～10 mm，原DN40管徑實(shí)際剩余25 mm左右的通徑（見圖1），已發(fā)生嚴(yán)重堵塞，造成堵塞的主要成分為可溶解性固體，利用鹽酸浸泡可去除，但在不清罐條件下無法拆卸布水管，無法進(jìn)行清理，隨著運(yùn)行時(shí)間增加，管道堵塞會越來越嚴(yán)重。

圖1 布水管堵塞情況

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的UBF厭氧反應(yīng)器采用軟性帶狀膜條填料，填料表面可以生長微生物膜，而且填料空隙能夠截留懸浮微生物[3]。填料輕靈密實(shí)，膜條堅(jiān)固，膜條間設(shè)有防伸縮塑料帶，增強(qiáng)膜條的穩(wěn)定性，并確保其固定長度，比表面積設(shè)計(jì)為100 m2/m3的生物量生長表面，生物膜生長快，脫膜容易。在此次清罐檢查中，發(fā)現(xiàn)填料結(jié)垢嚴(yán)重，結(jié)垢厚度5～10 mm，填料形成板片狀，比表面積下降嚴(yán)重，因填料面積大，且已發(fā)生老化，無法進(jìn)行清理，因此需進(jìn)行填料的更換。

UBF反應(yīng)器底部為高濃度污泥區(qū)，雖然設(shè)有13根排泥管道，并且采用底部進(jìn)水方式進(jìn)行攪動，由于布水管道的部分堵塞及排泥死區(qū)的存在，厭氧罐底部存在一定的積泥情況，部分為難以去除的硬泥。由于該部分污泥的存在，厭氧反應(yīng)器的有效運(yùn)行空間會逐漸減少。在清罐后對底部污泥進(jìn)行測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，厭氧罐底部存在一定厚度的硬泥及稀泥，硬泥的厚度由罐體外側(cè)往內(nèi)側(cè)遞減，稀泥厚度約為硬泥之上700 mm，具體情況如圖2所示。

圖2 厭氧罐底部積泥情況

3 厭氧反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對UBF厭氧反應(yīng)器運(yùn)行過程存在的問題及清罐檢查過程發(fā)現(xiàn)的問題，筆者提出了厭氧反應(yīng)器的優(yōu)化方案。

3.1 布水裝置的優(yōu)化

改進(jìn)后的布水裝置仍由布水罐、6根布水干管、18根布水支管組成，具體改造示意圖如圖3所示。布水罐進(jìn)水方式由原先罐子頂部進(jìn)水，改為側(cè)面切向進(jìn)水，利用自身水力旋轉(zhuǎn)，對布水罐內(nèi)工藝流體進(jìn)行攪拌，避免污泥在布水罐內(nèi)的沉積。將原不銹鋼循環(huán)管改為PE鋼網(wǎng)復(fù)合管，較不銹鋼管而言更加耐腐蝕，利于后續(xù)的循環(huán)管酸洗，同時(shí)管自身強(qiáng)度也得到保證；增加管道法蘭，便于分段拆卸清洗。

將DN65不銹鋼布水干管改為DN80PE鋼網(wǎng)復(fù)合管，將厭氧罐頂部布水管套管由DN65擴(kuò)孔至DN150，并內(nèi)外加裝加強(qiáng)板，以增加罐頂承重強(qiáng)度，套管改為DN150UPVC管。同時(shí)，將原18根DN40不銹鋼布水支管改為DN65鋼絲軟管，套裝至DN150UPVC管內(nèi)，軟管底部加裝長度為50 cm不銹鋼鋼管配重，后續(xù)維護(hù)時(shí)可從罐頂直接取出鋼絲軟管進(jìn)行清理或更換，降低以往厭氧罐疏通維護(hù)時(shí)的工作強(qiáng)度。

取消循環(huán)布水支管（DN65）所有蝶閥，僅保留布水罐出口6支布水干管（DN80）總閥，減少閥門處的結(jié)垢堵塞。因布水支管改為DN65管道，較原先通徑更大，每次只需運(yùn)行3根布水干管，檢修時(shí)切換至備用管路即可。

圖3 布水裝置改造示意圖

3.2 填料層的優(yōu)化

填料結(jié)垢后易相互板結(jié)，此次優(yōu)化主要為更換填料懸掛方式，懸掛密度較原本減少三分之一。懸掛寬度為需要懸掛填料格柵架長度三分之一，懸掛起點(diǎn)距離格柵板依次為格柵板長度的1/6、不懸掛、1/2，如此循環(huán)間隔懸掛，每支懸掛填料下方加配重，配重采用鋼筋并加以防腐。

3.3 排泥管道的優(yōu)化

厭氧罐內(nèi)部原有13根排泥管，其中6根距離罐壁5.5 m，6根距離罐壁2.5 m，1根距離罐壁8.4 m位于罐子正中，檢查發(fā)現(xiàn)厭氧罐底部積泥厚度由罐壁往中心處遞減，證明罐壁處排泥較為困難，因此將所有距離罐壁2.5 m長短管切短至距離罐壁1 m。

4 結(jié)論

優(yōu)化改造后，改造厭氧罐進(jìn)水COD為54335 mg/L，出水COD為12474 mg/L，去除率為77%，同期未改造厭氧罐去除效率分別為78.4%、76.8%，證明改造厭氧罐與未改造厭氧罐處理效果及能力相當(dāng)。在填料面積減少后，厭氧處理效率未因?yàn)V床面積減少而降低。優(yōu)化布水裝置后，因布水干管直徑由DN65改為DN80，布水支管直徑由DN40改為DN65，將原本6根布水干管均投入運(yùn)行改為對稱運(yùn)行3根布水干管，循環(huán)流量達(dá)到150 m3/h，流量下降趨勢與原先類似，依然存在結(jié)垢現(xiàn)象，因流量較改造前大，需檢修周期相對延長一倍，減少檢修頻率。在進(jìn)行管道疏通時(shí)，只需將布水干管切換到備用管道，即可將結(jié)垢管道取出進(jìn)行除垢，厭氧罐能保持正常運(yùn)行，避免停運(yùn)影響生產(chǎn)。將厭氧排泥管道從內(nèi)部截短后，有利于對罐壁處剩余污泥的排出，使底部污泥排放更加均勻，避免厭氧罐底部形成污泥死區(qū)和厭氧罐有效容積的減少。