UASB內的流態(tài)和污泥分布

    UASB內的流態(tài)相當復雜，反應區(qū)內的流態(tài)與產量和反應區(qū)高度相關，一般來說，反應區(qū)下部污泥層內，由于產的結果，部分斷面通過的量較多，形成一股上升的流，帶動部分混合液(指污泥與水)作向上運動。與此同時，這股、水流周圍的介質則向下運動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠離這股上升、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具一定的產量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內形成不同程度的混合區(qū)，這些混合區(qū)的大小與短流程度關。懸浮層內混合液，由于體幣的運動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強的混合。在產量較少的情況下，時污泥層與懸浮層明顯的界線，而在產量較多的情況下，這個界面不明顯。關試驗表明，在沉淀區(qū)內水流呈推流式，但沉淀區(qū)仍然還死區(qū)和混合區(qū)。

    UASB厭氧反應器規(guī)準說明，UASB厭氧反應器具高的容積機負荷率，其主要原因是設備內，別是污泥層內保大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和強效性很大程度上取決于生成具優(yōu)良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應區(qū)內的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現污泥上浮流失，使UASB不能在較高的負荷下穩(wěn)定。

    根據UASB內污泥形成的形態(tài)和達到的COD容積負荷，可以將污泥顆?；^程大致分為三個期:

    (1)接種啟動期:從接種污泥開始到污泥床內的COD容積負荷達到5kgCOD/m3.d左右，此期污泥沉降性能一般;

    (2)顆粒污泥形成期:這一期的點是小顆粒污泥開始出現，當污泥床內的總SS量和總VSS量降至zui低時本期即告結束，這一期污泥沉降性能不太好;

    (3)顆粒污泥成熟期:這一期的點是顆粒污泥大量形成，由下為上逐步充滿整個UASB。當污泥床容積負荷達到16kgCOD/m3.d以上時，可以認為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該期污泥沉降性很好。

設置外部沉淀池的好處是:

    (1)污泥回流可加速污泥的積累，縮短啟動周期;

    (2)去除懸浮物，改善出水水質;

    (3)當偶爾發(fā)生大量漂泥時，提高了可見性，能夠及時回收污泥保持工藝的穩(wěn)定性;

    (4)回流污泥可作進一步分解，可減少剩余污泥量。

“酸化”現象原因及表象

1、酸化的產生
    厭氧消化中非產甲烷菌降解機物的過程可產生大量的VFA和CO2，明顯降低系統(tǒng)pH；而產甲烷菌則在利用乙酸、甲酸、氫形成甲烷的過程中消耗機酸和CO2。兩者的共同可使反應體系內pH穩(wěn)定       在一個適宜的范圍內，并使廢水中COD順利地降解為甲烷、CO2而去除。
然而，相對于非產甲烷菌而言，產甲烷菌對溫度、pH、氧化還原電位(ORP)、堿度及毒物質等均很敏感，各種生態(tài)因子的生態(tài)幅均較窄，對生態(tài)因子的要求更加苛刻。所以當系統(tǒng)中溫度、pH、ORP等生態(tài)因子或機負荷劇烈變化時，產甲烷菌的活性會受到一定程度抑制，而非產甲烷菌活性所受的影響較小，其產生的VFA不能部被產甲烷菌利用，使得厭氧體系內VFA大量積累，兩大類細菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、ORP、機負荷等條件均導致厭氧酸化現象的產生。此外，溝流問題也常會導致厭氧反應器的酸化現象。當厭氧反應器內污泥粒度過細、密度大、液流分布不均勻時會出現溝流現象，由于活性污泥不能與進水效接觸，易造成反應器局部VFA的大量積累，進而導致反應器酸化；而酸化會降低產量、加大污泥黏度、增大反應器“死區(qū)”體積，導致溝流問題進一步惡化。
2、酸化的表象

(1)沼產量下降；
(2)沼中甲烷含量降低；
(3)消化液VFA增高；
(4)機物去除率下降；
(5)消化液pH值下降；
(6)碳酸鹽堿度與總堿度間差值明顯增加；
(7)洗出的顆粒污泥顏色變淺沒光澤；
(8)反應器出水產生明顯異味；
(9)ORP(氧化還原電位)值上升等；
(10)微生物種群“畸變”或減少。

   UASB厭氧反應器規(guī)準說明，UASB厭氧反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產生的沼（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的體向反應器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器體發(fā)射器的底部，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的體被收集到反應器部的三相分離器的集室。UASB厭氧反應器中的厭氧反應過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產乙酸和產甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉化過程而將底物轉化為zui終產物——沼、水等機物

厭氧反應器“酸化”恢復措施

1、化學恢復法
1）、投加氫氧化物
    投加NaOH、Ca(OH)2等氫氧化物可效提升反應器pH，實現短期內厭氧體系中pH的恢復。然而投加的氫氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸鹽所消耗，由于缺乏酸堿緩沖能力，厭氧反應器內pH會出現大幅震蕩過程，難以保持穩(wěn)定，不利于耗氫產乙酸菌及產甲烷菌的活性恢復，部分情況下甚至會導致反應器崩潰；其次，氫氧化物會消耗產甲烷過程中所需的CO2，破壞產甲烷的進行，對產甲烷菌的恢復不利，因此這種方法目前已不常用。
2）、投加NaHCO3
    僅從理論角度講，NaHCO3的投加能夠在不干擾微生物敏感的理化平衡的情況下平穩(wěn)地將pH調節(jié)到理想狀態(tài)，且不影響CO2的含量，pH的波動相對其他化學也較??；但NaHCO3飽和溶液的pH值僅為8.2，在不考慮NaHCO3隨出水流失以及與VFA反應的消耗量，將容積為800m³反應器的pH值從6.0提升到7.0需固體NaHCO3質量為12t，況且將反應器中pH值和VFA都恢復正常并不是一兩天的事，需要一定的恢復期，所以可能需要投加NaHCO3。顯然，這是一個相當沉重的負擔，雖然試驗中較好的效果，但在工程實際中，不宜采用NaHCO3。
2、物理恢復法
1）、提高混合程度
    通過增加反應器水力停留時間（HRT），或改進反應器的設計，可提高厭氧反應器混合程度，降低“死區(qū)”范圍，進而抑制或減少溝流現象。例如，改變ABR導流擋板的角度與安插方向，可促進水流在反應器底部的均勻分布，zui大限度地增加反應器的混合程度。此種方法通常用于預防酸化或對酸化進行輔助恢復。
2）、降低進水濃度
    通過降低進水濃度（通常<2000mg/L），進而降低反應器的機負荷，是實現酸化反應器恢復的常用方法。但單獨采用這種方法的恢復效果并不明顯，通常要配合堿液投加方法一起使用。例如，采用降低進水濃度同時配合加入一定NaHCO3的方法將酸化反應器的pH從4.5調至7.0，9d后UASB的出水pH從zui初被酸化時的5.4回升到6.5。
3）、處理出水回流
    處理出水回流是厭氧反應器進水負荷的條件下，降低其進水濃度的一種效措施。采用該方法，回流水中產甲烷階段產生的堿度，可在酸化階段被充分利用，大幅降低了反應器進水堿度的需求。此外，該方法不會引起反應器內CO2含量的劇烈變化，可以平穩(wěn)地提升反應器pH；由于回流水溫度與反應器溫度基本，容易實現反應器溫度的恒定；回流水溶解氧較低，不會對反應器內厭氧顆粒污泥產生不良影響，因而恢復效果明顯。研究表明：輕度酸化后采用該方法，厭氧反應器pH僅需36h，即可恢復至6.5，因而該方法比較適用于強效厭氧反應器的酸化恢復。
4）、處理出水置換
    處理出水置換是利用儲存的反應器出水一次性置換反應器內含高濃度機酸的污水。由于反應器正常出水中較高的堿度，在換水的同時相當于加入大量的堿，因而該方法既不需要額外的投資(加堿的)，也不需要考慮加堿量，是一種較的恢復辦法。研究顯示，采用該方法僅8d，反應器出水pH就可以從酸化時的5.35回升到6.58，體產量上升，出水中揮發(fā)酸含量恢復到反應器正常水平。
3、生物恢復法
1）、加顆粒污泥
    投加新鮮、成熟的顆粒污泥可以快速補充反應器中微生物數量，降低污染負荷，因而是一種時間短、效果好的酸化恢復方法。然而，由于缺乏必要的厭氧顆粒物污泥活性保持技術的，顆粒污泥投加常伴隨高昂的成本，因而該方法目前多局限于實驗研究。隨著厭氧顆粒污泥活性快速恢復及活性激活技術的逐漸發(fā)展及推廣，該技術望在實際工程中得到。
2）、投加關鍵微生物種群
    厭氧反應器的過渡酸化直接來源于產氫產乙酸菌法及時降解VFA而導致VFA積累，因而通過采取一定的工程措施，使厭氧消化系統(tǒng)中的產氫產乙酸獲得生長，提高VFA轉化為乙酸的效率，使后續(xù)的產甲烷菌群獲得更多可直接利用的營養(yǎng)底物，將助于加快厭氧消化鏈反應的恢復。

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