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自動化控制UASB厭氧反應器設備技術*

  水資源短缺是面臨的一項難題，將廢水處理后回用可以效緩解水資源的供需矛盾。在現(xiàn)的各類廢水處理技術中，好氧生物處理技術因其發(fā)展較為成熟而占據(jù)了很大的優(yōu)點，但其存在能耗高、污泥產(chǎn)量高以及資源回收率低等缺點。而傳統(tǒng)厭氧處理需滿足下列條件：(1)生物反應器必須被加熱到中溫(30～40 ℃)或高溫(50～60 ℃)的溫度；(2)需要較長的污泥齡(SRT)；(3)需要進行后處理以確保放。由于早期厭氧反應器的處理條件較高，厭氧處理技術沒能較好地用于污水處理過程。隨著以UASB及EGSB為代表的二、三代厭氧反應器在高濃度機廢水處理中的成功，厭氧生物處理及其耦合技術日益受到研究人員的重視。

厭氧膜生物反應器(anaerobic membrane bioreactors，AnMBR)作為厭氧處理技術和膜生物反應器的耦合，它同時具備了二者的優(yōu)缺點，盡管目前對AnMBR的研究大部分于實驗室或小試規(guī)模，但其已成為研究的一個熱點?？屏秩A技術部從AnMBR技術組成、膜結構形態(tài)、、膜污染原因、厭氧微生物生態(tài)學等方面了AnMBR技術的研究狀況，指出其面臨的難題及今后的發(fā)展方向，以期為后續(xù)研究以及實際提供理論參考。
管理

1．厭氧生物處理設施管理應該注意的問題

(1) 當被處理污水濃度較高（CODCr值大于5000mg/L）時，必須采取回流的方式，回流比根據(jù)具體情況確定，效的回流，不僅可以降低進水濃度，還可以增大進水量，處理設施內(nèi)的水流分布均勻，避免出現(xiàn)短流現(xiàn)象?；亓鬟€可以防止進水濃度和厭氧反應器內(nèi)pH值的劇烈波動，使厭氧反應平穩(wěn)進行，也就是說可以減少厭氧反應對堿度的需求量，降低。厭氧反應是產(chǎn)能過程，出水溫于進水．因此冬季溫低時，反應器內(nèi)的溫度恒定，盡可能使厭氧微生在其適宜溫度下活動。

(2)-般的工業(yè)廢水溫度難以達到35℃，需要加熱（尤其在冬季）。因此，為節(jié)約加溫所需能量，一方面要注意保溫（包括采取加大回流量等措施），盡可能防止反應器熱量散失，另一方而要充分發(fā)揮反應器內(nèi)污泥濃度較大的點，盡可能提高反應器內(nèi)污泥濃度，減弱溫度對厭氧反應的影響。

(3)沼要及時效地出。厭氧消化過程必定伴隨著沼的產(chǎn)生，沼對污泥可以起到攪拌和，促進污水與污泥的混合接觸，這是其利的一面。同時，沼的存在也會起到類似浮渣的，沼向上溢出時將部分污泥帶到液面．導致浮渣的產(chǎn)生和出水中懸浮物含量增加及水質(zhì)變差。因此，要設置體擋板和集罩，將沼從厭氧消化裝置內(nèi)引出，在出水堰附近留足夠的沉淀區(qū)，以出水水質(zhì)。

(4)污泥負荷要適當。為保持厭氧消化過程三個階段的平衡，使揮發(fā)性脂肪酸等中間產(chǎn)物的生成與消耗平衡，防止酸積累導致pH值下降，進水機負荷不宜過高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)?？梢酝ㄟ^提高反應器內(nèi)污泥濃度，在保持相對較低的污泥負荷條件下，獲得較高的容積負荷。一般來說，厭氧消化裝置的容積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當被處理污水懸浮物濃度較大（一般指1000mg/L以上）時，就應當對污水進行沉淀、過濾、或浮選等適當?shù)念A處理，以降低進水的懸浮物含量，防止填料層堵塞。一般AF的進水懸浮物不過200mg/L，但如果懸浮物可以生物降解而且均勻分散在污水中，則懸浮物對AF幾乎不產(chǎn)生不利影響。

(6)要充分創(chuàng)造厭氧環(huán)境。氧是厭氧微生物正?；顒拥那疤?，甲烷菌則必須在的厭氧環(huán)境下才能強效率發(fā)揮。在污水提升進入?yún)捬跸b置、出水回流等環(huán)節(jié)都要盡可能避免與空的接觸，盡可能減少與空接觸的機會。如水流過程中盡量不要出現(xiàn)跌水、攪動等現(xiàn)象，調(diào)節(jié)池、回流池等要加蓋封閉，污水提升不要使用提泵。厭氧反應構筑物經(jīng)過密試驗，確保嚴密滲漏。

厭氧生物反應器的

(1)氧化還原電位：利用測定氧化還原電位的方法判定厭氧反應器內(nèi)的多個氧化還原組分系統(tǒng)是否平衡狀態(tài)，雖然這種方法可靠性較差，但由于氧化還原電位測定簡單，和其他監(jiān)測指標結合起來，一定的指導意義。

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應器機負荷過正常范圍，在其他參數(shù)發(fā)生變化之前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應器負荷引起異常的靈敏而可靠的指標。

(3)揮發(fā)性酸VFA:揮發(fā)性酸的異常升高是厭氧反應器中產(chǎn)甲烷菌代謝受到抑制的較效指標。

(4)：是降解芳香組氨基酸和木質(zhì)素等大分子機物產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，當處理含這類污染物的污水時，厭氧處理出水中含量是比揮發(fā)性酸更為敏感的反映厭氧反應器狀態(tài)的指標。

(5)甲硫醇：甲硫醇味獨，即使含很低，人們也能憑嗅覺感覺出來。甲硫醇含量突然增加（味突然出現(xiàn)或加大）往往表明進水中氯代烴類毒物質(zhì)含量突然增加。

(6)一氧化碳CO: CO的產(chǎn)生與甲烷的產(chǎn)生密切相關，CO難溶于水，可以實現(xiàn)在線監(jiān)測。相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度良好的相關性，CO的含量變化與重金屬和由機毒性所引起的抑制也關系。

4．厭氧生物反應器維持強效率的基本條件

(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進行，反應器中的pH值必須在6.5～8.2之間。

(2)充足的常規(guī)營養(yǎng)：反應器內(nèi)氮的濃度必須在40～70mg/L范圍內(nèi)才能滿足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷菌對硫化物和磷專性需要，必須在反應器內(nèi)其含量，時需要向進水中投加磷肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專性營養(yǎng)元素：對甲烷菌激活的專性營養(yǎng)元素鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺少其中一種就可能嚴重影響整個生物處理過程。

(4)合適的溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條件下。

(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微生物對毒物質(zhì)適應性的馴化。

(6)充足的代謝時間：要同時厭氧生物處理的水力停留時間HRT和固體停留時間SRT。

(7)適量的碳源：來自進水中的機物要滿足異養(yǎng)型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源，同時反應器內(nèi)的溶解性C02要滿足自養(yǎng)型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染物向微生物的傳質(zhì)良好：厭氧生物反應器內(nèi)的顆粒污泥在流化狀態(tài)下傳質(zhì)能力較好，但生物量過多積累或使用厭氧生物膜法時生物膜過厚都可能產(chǎn)生傳質(zhì)問題，要定期出剩余生物污泥或提高回流比減少部分傳質(zhì)阻力。 

厭氧工藝處理設備主要是IC厭氧反應器，其主要的控制參數(shù)以下內(nèi)容：

PH值：反應器進水PH值要求控制在6.5~8.0之間，過低或過高的PH值都會對工藝造成巨大的影響，其影響主要體現(xiàn)在對厭氧菌（主要是產(chǎn)甲烷菌）的方面，包括：①影響菌體及酶系統(tǒng)的生理功能和活性②影響環(huán)境的氧化還原電位③影響基質(zhì)的活性。產(chǎn)甲烷菌的這些性質(zhì)功能遭到破壞后，處理COD的活性就會大大的降低。

溫度：反應器進水溫度要求控制在35.5~37.5之間，因為產(chǎn)甲烷菌大多數(shù)都屬于中溫菌，在這個范圍內(nèi)，其處理效率是很高的。溫于40℃時，處理效率會急劇下降；也不要低于35℃，溫度過低，處理效率也會下降很多。

預酸化度：廢水進入?yún)捬醴磻髦耙３肿銐虻念A酸化度，一般在30%~50%之間，在40%左右。預酸化的情況下，VFA高，進水PH值會降低，為調(diào)解PH值，會增高污水處理的，同時還會影響污泥的顆?；?。

毒物質(zhì)：對厭氧顆粒污泥抑制性的毒物質(zhì)主要是H2S和亞硫酸鹽。H2S的允許濃度為小于150㎎/L，否則可能會使大部分產(chǎn)甲烷菌降低50%的活性；亞硫酸鹽的允許濃度是小于150ppm，否則將會導致一半的產(chǎn)甲烷菌失去活性，所以一定要嚴格控制這兩樣毒物質(zhì)的含量，對其進行定期的檢測。

容積負荷率：厭氧反應器具很高的容積負荷率，操作手冊上為16~24㎏COD /m3/d,而一些學者認為其容積負荷率還可以更高可達30~40㎏COD /m3/d,但是這個數(shù)值的短期內(nèi)變化幅度不要過大，就是說要讓厭氧菌一定的適應時間，逐步增加或降低負荷。如果條件可以，盡量使其負荷率在一個范圍之間，趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。

上升流速：IC反應器的上升流速一般在4~10m/h, 當污水的進水COD值濃度較低時，需要提高流量來增加COD的負荷率，較高的上升流速會助于顆粒污泥與機物之間的傳質(zhì)過程，避免了混合不均勻對設備的影響。

自動化控制UASB厭氧反應器設備技術*

 UASB反應器對各類廢水很大的適應性：

UASB反應器不僅可以出來高濃度機廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等廢水，也可以出來中等濃度機廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等廢水，并且可以出來低濃度機廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定。除了含毒害物質(zhì)的機廢水外，UASB反應器幾乎可適應不同行業(yè)出的各類機廢水。

能耗低，產(chǎn)泥量少：

由于UASB反應器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現(xiàn)強效能的同時，達到了低能耗，并可提供大量的生物能沼，因此，UASB反應器是一種產(chǎn)能型的廢水處理設備。由于SRT很長，不僅產(chǎn)生的污泥時穩(wěn)定的，而且產(chǎn)泥量很少，從而降低了污泥處理。

不能去除廢水中的氮和磷：

UASB反應器與其他厭氧處理設備一樣，其不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應的本質(zhì)決定的。在處理高、中等濃度廢水時，采用厭氧-好氧串聯(lián)工藝，即用UASB反應器去除廢水中大部分含碳機物作為預處理，而采用好氧處理設備去除殘余的含碳機物和氮、磷等物質(zhì)，這是廢水處理工藝，具很大的意義，并可以大大節(jié)省基建投資，降低。因而，著很好的效益和環(huán)境效益。