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UASB內(nèi)的流態(tài)和污泥分布

    UASB內(nèi)的流態(tài)相當(dāng)復(fù)雜，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的流態(tài)與產(chǎn)量和反應(yīng)區(qū)高度相關(guān)，一般來說，反應(yīng)區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)的結(jié)果，部分?jǐn)嗝嫱ㄟ^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(yùn)動。與此同時，這股、水流周圍的介質(zhì)則向下運(yùn)動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠(yuǎn)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(chǎn)量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內(nèi)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(guān)。懸浮層內(nèi)混合液，由于體幣的運(yùn)動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強(qiáng)的混合。在產(chǎn)量較少的情況下，時污泥層與懸浮層明顯的界線，而在產(chǎn)量較多的情況下，這個界面不明顯。關(guān)試驗(yàn)表明，在沉淀區(qū)內(nèi)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(yīng)器規(guī)準(zhǔn)說明，UASB厭氧反應(yīng)器具高的容積機(jī)負(fù)荷率，其主要原因是設(shè)備內(nèi)，別是污泥層內(nèi)保大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和強(qiáng)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(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使UASB不能在較高的負(fù)荷下穩(wěn)定。

    根據(jù)UASB內(nèi)污泥形成的形態(tài)和達(dá)到的COD容積負(fù)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(nèi)的COD容積負(fù)荷達(dá)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(diǎn)是小顆粒污泥開始出現(xiàn)，當(dāng)污泥床內(nèi)的總SS量和總VSS量降至zui低時本期即告結(jié)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(diǎn)是顆粒污泥大量形成，由下為上逐步充滿整個UASB。當(dāng)污泥床容積負(fù)荷達(dá)到16kgCOD/m3.d以上時，可以認(rèn)為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該期污泥沉降性很好。

設(shè)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(zhì);

    (3)當(dāng)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(jìn)一步分解，可減少剩余污泥量。

“酸化”現(xiàn)象原因及表象

1、酸化的產(chǎn)生
    厭氧消化中非產(chǎn)甲烷菌降解機(jī)物的過程可產(chǎn)生大量的VFA和CO2，明顯降低系統(tǒng)pH；而產(chǎn)甲烷菌則在利用乙酸、甲酸、氫形成甲烷的過程中消耗機(jī)酸和CO2。兩者的共同可使反應(yīng)體系內(nèi)pH穩(wěn)定       在一個適宜的范圍內(nèi)，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(chǎn)甲烷菌而言，產(chǎn)甲烷菌對溫度、pH、氧化還原電位(ORP)、堿度及毒物質(zhì)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(dāng)系統(tǒng)中溫度、pH、ORP等生態(tài)因子或機(jī)負(fù)荷劇烈變化時，產(chǎn)甲烷菌的活性會受到一定程度抑制，而非產(chǎn)甲烷菌活性所受的影響較小，其產(chǎn)生的VFA不能部被產(chǎn)甲烷菌利用，使得厭氧體系內(nèi)VFA大量積累，兩大類細(xì)菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、ORP、機(jī)負(fù)荷等條件均導(dǎo)致厭氧酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外，溝流問題也常會導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器的酸化現(xiàn)象。當(dāng)厭氧反應(yīng)器內(nèi)污泥粒度過細(xì)、密度大、液流分布不均勻時會出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，由于活性污泥不能與進(jìn)水效接觸，易造成反應(yīng)器局部VFA的大量積累，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)器酸化；而酸化會降低產(chǎn)量、加大污泥黏度、增大反應(yīng)器“死區(qū)”體積，導(dǎo)致溝流問題進(jìn)一步惡化。
2、酸化的表象

(1)沼產(chǎn)量下降；
(2)沼中甲烷含量降低；
(3)消化液VFA增高；
(4)機(jī)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(yīng)器出水產(chǎn)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(yīng)器規(guī)準(zhǔn)說明，UASB厭氧反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)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(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內(nèi)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(yīng)器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)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(yīng)器部的三相分離器的集室。UASB厭氧反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為zui終產(chǎn)物——沼、水等機(jī)物

厭氧反應(yīng)器“酸化”恢復(fù)措施

1、化學(xué)恢復(fù)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(yīng)器pH，實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)厭氧體系中pH的恢復(fù)。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(yīng)器內(nèi)pH會出現(xiàn)大幅震蕩過程，難以保持穩(wěn)定，不利于耗氫產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷菌的活性恢復(fù)，部分情況下甚至?xí)?dǎo)致反應(yīng)器崩潰；其次，氫氧化物會消耗產(chǎn)甲烷過程中所需的CO2，破壞產(chǎn)甲烷的進(jìn)行，對產(chǎn)甲烷菌的恢復(fù)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(diào)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(xué)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(yīng)的消耗量，將容積為800m³反應(yīng)器的pH值從6.0提升到7.0需固體NaHCO3質(zhì)量為12t，況且將反應(yīng)器中pH值和VFA都恢復(fù)正常并不是一兩天的事，需要一定的恢復(fù)期，所以可能需要投加NaHCO3。顯然，這是一個相當(dāng)沉重的負(fù)擔(dān)，雖然試驗(yàn)中較好的效果，但在工程實(shí)際中，不宜采用NaHCO3。
2、物理恢復(fù)法
1）、提高混合程度
    通過增加反應(yīng)器水力停留時間（HRT），或改進(jìn)反應(yīng)器的設(shè)計，可提高厭氧反應(yīng)器混合程度，降低“死區(qū)”范圍，進(jìn)而抑制或減少溝流現(xiàn)象。例如，改變ABR導(dǎo)流擋板的角度與安插方向，可促進(jìn)水流在反應(yīng)器底部的均勻分布，zui大限度地增加反應(yīng)器的混合程度。此種方法通常用于預(yù)防酸化或?qū)λ峄M(jìn)行輔助恢復(fù)。
2）、降低進(jìn)水濃度
    通過降低進(jìn)水濃度（通常<2000mg/L），進(jìn)而降低反應(yīng)器的機(jī)負(fù)荷，是實(shí)現(xiàn)酸化反應(yīng)器恢復(fù)的常用方法。但單獨(dú)采用這種方法的恢復(fù)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(jìn)水濃度同時配合加入一定NaHCO3的方法將酸化反應(yīng)器的pH從4.5調(diào)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(yīng)器進(jìn)水負(fù)荷的條件下，降低其進(jìn)水濃度的一種效措施。采用該方法，回流水中產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)生的堿度，可在酸化階段被充分利用，大幅降低了反應(yīng)器進(jìn)水堿度的需求。此外，該方法不會引起反應(yīng)器內(nèi)CO2含量的劇烈變化，可以平穩(wěn)地提升反應(yīng)器pH；由于回流水溫度與反應(yīng)器溫度基本，容易實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器溫度的恒定；回流水溶解氧較低，不會對反應(yīng)器內(nèi)厭氧顆粒污泥產(chǎn)生不良影響，因而恢復(fù)效果明顯。研究表明：輕度酸化后采用該方法，厭氧反應(yīng)器pH僅需36h，即可恢復(fù)至6.5，因而該方法比較適用于強(qiáng)效厭氧反應(yīng)器的酸化恢復(fù)。
4）、處理出水置換
    處理出水置換是利用儲存的反應(yīng)器出水一次性置換反應(yīng)器內(nèi)含高濃度機(jī)酸的污水。由于反應(yīng)器正常出水中較高的堿度，在換水的同時相當(dāng)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(fù)辦法。研究顯示，采用該方法僅8d，反應(yīng)器出水pH就可以從酸化時的5.35回升到6.58，體產(chǎn)量上升，出水中揮發(fā)酸含量恢復(fù)到反應(yīng)器正常水平。
3、生物恢復(fù)法
1）、加顆粒污泥
    投加新鮮、成熟的顆粒污泥可以快速補(bǔ)充反應(yīng)器中微生物數(shù)量，降低污染負(fù)荷，因而是一種時間短、效果好的酸化恢復(fù)方法。然而，由于缺乏必要的厭氧顆粒物污泥活性保持技術(shù)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(shí)驗(yàn)研究。隨著厭氧顆粒污泥活性快速恢復(fù)及活性激活技術(shù)的逐漸發(fā)展及推廣，該技術(shù)望在實(shí)際工程中得到。
2）、投加關(guān)鍵微生物種群
    厭氧反應(yīng)器的過渡酸化直接來源于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌法及時降解VFA而導(dǎo)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(chǎn)氫產(chǎn)乙酸獲得生長，提高VFA轉(zhuǎn)化為乙酸的效率，使后續(xù)的產(chǎn)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(yīng)的恢復(fù)。

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