内循环上流式厌氧污泥床工艺的研究_张丽洁

第24卷第1期Vol.24No.12003青岛建筑工程学院学报JournalofQingdaoInstituteofArchitectureandEngineering内循环上流式厌氧污泥床工艺的研究张丽洁1,管锡王君1,耿良2(1.青岛建筑工程学院环境工程系,青岛266033;2.青岛建筑工程学院工程建设监理公司)摘要:介绍内循环上流式厌氧污泥床工艺及试验性调试运行的研究情况,就运行过程中的现象、结果进行说明和讨论.目的是考察内循环UASB的处理效能,挖掘其应用潜力.关键词:内循环上流式厌氧污泥床(UASB),颗粒污泥,中温中图分类号:X703内循环上流式厌氧污泥床(UASB)反应器是基于颗粒污泥床形成机理,结合以往UASB的实践经验总结出的一种新型厌氧处理工艺,是对UASB反应器的发展和完善.与常规UASB相比[1],其主要特征是增加并强调了内循环区的作用,通过在悬浮区设置内循环管,可以使因污泥床膨胀而上浮至悬浮区的污泥再次回到污泥床反应区.由于这些污泥与污泥床区的污泥性质相似,它的回流减少了不必要的污泥流失,改进了反应区的水力条件,促进了污泥颗粒化的进程.1试验材料与方法1.1工艺流程及设备试验工艺流程如图1所示.图1内循环UASB反应器工艺流程图内循环UASB反应器用有机玻璃管制成,总高度为200cm,内径30cm,有效容积120L;沿反应器高度设有取样口.将反应器置于恒温箱内,其温度通过温度控制仪控制在(35±1)℃.1.2污泥菌种试验所用的接种污泥取自青岛海泊河污水处理厂污泥消化池的消化污泥,取回后未经任何处理直接接种,反应器接种后静置5d左右开始进水运行.1.3试验用水试验装置所用原水采用人工配水(面粉水).试验用水在预热箱内预热至40℃左右,然后通过计量泵注入反应器.2试验过程及结果厌氧反应器的运行过程大致分为启动期和负荷运行期.2.1启动期在试验初期应严格控制反应器的操作运行,这对顺利启动非常重要.试验启动期的主要目的是使菌种由休眠状态恢复到营养细胞的状态,逐渐将接种污泥培养、驯化成适应待处理水质的具有较高活性的厌氧污泥,使反应器进入“工作”状态.收稿日期:2002-04-11在试验初期,将反应器控制在低负荷运行状态.参见COD容积负荷变化图,如图2(a)所示,,在第1～17d内,COD的容积负荷在0.5～1.0kg/(m3·d)之间,进水浓度也控制在1000～1500mgCOD/L的较低范围,当COD去除率达到80%以上并能稳定运行一段时间后(大致是7d以上),开始提高反应器的容积负荷,提高幅度为0.5kg/(m3·d).经过一个多月的运行,在第38d反应器的容积负荷达到2kg/(m3·d),此时进水的COD浓度也提高到2600mg/L左右.出水浓度一直保持在500mgCOD/L以下,出水水质较好,COD去除率稳定在80.5%～85%之间.在这个阶段,可以观察到大量细小、分散的污泥从反应器中洗出,洗出的主要原因是水的上流速度和污泥的沉降性能较差.对于这些污泥没有必要进行回用,关于这一点将在后文进行说明.2.2负荷运行期在负荷运行期,为使反应器尽快达到较高的负荷且运行正常,须认真控制反应器的运行状况,考察它的处理效能.从第39d反应器进入提高负荷运行阶段,负荷的提高是由调节进水浓度和进水量来实现的.在第39～68d,COD容积负荷逐渐提高到3.5kg/(m3·d),进水浓度提高到4000mgCOD/L左右,出水浓度基本保持在700mgCOD/L以内,COD去除率稳定在83%～88%之间.在此阶段,随着反应器负荷的提高,污泥的活性不断增强,产气量也增大了.此时可以清楚地观察到反应器内有许多微小气泡附着在污泥上,随污泥的翻腾而释放上升,在上升过程中不断碰撞又结合成较大的气泡,在这种气泡的搅动作用下,污泥床区以上的污泥呈松散的悬浮状态,这样在污泥床区与悬浮区之间出现了较清晰的界面.试验进行到第68d时,从反应器底部的取样口取污泥观察,发现了肉眼可见的小颗粒污泥,这标志着经过两个多月的运行,污泥的形态已经开始发生转变,即由原来的絮状污泥向颗粒污泥转变.为加快颗粒污泥的生长繁殖,继续平稳地提高反应器负荷,到第85dCOD容积负荷达到4.5kg/(m3·d).在提高负荷的过程中,由于水流剪切力和气体托浮力的作用,一些沉降性能差的絮状污泥被冲出反应器,将沉降性较好的污泥留在反应器里,并开始在反应器底部产生颗粒状污泥,进而形成一层颗粒污泥层.虽然颗粒污泥层的厚度开始比较小,但由于颗粒污泥最先得到充足的营养,所以在以后的阶段能够迅速生长.在第86～100d,反应器的容积负荷提高到4.6～5.3kg/(m3·d),进水浓度达到5000mgCOD/L左右,COD去除率保持在80%以上.在这期间颗粒污泥逐步成熟,颗粒污泥层厚度不断增