上流式厌氧污泥床处理低温低浓度废水存在的问题与对策_赵自成

收稿日期:2002-12-31作者简介:赵自成(1970-),男,重庆人,高级工程师,重庆水泵厂有限责任公司副总经理,现为重庆大学资环学院环境工程在读研究生。·综述·上流式厌氧污泥床处理低温低浓度废水存在的问题与对策赵自成1,刘颖2,雷彬3(1.重庆大学资源与环境科学学院,重庆400044;2.西南交通大学环境科学与工程学院,四川成都610031;3.中国石油西南分公司重庆汽矿环境监测中心,重庆400020)摘要:通过对上流式厌氧污泥床应用技术的研究,分析了上流式厌氧污泥床技术处理废水所存在的局限性。并就上流式厌氧污泥床反应器(UASB)应用于我国低温低浓度污水处理中可能出现的问题,从UASB反应器的启动、水力停留时间和上流速度之间的平衡关系、厌氧氨氧化生物代谢新途径的促进以及工艺的改进等方面提出对策措施。关键词:上流式厌氧污泥床;低温低浓度污水中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1001-2141(2003)08-0037-03目前我国处理低浓度废水主要采用好氧工艺,它不仅直接消耗电力等资源,在投加药剂过程中还要间接消耗能源。据1998年的不完全报道,我国食品,制革,脂肪酸等行业全年污水排放BOD130万吨。若用好氧处理,将耗电13亿度,年运转费用高达1亿元[1]。再者,完全依靠耗能方法净化废水,必然会使可用与其它的能源受到一定损失。与好氧工艺相反,UASB处理工艺节省好氧方法中曝气所耗用电能,运转费用明显减少。而且UASB处理工艺可以把废水中潜在的含能物质—有机物转化为热值较高的清洁能源—沼气。每处理1吨的BOD可产1000m沼气,折合2600度电,除回用工艺所需的能量外,还可以用来供热供能,这对我国目前能源紧张局面的缓解具有现实意义[2-3]。在处理效果上UASB处理工艺的COD降解率在90%以上,无论从节省电耗,回收能量,保护环境,综合利用及降低废水处理的运转费等方面看,采用UASB反应器处理工艺都具有显著的优势。lUASB反应器的特点在UASB反应器中能够培养得到一种具有良好沉降性能和高比产甲烷活性的颗粒厌氧污泥,因而相对于其他同类装置,颗粒污泥UASB反应器具有以下优势[4-8]:1.1有机负荷居第二代反应器之首,水力负荷能满足要求。1.2污泥颗粒化后使反应器对不利条件的抗性增强。1.3由于污泥或流出液的人工回流和机械搅拌一般维持在最低限度,甚至完全取消,尤其是颗粒污泥UASB反应器,由于颗粒污泥的相对密度比人工载体小,在一定的水力负荷下,可以靠反应器内产生的气体来混合,使污泥与基质充分接触。因此,UASB可省去搅拌和回流污泥所需的设备和能耗。1.4在反应器上部设置的气-固-液三相分离器,对沉降良好的颗粒污泥避免了附设沉淀分离装置,辅助脱气装置和回流污泥设备,简化了工艺,节约了投资和运行费用。1.5在反应器内不需要投加填料和载体,提高了容积利用率,避免了堵塞问题。UASB反应器已成为第二代厌氧废水处理反应器中发展最迅速,应用最广泛的装置。目前UASB反应器不仅用于处理高、中、低浓度的有机废水,也开始用于处理如城市废水这样的低浓度有机废水。2UASB反应器处理技术存在的局限性自UASB反应器开发出来至今,仅20多年的历史。因此,UASB反应器处理工艺处理污水不可避免的存在着一些缺陷,这就妨碍它的应用,UASB处理工艺的主要缺陷有[9-14]:2.1UASB反应器处理低浓度废水工艺的设计和运转缺乏实际经验与好氧工艺和普通消化池工艺相比,UASB反应第25卷第8期重庆环境科学2003年8月器处理工艺的基础理论、设计方法和运行管理都不够完善。虽然,近年来有关UASB反应器处理工艺的研究发展很快,但毕竟其发展时间只有二十多年,对UASB反应器处理工艺缺乏全面深入的了解。更重要的是UASB反应器处理装置的实际运转经验很少,在我国尤为突出。另外,由于设计不合理或运行操作不当而导致UASB反应器处理工艺失败的以下教训也对起推广应用产生了不利的影响。2.2UASB反应器处理装置的启动时间长像其它厌氧工艺一样,UASB处理工艺的投产要比好氧工艺长得多,有时甚至几年的时间,这是因为厌氧微生物合成新细胞所需有机物的数量比好氧生物要多,繁殖周期也比后者长。好氧菌世代时间为20～30min,而大部分厌氧菌的世代时间为5～15d,甚至更长一些。2.3UASB反应器处理工艺对处理废水的类型有一定限制硫酸盐、某些有机物、重金属离子和表面活性剂等对厌氧微生物特别是产甲烷具有有毒作用。如废水中含有较高的浓度的硫酸盐时,硫酸盐还原菌将大量繁殖,与产甲烷菌竞争有机物质,而对厌氧工艺产生第一次抑制作用;硫酸盐在厌氧环境下的还原产物硫化亲对产甲烷菌有毒,而对厌氧工艺产生第二次抑制作用。即使这些物质的浓度不高,但当它们同时存在时,有可能产生剧烈的毒性协同