高温与超高温UASB反应器的研究进展_马建勇

高温与超高温UASB反应器的研究进展马建勇杨凤林张兴文杨卫身(大连理工大学环境科学与工程学院,大连116012)摘要本文介绍了国内外对上流式厌氧污泥床(UASB)反应器应用于高温和超高温废水处理的研究进展现状,探讨了在高温和超高温下UASB反应器接种、启动及其处理效果的特点。关键词高温UASB反应器超高温UASB反应器接种启动ThedevelopmentofthermophilicandextremelythermophilicUASBreactorsMaJianyongYangFenglinZhangXingwenYangWeishen(SchoolofEnvironmentalScienceandTechnology,DUT,Dalian116012)AbstractThisarticlereviewstherecentdevelopmentsofthermophilicandextremelythermophilicUASB(upflowanaerobicsludgeblanket)reactors.Thecharacteristicsofinoculation,start-upandperformanceofthermophilicandextremelythermophilicUASBreactorsarealsopresented.KeywordsthermophilicUASBreactor;extremelythermophilicUASBreactor;inoculation;start-up1引言从荷兰Wageningen农业大学Lettinga等人于20世纪70年代研制开发出上流式厌氧污泥床(UASB)反应器以来,该工艺在废水厌氧生物处理方面发挥了日益重要的作用。到1997年,全世界厌氧处理工程中,UASB工艺占了大约67%的比重[1]。厌氧消化是利用厌氧菌在厌氧条件下的生长代谢,以废水中的有机物作为底物,通过降解作用达到生物净化的目的。多数厌氧菌(主要是水解菌和产甲烷菌)的最佳生长温度是30—35℃[2];同时,因为高温厌氧反应在加热和保温上需要耗费大量的能量,所以高温(50—60℃)和超高温(70—80℃)UASB反应器在实际生产中应用得并不多。但是与普通化学反应相似,厌氧消化的生化反应速度在高温下比低温下要快得多。而且由于很多工业废水,如酿酒行业的废水,具有很高的温度(70—90℃)[3],因而不需要额外的热量就能维持反应器较高的温度。所以,高温和超高温UASB反应器的研究和应用还是很有必要、很有前途的。2高温UASB反应器的研究和应用进展2.1高温UASB反应器的接种与启动因为高温UASB反应器的研究应用开展较晚,一般找不到现成的高温厌氧颗粒污泥,用来启动反应器。采用高温消化污泥作为55℃的高温厌氧工艺的接种物很容易启动,中温消化污泥也可以成功应用于高温厌氧工艺,此外,已经作为55℃的高温厌氧工艺种泥使用过的接种物有:新鲜的或者消化的牛粪、新鲜的或者消化的下水道污泥、间歇污泥消化器的污泥和厌氧塘污泥等[4]。任洪强、陈坚等人[5]在53—56℃下,用普通消化污泥作接种污泥,在35d内成功启动了体积1500m3的生产性UASB反应器,处理酒精废水,COD负荷达到了5.5kgCOD/(m3·d)。该研究采用有机负荷的冲击试验来考察整个体系的稳定性,作为判断UASB反应器启动过程是否结束的一个指标。当反应器有机负荷达到5.5kgCOD/(m3·d)左右时,突然将反应器的有机负荷提高到7.8—8.5kgCOD/(m3·d),运行5—6d之后恢复到原来条件,结果发现,当冲击负荷结束后,系统能够很快恢复原来的状态,可以认为反应器已完成启动过程。颗粒污泥的形成与否,沉降性能的好坏,对UASB反应器的性能有很大的影响。日本Harda教授的研究组对高温高速厌氧消化做过较多工作,他们对小试规模的UASB反应器进行研究,考察了高温条件下污泥颗粒化的过程。反应器用高温的消化第3卷第4期环境污染治理技术与设备Vol.3,No.42002年4月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlApr.,2002下水道污泥作为接种物,经200d后反应器内的污泥完全颗粒化,颗粒污泥直径0.38mm;到442d时,颗粒污泥进一步成熟,直径达到0.52mm。成熟的颗粒污泥的最大负荷为3.7gCOD/gVSS·d,是中温条件下形成的颗粒污泥的2—3倍[6]。由此可见,用消化污泥作为接种物培养高温UASB反应器的颗粒污泥是可行的,不过耗费的时间比较长。在上述研究的基础上,Syutsubo等人[7]比较了分别用中温颗粒污泥与高温厌氧悬浮消化污泥启动UASB反应器的过程。研究发现,在