强化UASB处理效率的研究_陈明东

强化UASB处理效率的研究鞍山静电技术研究设计院(辽宁鞍山,114011)陈明东摘要针对UASB技术在国内应用不够理想的现状,结合国内外应用的成功经验,通过采取控制进水水质、进行预酸化水解、优化进水布水器和三相分离器、利用高效厌氧发酵菌团颗粒污泥、设置反应器内部循环流、以及与好氧工艺结合处理等措施,系统地分析了造成该技术处理效率低下的原因及其强化办法,并通过工程实例验证:经强化处理后,其负荷率可稳定的达到10～15kgCOD/(m3·d),处理效率高达95%以上。关键词UASB,污水处理,强化处理UASB(upflowanaerobicsludgeblankettechnique)污水处理技术,即上流式厌氧污泥床技术,近年来在有机污水处理,特别是高、中浓度有机污水处理领域,受到人们越来越多的关注。该技术是1974年荷兰学者G.Lettinga等人开发成功的,经世界各国环保专家的完善,已发展成为相当成熟的水处理技术。特别在欧洲和日本等国,取得了很大的进展,在上千座污水处理设施中得到应用〔1〕。我国在这项技术的理论研究和产业化应用上,也进行了积极的探索和尝试,建成了多处UASB污水处理设施。虽然也达到了一定的处理效果,但由于在工程上过分地强调了硬件,忽视了软件的作用。在技术上与国外先进水平相比,仍有很大的差距,如COD负荷率仅能达到3～5kg/m3·d,远远低于国外的10～20kg/(m3·d),而且设备运行稳定性也差。1强化方法从影响UASB运行的不利因素来看,应从以下几个方面加以强化,才能确保其达到理想的处理效果。1.1严格控制进水水质许多人认为,既然UASB技术能适应于多数的有机污水,且能保持较高的处理负荷,对进水水质想当然的放松了限制,认为UASB能适应各种恶劣水质环境。因此往往对原水不加任何调整,直接泵入UASB反应器中。殊不知,UASB处理过程实质上是利用了生物的生理过程,其正常运行条件必须满足生物的生存条件。UASB的颗粒污泥菌种无论在承受高的COD负荷冲击,还是在忍受其它阻害物抑制方面,较其它菌种具有相当强的能力。但承受能力仍有一定的限制。一般认为,UASB进水水质宜控制CODCr≤10000mg/L,BOD5/CODCr≥0.3,SS≤1000mg/L,pH值中性左右,温度35℃,其它阻害物浓度也以不妨碍微生物生理活动为原则。1.2采取预酸化处理UASB技术是利用厌氧微生物的生理活动,将有机物基质分解为沼气(主要成分是CH4和CO2)放出,从而使水体净化。因此在工艺设计上,必须充分考虑到糖类、蛋白质和脂肪等高分子有机物的生物降解过程,为其创造适宜的条件,才能有效地去除这些有机污染物。从图1可见,有机物要经生化处理转化成沼气放出,必须先经历水解,酸化过程,转化为低级脂肪酸后才能进行。而图1高分子有机物的产沼发酵分解机理UASB中所用的颗粒污泥,其主要菌种是产沼菌,对高分子有机物的水解酸化过程则效果不大。为解决这个矛盾,国外普遍采用UASB反应器前进行预酸化处理,并且根据不同有机物水解酸化所需时间不同设定水力停留时间。国内对这一点重视不够,是造成UASB性能不佳的另一主要原因。1.3优化进水和三相分离系统设计出符合流体力学和生物反应的合理的进水布水系统,也是改善UASB处理效率的有效途径。布水系统采用双向进水的纯水力搅拌方式,流向90s切换一次,可提供柔和的水力搅拌效果,促进污泥和污水之间的良好接触,使污泥上附着的气泡有效分离,有利于“水力筛分”,提高反应器的负荷,加速污泥颗粒化的形成。有两层折流板的气液固三相分离系统,在折流板处可形成循环滚动流,加强了颗粒污泥的生成〔2〕。从图2可看出三相分离器设在反应器的顶部,废水由反应器底部布水器进水,完成均匀布水和水力搅拌过程,再向上流过颗粒污泥床区与大量的厌氧菌分解成沼气,废水在升流的过程中夹带着沼气和厌氧菌固体物。沼气在气室被分离去掉,并通过导管不断被排出,可作为生物能被收集利用。废水和厌氧菌固体物在沉淀区进行固液分离,处理过的净化水由反应器顶部排走,废水完成了处理的全过程。沉淀区的大部分污泥可返回污泥床区,使反应区内可保持足够的生物量。—7—工业水处理1999—01,19(1)强化UASB处理效率的研究由此可见,整个UASB反应器是集生物反应与沉淀于一体,并且不设机械搅拌,不装填料,构造较为简单,运行管理方便〔4〕。图2UASB反应器1.4利用高效厌氧发酵菌团———颗粒污泥颗粒污泥是UASB技术的一大特色,其直径约2～3mm,颜色因水质的不同而呈现黑色和灰色,密度比絮体污泥大,具有良好的沉降性能。其有很高的去除有机物活性,使反应器内可维持很高的生物量,因此保证了UASB反应器可在高负荷下稳定运行。颗粒污泥是由多种绝对厌氧菌种形成菌团,其中的索氏甲烷菌(Methanoth