UASB工艺处理畜禽养殖粪便沼气工程

河南农业2009年第12期（上）HENANNONGYEUASB工艺近年来在国内外发展很快，应用面很宽。它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既解决了环境污染问题，又能取得较好的经济效益。近年来，UASB工艺被广泛应用于畜禽养殖粪便处理。大量实践证明，UASB工艺在畜禽养殖粪便处理方面取得了良好的效果，具有广阔的应用前景。一、UASB工作原理UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed)又称为升流式厌氧污泥床，由1971年荷兰瓦格宁根农业大学拉丁格教授通过物理结构设计，利用重力场对不同密度物质作用的差异，发明了三相分离器，使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了上流式厌氧污泥床（UASB）反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时，发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，即颗粒污泥。颗粒污泥的出现，不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展，而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。我国在1981年引入UASB厌氧反应器的概念，由于大型UASB厌氧反应器颗粒污泥的培养并未彻底解决，原典型UASB反应器存在的问题在工业运行中经常暴露，致使我国自行设计的UASB厌氧反应器运行数据大大低于设计值。UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥朝着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。二、UASB的工艺流程UASB过程一般包括粪便污水预处理、厌氧处理(包括沼气的收集、处理和利用)、好氧后处理和污泥处理等部分(见下图)。三、UASB工艺的优缺点（一）UASB的主要优点1、UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20~40gVSS/1；2、有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3·d左右；3、无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；4、污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵塞问题；5、UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。（二）主要缺点1、进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/l以下；2、污泥床内有短流现象，影响处理能力；3、对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。四、UASB工程的启动（一）污泥的驯化UASB设备启动的难点是获得大量沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。最好的办法是加以驯化，一般需要3~6个月，如果靠设备自身积累，投产期最长可长达1~2年。实践表明，投加少量的载体，有利于厌氧菌的附着，促进初期颗粒污泥的形成。比重大的絮状污泥比轻的易于颗粒化，比甲烷活性高的厌氧污泥可缩短启动期。（二）启动操作要点1、最好1次投加足够量的接种污泥；2、启动初期从污泥床流出的污泥可以不予回流，以使特别轻的和细碎污泥跟悬浮物连续地从污泥床排出体外，使较重的活性污泥在床内积累，并促进其增殖逐步达到颗粒化；3、启动开始废水COD浓度较低时，未必就能让污泥颗粒化速度加快；4、最初污泥负荷率一般在0.1~0.2kgCOD/kgTSS.d左右比较合适；5、污水中原来存在的和厌氧分解出来的多种挥发酸未能有效分解之前，不应随意提高有机容积负荷，这需要跟踪观察和水样化验；6、可降解的COD去除率达到70%~80％左右时，可以逐步增加有机容积负荷率；7、为促进污泥颗粒化，反应区内的最小空塔速度不可低于1m/d，采用较高的表面水力负荷有利于小颗粒污泥与污泥絮凝分开，使小颗粒污泥凝并为大颗粒。五、UASB工艺的应用范围由于UASB工艺是一种适用于低SS工业有机废水的厌氧处理工艺，因此，在应用于畜禽养殖场的污水处理时，应先对养殖场的污水进行固液分离后，污水再进入UASB反应器进行厌氧反应，出水往往需进一步进行好氧处理才能达到排放标准，是一种以环保治理为主，生产能源为辅的能源环保型沼气工程，适宜周围无大量农田的养殖场进行污水处理。洛阳市农