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湘鄉市UASB厭氧反應器

工藝中的兩級與兩相

*，不同的水質決定不同的工藝。產甲烷是厭氧去除水中機物的關鍵因素，兩級和兩相的差別也就在*個厭氧反應器是否產甲烷上；如果*個產甲烷，二個機負荷勢必要小很多，這是問題的關鍵。

一般來說，兩級厭氧適應的水質是較高濃度的廢水，它的生化性并不很差，*級通過沉降和發酵產降低二級的負荷。兩相厭氧，一是主要針對難生化降解廢水，靠*相改善生化性，二是針對硫酸鹽廢水，靠*相進行硫酸鹽還原，然后去除硫化物再進二相產甲烷，三是針對易酸化廢水易波動廢水，放在前面*酸化掉以穩定pH。

如酒精項目常用兩級，那些幾以上的，如果生化性不差并且水量不小，個人建議也用兩級，但是控制其實并不簡單，尤其是*級在高濃度、高VFA下。生化性較差用兩相的就很多了，其實生化性不差的也常常用兩相。

的工藝是用水解酸化+氧化（處理COD較低的廢水），的是UASB+氧化（一相厭氧，處理COD高的廢水），的是水解酸化+UASB+氧化（就相當于兩相厭氧）；對此分析如下：

1）水解+好氧工藝，處理的廢水濃度確實常見的要低一些，因為水解并不能提供較力的COD消解能力，當然這個工藝相比較直接好氧而言，更多的可以用在進水COD1k-2k之間的項目，這種水質進厭氧節約的曝能耗和提升水用的動力能耗差不多，厭氧降解程度上優點也不明顯，但是直接進好氧濃度又偏高。因此常搞出水解+好氧，利用水解過程微量講解和吸附去除COD來減少好氧的負擔。當然這是在不討論改善生化性方面的前提下。

2）假如水解酸化+UASB+氧化就相當于兩相厭氧，文章說“厭氧發酵產生沼過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個階段。水解池（水解池進行的就是水解酸化反應吧）是把反應控制在二階段完成之前，不進入三階段。”

那么水解酸化產生的應該是機酸吧，那乙酸化階段在哪發生的？兩相厭氧的產酸相產的酸？它的乙酸化階段又是在哪發生的呢？

產乙酸這個詞和產乙酸階段是應該分開的，因為在產酸階段就會產生一部分乙酸了但并不一定作為過程的主體，這要看廢水的機物組成。產乙酸階段，這里面包含了兩類反應，一是更長碳鏈的VFA以及乳酸、丙酮酸和醇類等分解產生乙酸，二是同型產乙酸菌，利用CO2和H2的機組合進行產乙酸。兩相的水解酸化過程中產生的機酸，可能是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸…以及乳酸中的任一種，也可能是未完降解的長鏈脂肪酸。

個人認為在實際工程中，兩相的分界線并不*分明，水解酸化相先后延伸至產乙酸甚至少量產甲烷都是經常遇見的。至于產甲烷相，它就沒不含水解酸化這兩個過程的時候，產甲烷相四個過程都會存在，只不過前兩個過程被之前的相分擔了一部分。乙酸化發生在哪里，這個過程應該大部分在后一相，兩相的定義并不是“水解酸化階段+乙酸化產甲烷階段”，只要在流程上將其主體分開即可叫做兩相，至于分界線模糊，沒關系。

基于水解和酸化兩個過程法分開的事實，三相取決于產乙酸和產甲烷是否可以分開。

對于三相分離器的工作原理大致可表述為：液固三相在體擾動和液體升流的下從下方進入三相分離器；污泥（固）撞擊在三相分離器上，上面吸附的沼泡釋放出來；沼體被三角形集罩收集；脫離體的泥水（固液相）穿過三相分離器集罩之間的縫隙，到達沉淀區；污泥（固）在沒體擾動的條件下沉淀，落回三相分離器下方。核心是體被收集和污泥沉淀。

厭氧反應器過程中，嚴重的問題就是“厭氧反應器酸化”，嚴重時，需要更換整個反應器內的厭氧污泥，損失可達幾十甚為上百。那么，當厭氧反應器發生酸化時，我們應該如何處理呢？能否在盡可能短的時間內恢復正常呢？

酸化的表現

先，我們來了解一下厭氧反應器酸化的四個現象：

• 反應器內pH值明顯下降
• 出水VFA突出上升
• COD去除效率大幅降低
• 沼產量持續減少

通常情況下，以上這些現象是同時發生的。一旦出現上述現象，請務必給予足夠的重視。

原因分析

厭氧反應器發生酸化的根源，是厭氧污泥中產甲烷菌的產甲烷能力不足以分解水解酸化菌所產出的機酸，同時pH值的下降會使未降解的VFA濃度上升，對產甲烷菌產生進一步的抑制，使反應器繼續酸化，形成惡性循環，終導致反應器酸化。

導致酸化的主要原因如下：

• 營養鹽缺乏
• pH條件或溫度條件不合適
• 由于負荷造成
• 廢水中混入了毒性物質

我們的公眾號曾經詳細過厭氧反應器發生酸化的原因，文章名稱為厭氧污泥酸化不可不知的4大原因。

處理措施

一旦發生厭氧反應器酸化，不論什么原因，都需要迅速扭轉這種趨勢，應當采取如下兩種應急措施。

1. 大幅降低負荷

• 盡量多降低負荷，可以降低至50%，甚至暫停處理廢水。
• 同時，若厭氧反應器設外循環管路，則通過循環泵打循環，直至VFA恢復正常。

2. 采取多種手段，避免出水PH值降低到正常范圍（6.5）以下

• 若厭氧反應器出水pH值降至6.5以下甚至更低，則須適當提高反應器進水的pH值，以維持反應器內合適的pH環境。（進水pH值提高的幅度視反應器內pH值下降的程度而定，時可以將進水的pH值調整至8.0以上甚至9.0以上。）
• 當反應器內的pH值降低到5.0以下，說明反應器酸化已經非常嚴重了。這時，可以用清水置換厭氧反應器內的廢水，將反應器內的VFA濃度迅速降低，同時盡快恢復反應器內正常的pH環境。

通過以上兩個措施，如果反應器酸化的原因僅僅是負荷，只要沒嚴重到致使厭氧污泥大量流失，在24小時至數天內，反應器中的VFA會下降到200mg/l以下，pH值會恢復至正常的水平。即使由于酸化程度過于嚴重或者由于其他原因導致反應器不能完恢復，也可以使酸化程度得到緩解，為后續查明原因并采取進一步的應對措施贏得時間。

當反應器的酸化被遏制后，可以進行低負荷，然后根據情況逐步增加負荷直至反應器的負荷和效率恢復到酸化前的正常水平。

正如我們在文章開頭提到的，厭氧污泥酸化是厭氧反應器中嚴重的事故之一。遇到此類問題，建議廣大站長和操作人員應保持冷靜，根據實際情況準確做出判斷，并立即采取正確措施，切不可“等等看”、“再挺一挺”等僥幸心理，從而錯過了解決問題的時機。

*時間了解技術、裝備、

1、UASB厭氧反應器的原理

升流式厭氧污泥床(UASB)反應器是由Lettinga在七十年代開發的。廢水被盡可能均勻的引入到UASB厭氧反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發生在廢水與污泥顆粒的接觸過程，反應產生的沼引起了內部的循環。附著和沒附著在污泥上的沼向反應器部上升，碰擊到三相分離器體發射板，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，體被收集到反應器部的三相分離器的集室。一些污泥顆粒會經過分離器縫隙進入沉淀區。UASB厭氧反應器包括以下幾個部分:進水和配水系統、反應器的池體和三相分離器。

在UASB厭氧反應器中重要的設備是三相分離器，這一設備安裝在反應器的部并將反應器分為下部的反應區和上部的沉淀區。

2、UASB厭氧反應器的選型

UASB厭氧反應器的材料，可采用碳鋼、Lipp(或拼裝結構)和混凝土結構。對鋼制結構的反應器需進行保溫處理，鋼池可考慮采用現場4~8mm厚阻燃型聚苯乙烯泡沫板及彩色防護板保溫和裝飾，碳鋼的材料采用環氧樹脂加玻璃布三層做法。混凝土池不考慮保溫問題。附屬設備如三相分離器、配水系統、走道、扶手、樓梯暫等不考慮。對以上三種結構型式進行了技術比較。

當建立兩個或兩個以上反應器時，矩形反應器可以采用共用壁。當建造多個矩形反應器時其*性。對于大型UASB厭氧反應器建造多個池子的系統是益的，這可以增加處理系統的適應能力。如果多個反應池的系統，則可能關閉一個進行維護和修理，而其他單元的反應器繼續。

通過綜合比較，鋼結構和混凝土的投資相差不大，從整體比較來看，拼裝結構或Lipp罐從投資上和年經常上均較低。且且具，施工周期短的優點。但混凝土使用壽命遠遠高于碳鋼結構池體，且需考慮保溫問題。目前，我的UASB厭氧反應器大多以鋼筋混凝土為材料。

3、UASB厭氧反應器的點

UASB內厭氧污泥濃，平均污泥濃度為20-40gMLVSS/L;

機負荷高，水力停留時間短，例如采用中溫發酵時，容積負荷一般為5-10kgCOD/(m3.d)左右;

混合攪拌設備，靠發酵過程中產生的沼的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態，對下部的污泥層也一定程度的攪動;

污泥床不設載體，節省造價及避免因填料發生堵塞問題;

UASB內設三相分離器，通常不設強效澄清池，被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內，通常可以不設污泥回流設備，動力較小。

利用機物厭氧分解過程中酸性發酵階段的點，將某些大分子的難降解機物轉化為易微生物降解的小分子機物，將大部分不溶性機物降解為溶解性物質，為后續好氧處理創造條件。

湘鄉市UASB厭氧反應器

厭氧物處理
厭氧物處理 (Anaerobic Process),利用兼性厭氧菌專性厭氧菌污水機物降解低化合物進轉化甲烷、二氧化碳機污水處理酸性消化堿性消化兩階段酸性消化階段由產酸菌泌外酶使機物變簡單機酸醇類、醛類氨、二氧化碳等；堿性消化階段酸性消化代謝產物甲烷細菌進步解甲烷、二氧化碳等構物體種處理主要用于高濃度機廢水糞便污水等處理高機物厭氧降解程四階段：水解階段、發酵(或酸化)階段、產乙酸階段產甲烷階段水解階段水解定義復雜非溶解性聚合物轉化簡單溶解性單體或二聚體程高機物相量巨能透細胞膜能細菌直接利用階段細菌胞外酶解例纖維素纖維素酶水解纖維二糖與葡萄糖淀粉解麥芽糖葡萄糖蛋白質蛋白質酶水解短肽與氨基酸等些水解產物能夠溶解于水并透細胞膜細菌所利用水解程通較緩慢認含高機物或懸浮物廢液厭氧降解限速階段種素溫度、機物組、水解產物濃度等能影響水解速度與水解程度發酵階段發酵定義機物化合物既作電受體電供體物降解程程溶解性機物轉化揮發性脂肪酸主末端產物程稱酸化階段述化合物發酵細菌（即酸化菌）細胞內轉化更簡單化合物并泌細胞外發酵細菌絕數嚴格厭氧菌通約1%兼性厭氧菌存于厭氧環境些兼性厭氧菌能夠起保護像甲烷菌嚴格厭氧菌免受氧損害與抑制階段主要產物揮發性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫、氨、硫化氫等產物組取決于厭氧降解條件、底物種類參與酸化微物種群與同酸化菌利用部物質合新細胞物質未酸化廢水厭氧處理產更剩余污泥厭氧降解程酸化細菌酸耐受力必須加考慮酸化程pH降4能進行產甲烷程pH值降減少甲烷氫消耗并進步引起酸化末端產物組改變產乙酸階段產氫產乙酸菌階段產物進步轉化乙酸氫、碳酸及新細胞物質甲烷階段階段乙酸、氫、碳酸、甲酸甲醇轉化甲烷、二氧化碳新細胞物質甲烷細菌乙酸、乙酸鹽、二氧化碳氫等轉化甲烷程兩種理同產甲烷菌完組氫二氧化碳轉化甲烷另組乙酸或乙酸鹽脫羧產甲烷前者約占總量1/3者約占2/3甲烷形程主要間產物甲基輔酶M（CH3-S-CH2-SO3-）
需要指：些書厭氧消化程三階段、二階段合階段稱水解酸化階段則認四階段能更清楚反應厭氧消化程
述四階段反應速度依廢水性質異含纖維素、半纖維素、膠脂類等污染物主廢水水解易速度限制步驟；簡單糖類、淀粉、氨基酸般蛋白質均能微物迅速解含類機物廢水產甲烷易限速階段雖厭氧消化程四程厭氧反應器四階段同進行并保持某種程度態平衡該平衡旦pH值、溫度、機負荷等外加素所破壞則先使產甲烷階段受抑制其結導致低級脂肪酸積存厭氧進程異變化甚至導致整消化程停滯。

在厭氧發酵過程中微生物起什么

主要其中的發酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸菌、產甲烷菌等。 

1、發酵細菌（產酸細菌）：

發酵產酸細菌的主要功能兩種：①  水解——在胞外酶的下，將不溶性機物水解成可溶性機物；②  酸化——將可溶性大分子機物轉化為脂肪酸、醇類等；主要的發酵產酸細菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；水解過程較緩慢，并受多種因素影響（pH、SRT、機物種類等），時回成為厭氧反應的限速步驟；產酸反應的速率較快；大多數是厭氧菌，也大量是兼性厭氧菌；可以按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌等。 

2、產氫產乙酸菌：

產氫產乙酸細菌的主要功能是將各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和H2；為產甲烷細菌提供合適的基質，在厭氧系統中常常與產甲烷細菌處于共生互營關系。

主要的產氫產乙酸反應： 

 注意：上述反應只在乙酸濃度很低、系統中氫分壓也很低時才能順利進行，因此產氫產乙酸反應的順利進行，常常需要后續產甲烷反應能及時將其主要的兩種產物乙酸和H2消耗掉。 

主要的產氫產乙酸細菌多為：互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬、暗桿菌屬等；多數是嚴格厭氧菌或兼性厭氧菌。 

3、產甲烷菌

20世紀60年代Hungate開創了嚴格厭氧微生物培養技術之后，對產甲烷細菌的研究才得以進行；產甲烷細菌的主要功能是將產氫產乙酸菌的產物——乙酸和H2/CO2轉化為CH4和CO2，使厭氧消化過程得以順利進行；主要可分為兩大類：乙酸營養型和H2營養型產甲烷菌，或稱為嗜乙酸產甲烷細菌和嗜氫產甲烷細菌；一般來說，在自然界中乙酸營養型產甲烷菌的種類較少，只Methanosarcina（產甲烷八疊球菌）和Methanothrix（產甲烷絲狀菌），但這兩種產甲烷細菌在厭氧反應器中居多，別是后者，因為在厭氧反應器中乙酸是主要的產甲烷基質，一般來說70%左右的甲烷是來自乙酸的氧化分解。

IC厭氧反應器工作過程

通過以下的對IC厭氧反應器的描述，您可以很清楚的了解到其所具的優點的基本原理。

一般可以理解為IC是由上、下兩個UASB組成兩個反應室，下反應室負荷高，上反應室負荷低，在反應器內部，對應分為三個反應區。

高負荷區

借助于本的殊的多旋流式防堵塞的布水系統，高濃度的機廢水均勻進入反應器底部，完成與反應器內污泥的充分混合，由于內循環、高的水力負荷和產的攪動，導致反應器底部的污泥膨脹狀態良好，使廢水與污泥能夠充分接觸，如此良好的傳質和較高的污泥活性才了IC反應器具較高的機負荷。

低負荷區

低負荷區也是精處理區，在這個反應區內水力負荷和污泥負荷較低，產量少，產攪動小，因此可以效的對廢水中的機物進行再處理。

沉降區

IC反應器部為污泥沉降區，機物已基本去除的廢水中的少量懸浮物在本區內進一步進行沉降，IC出水水質達到規定要求。

廢水通過布水系統進入厭氧反應器的下部高負荷區，與顆粒污泥進行充分的混合和傳質，將廢水中大部分的機物分解，產生大量的沼。沼通過下三相分離器時，由于沼的提升，沼連同一部分混合液被提升到罐部的液分離器，沼在液分離器里被分離出來，分離后的混合液再通過回流管回流到罐的底部，與進入IC厭氧反應器的進水混合，形成了厭氧罐自身的內循環。

廢水通過下三相分離器后進入上部低負荷區（精處理區），進一步降解廢水中的機物，混合液通過上部的三相分離器時進行顆粒污泥、水、沼的分離，沼通過沼管道出，污泥則回流到厭罐底部保持生物量，而沉淀后的水通過出水堰進入后續構筑物。

工藝操作條件

Ⅰ、生物量--大小以污泥濃度表示，一般介于10~30gvss/L之間，為防止反應器中污泥流失，可采用裝入填料介質使細菌附著掛膜，調節水流速度或污泥回流量。

Ⅱ、負荷率--表示消化裝置處理能力的一個參數，負荷率三種表示方法:

①容積負荷率--反應器單位效容積在單位時間內接納的機物量kg/m3·d。

②污泥負荷率--反應器內單位重的污泥在單位時間內接納的機物量kg/kg·d。

③投配率--每天向單位效容積投加的材料的體積m3/m3·d。

投配率的倒數為平均停留時間或消化時間，單位為d(天)，投配率池可用百分率表示。

負荷率的影響:

①當機物負荷率很高時，營養充分，代謝產物機酸產量很大，過甲烷菌的吸收利用能力，機酸積累pH下降，是低效不穩定狀態。

②負荷率適中，產酸細菌代謝產物中的機物(機酸)基本上能被甲烷菌及時利用，并轉化為沼，殘存機酸量僅為幾百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱堿性，是強效穩定發酵狀態。

③當機負荷率小，供給養料不足，產酸量偏少，pH>7.5是堿性發酵狀態，是低效發酵狀態。

Ⅲ、溫度控制--發酵要求較高的溫度，每去除8000mg/L的COD所產沼，能使水溫升高10℃，一般工藝設計中溫消化30~35℃。

Ⅳ、pH的控制--當液料pH<6.5或高于8.0，則要調整液料pH。

pH<6.8~7，應減少機負荷率，

pH<6.5，應停止加料，必要時加入石灰中和。

實現了污泥泥齡(SRT)與水力停留時間(HRT)的分離：

由于在反應器內能維持很高的生物量，污泥泥齡很長，廢水在反應器內的HRT較短，時SRT大于HRT，因而反應器具很高的容積負荷率和很好的性，這是現代厭氧反應器與傳統厭氧反應器的zui大區別。

UASB反應器對各類廢水很大的適應性：

UASB反應器不僅可以出來高濃度機廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等廢水，也可以出來中等濃度機廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等廢水，并且可以出來低濃度機廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩定。除了含毒害物質的機廢水外，UASB反應器幾乎可適應不同行業出的各類機廢水。

能耗低，產泥量少：

由于UASB反應器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現強效能的同時，達到了低能耗，并可提供大量的生物能沼，因此，UASB反應器是一種產能型的廢水處理設備。由于SRT很長，不僅產生的污泥時穩定的，而且產泥量很少，從而降低了污泥含量

組成部分：

1）進水配水系統

    進水配水系統的功能主要是將廢水均勻分配到整個反應器，并進行水力攪拌，是反應器強效的關鍵之一。

    從水泵來的廢水通過配水設備流入布水管。配水設備是由一根可旋轉的配水管與配水槽構成，配水槽為圓環形，被分隔成若干單元，每個單元與一根通進反應器的布水管相連。從水泵來的水管與可旋轉的配水管相連接。工作時配水管旋轉，在一定的時間間隔內，廢水流進配水槽的一個單元，由此流進一根布水管進入反應器。

    布水點設在反應器的底平面上，為使基質與污泥接觸充分，應進行設置。布水點均勻分布在池底上，且高度不同。根據關資料與研究實踐，認為布水的不均勻系數為0.95時，可達到布水均勻的。荷蘭研究者提出，在裝置放大時應按比例增加布水點的數量，使每5m2底面積一個布水點。這種布水方式對于整個反應器來說是連續進水，而對于每個布水點而言，則是間斷進水，布水管的瞬時流量與整個反應器的流量相等。

    在裝置中所采用的進水方式大致可分為間歇式、脈沖式、連續均勻流、連續與間歇回流相結合等幾種。

2）反應區

    反應區是反應器的主要部分，包括污泥床區和污泥懸浮層區，廢水中機物主要在此處被厭氧菌分解。

3）三相分離器

    三相分離器的是把沼、污泥和液體分開。UASB反應器所具的這種分離器是考慮到厭氧工藝細菌生長速率很慢這一點而設計的，由沉淀區、回流縫和封組成。污泥經沉淀區沉淀后由回流縫直接回流到反應區，流失的污泥量小于在反應器內的生成量，沼經分離后進入室。三相分離器的分離效果將直接影響反應器的處理效果。

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