UASB在廢水處理中的應用及其影響因素

uasb是由荷蘭著名學者letfinga在20世紀70年代開發(fā)的[1]。待處理的廢水由反應器底部引入，向上流過由絮狀或顆粒狀污泥組成的污泥床，產(chǎn)生的沼氣由頂部三相分離器逸出。uasb的特點是有機負荷率和去除率高，不需攪拌，能適應負荷沖擊和溫度的變化，是一種性能較好的厭氧生物工藝。

1 uasb反應器的基本原理
uasb反應器為上流式厭氧污泥床，如圖1所示。廢水由反應器底部進入，反應器主體含有大量的厭氧污泥，由于廢水以一定流速自下而上流動以及生物降解過程產(chǎn)生大量沼氣的攪拌作用，廢水與污泥充分混合，有機質(zhì)被吸附分解，最終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫水氫和氨，所產(chǎn)生沼氣(主要是甲烷)由上部的三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的廢水進入三相分離器的沉降區(qū)。由于沼氣從水中分離而失去攪拌作用，廢水在上升過程中變得比較平穩(wěn)，其中沉淀性能良好的污泥經(jīng)沉降面返回反應器主體部分，使反應器內(nèi)有較高的污泥濃度，保證了后繼處理的正常進行。在運行過程中，uasb反應器內(nèi)能夠形成沉淀性能良好的顆粒污泥，能夠允許較大的上流速度和很高的容積負荷。

2 uasb反應器在廢水處理中的應用
uasb反應器在所有高速厭氧反應器中是應用最為廣泛的，其處理的廢水包括幾乎所有以有機污染物為主的廢水，如各類發(fā)酵工業(yè)、淀粉加工、制糖、造紙、制藥、石油精煉及石油化工等各種來源的有機廢水[2、3]。其主要工藝流程如圖2所示：

uasb反應器正常運行時，有機負荷可達到30～50kgcod/（m3·d）或更高。表1列出了國內(nèi)部分uasb反應器處理高濃度有機廢水的應用資料[4]， cod的去除率普遍都在80%以上，最高可達94%，這表明，uasb工藝能有效的處理高濃度有機廢水。

表1 uasb反應器在處理不同廢水中的應用資料

近年來的生化處理不再偏重于厭氧處理法，其發(fā)展趨勢是將厭氧與好氧處理有機地結(jié)合起來，充分發(fā)揮他們各自的優(yōu)勢。目前將傳統(tǒng)的uasb反應器與好氧生物流化床結(jié)合起來，研制一種處理效率高、操作簡單、占地面積小、成本較低的三相流化床處理設備，以適應于餐飲業(yè)廢水的處理，解決目前餐飲廢水難于集中處理的問題[5、6、7]。由此看來，研制出厭氧和好氧處理結(jié)合于一體的工藝設備將會有較好的應用前景。uasb工藝與其他系統(tǒng)連用是對現(xiàn)代厭氧反應的一個突破。

3 影響因素
3.1 顆粒污泥
uasb系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行取決于沉降效果好、產(chǎn)甲烷活性高、微生物類群合理、數(shù)量豐富的顆粒污泥的形成[8、9]。顆粒污泥是uasb反應器運行的基礎，具有良好的沉降性顆粒污泥不易流失。顆粒污泥的數(shù)量、微生物組合及其產(chǎn)甲烷活性決定了反應器的處理效率和對水質(zhì)波動的抵抗能力。

3.2 有機負荷
正確控制有機負荷，可以盡快形成或形成較大的顆粒污泥。研究者認為：揮發(fā)酸的高低是顆粒污泥形成不同類型的重要因素，控制反應器出水的揮發(fā)酸濃度來選擇污泥的優(yōu)勢菌種，利用甲烷絲菌基質(zhì)親合力較高的特點，維持低的出水乙酸濃度來達到使甲烷絲菌成為主要降解乙酸的產(chǎn)甲烷優(yōu)勢菌的目的。在53℃±2℃，出水乙酸濃度低于200mgcod/l，增加負荷率，可培養(yǎng)出含甲烷絲菌為主的顆粒污泥，當出水乙酸濃度高時，增加負荷可培養(yǎng)出含甲烷八疊球菌為主的顆粒污泥。實踐證明，控制反應器的有機負荷和提高污泥的沉淀性是控制污泥過量流失的主要手段。

3.3 溫度
溫度對于uasb的啟動以及保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要的影響[10]。反應器在常溫(20～30℃)，中溫(33～41℃)和高溫(50～55℃)下均能順利啟動，形成顆粒污泥。不同的處理工藝，可以根據(jù)實際需要選擇不同的升溫方式，如厭氧處理采用高溫發(fā)酵（55℃），反應器啟動的關鍵在于污泥中高溫菌種的數(shù)量，所以采用直接升溫的方式，在1～2周內(nèi)取得高的vfa去除率，這說明在其它條件不變的情況下，采用直接升溫的方法啟動可以更快。

3.4 進水分配
進水分配對uasb的運轉(zhuǎn)是至關重要的，需要滿足如下原則：(1)確保單位面積的進水量基本相同，以防止短路等現(xiàn)象發(fā)生；(2)盡可能滿足水力攪拌需要，保證進水有機物與污泥迅速混合。在生產(chǎn)裝置中采用的進水方式大致可分為脈沖式、連續(xù)流、連續(xù)與脈沖相結(jié)合等方式。目前被廣泛采用的是脈沖式，它是一種布水均勻，攪拌效果好的進液形式，能增加活性污泥區(qū)高度，有利于提高厭氧效率和抗沖擊能力[11]。

3.5 堿度
堿度主要對污泥顆粒化產(chǎn)生影響，表現(xiàn)在兩方面：一是對顆?；M程的影響，二是對顆粒污泥活性的影響[12]。后者主要表現(xiàn)在通過調(diào)節(jié)ph值（即通過堿度的緩沖作用使ph值變化較小）使得產(chǎn)甲烷菌呈不同的生長活性，前者主要表現(xiàn)在對污泥顆粒分布及顆?；俣鹊挠绊?。在一定的堿度范圍內(nèi)，進水堿度高的反應器污泥顆?；俣瓤欤w粒污泥的sma低；進水堿度低的反應器其污泥顆?；俣嚷w粒污泥的sma高。因此，在污泥顆?；^程中進水堿度可以適當偏高（但不能使反應器的ph>8.2，這主要是因為此時產(chǎn)甲烷菌會受到嚴重抑制）以加速污泥的顆?；狗磻骺焖賳?；而在顆?；^程基本結(jié)束時，進水堿度應適當偏低以提高顆粒污泥的sma。在運行過程中，可以添加nahco3或caco3來調(diào)節(jié)進水堿度，有的反應器通過回流處理水來增加進水堿度，同時還加大了進水負荷。

3.6 有毒物質(zhì)
許多有機物對厭氧菌特別是甲烷菌呈現(xiàn)了很強的毒性，某些重金屬離子和某些陰離子對厭氧菌也會產(chǎn)生毒害作用，因此，在廢水的厭氧處理過程中應采取措施加以防治。

4 結(jié)論
uasb反應器設備簡單，運行方便，不需設沉淀池和污泥回流裝置，不需填料，不需機械攪拌，建設費用低，減少運行成本，易于管理。從經(jīng)濟分析角度看，系統(tǒng)運行費用基本上與排污費持平，達到了環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。uasb反應器還適于小區(qū)域的污水處理，在我國有著廣泛的發(fā)展和應用前景。

參考文獻：
1. 涂劍成等.現(xiàn)代厭氧反應器的現(xiàn)狀與發(fā)展.新疆環(huán)境保護,2004,26(3):9～12

2.段雪梅等.uasb反應器處理啤酒廢水的研究.河南工業(yè)大學學報(自然科學版),2005,26(3):81～83

3.周健等.制漿造紙工業(yè)廢水厭氧生物處理的研究及應用現(xiàn)狀.四川輕化工學院院報,1996,9(1):51～56

4.北京市政工程設計研究總院.給水排水設計手冊[m].第6冊.北京:中國建筑工業(yè)出版, 2002.

5. 劉曉文.厭氧uasbo新型生物接觸氧化工藝處理啤酒廢水.給水排水,2000,26(4):34～35

6. 李福勤等.uasb—sbr工藝處理淀粉制糖生產(chǎn)廢水.中國給水排水,2003,19(6):70～71

7.班福忱等.uasb—cass工藝處理啤酒廢水研究.釀酒科技,2005,134(8):110～114

8.王凱軍.uasb工藝系統(tǒng)設計方法探討.中國沼氣,2002,20(2):18～23

9.王靖文等.上流式厭氧污泥床反應器技術的現(xiàn)狀與發(fā)展.工業(yè)水處理,2001,21(7):12～15

10.趙自成等.上流式厭氧污泥床處理低溫低濃度廢水存在的問題與對策.重慶環(huán)境科學,2003,25(8):37～39

11.陳廣元.脈沖進液方式在uasb反應器中的應用.給水排水,2002,28(2):29～30

12.曹剛等.堿度對uasb污泥顆?；挠绊?中國給水排水,2002,18(8):13～15 作者: 崔玲,牛鳳奇