青島啤酒（甘肅）農(nóng)墾股份有限公司

摘要：目前UASB厭氧反應(yīng)器在污水處理中有著廣泛的應(yīng)用，本文主要介紹了UASB厭氧反應(yīng)器在啤酒廢水處理中的研究現(xiàn)狀，首先分析了UASB反應(yīng)器的特點(diǎn)，并對(duì)影響其運(yùn)行的因素進(jìn)行了探討，闡述了其在處理啤酒廢水時(shí)運(yùn)行管理的要點(diǎn)，最后對(duì)其運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：UASB厭氧反應(yīng)器，污水處理，研究進(jìn)展

引言

上流式厭氧污泥床（UASB）反應(yīng)器，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Lettinga等人在20世紀(jì)70年代初研制開(kāi)發(fā)的，用于廢水處理時(shí)，能利用生物凝聚、結(jié)塊機(jī)能，形成具有良好性能的顆粒污泥，大大提高了污泥濃度，使反應(yīng)器的負(fù)荷和效率有了大幅度提高。UASB反應(yīng)器的突出優(yōu)點(diǎn)為COD負(fù)荷可達(dá)20kg/（m·d），水利停留時(shí)間低于4h，占地面積小，能產(chǎn)生沼氣副產(chǎn)品，污泥沉降性能好，穩(wěn)定且過(guò)剩量少，COD去除率均為90%以上，因而該反應(yīng)器在世界上得到了比較廣泛的應(yīng)用。

一、UASB反應(yīng)器的特點(diǎn)

（一）主要優(yōu)點(diǎn)：

UASB反應(yīng)器最主要的特點(diǎn)是可以形成高負(fù)荷的顆粒污泥。顆粒污泥具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、顆粒狀污泥是由細(xì)菌形成的一個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)，其中不同類(lèi)型的種群組成了共生或互生體系，有利于形成細(xì)菌生長(zhǎng)的生理生化條件并有利于有機(jī)物的降解。

2、顆粒的形成有利于其中的細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收。

3、顆粒使發(fā)酵菌的中間產(chǎn)物的擴(kuò)散距離大大縮短，對(duì)復(fù)雜有機(jī)物的降解是很重要的。

4、在水質(zhì)突然變化時(shí)（例如pH值、毒性物的濃度等），顆粒污泥能維持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的微環(huán)境，使代謝過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行。

（二）主要缺點(diǎn)：

1、啟動(dòng)和處理時(shí)間長(zhǎng)。出水難以直接達(dá)標(biāo)排放。

2、操作條件復(fù)雜，對(duì)環(huán)境條件及操作的要求比好氧法嚴(yán)格。

二、影響UASB反應(yīng)器運(yùn)行的因素

（一）微量元素的影響

微量元素對(duì)所有生物體都有重要作用，生物體內(nèi)的酶是生化反應(yīng)的催化劑，微量元素則是酶的輔助因子和激活劑。有報(bào)道列舉出對(duì)產(chǎn)甲烷菌有激活作用的微量元素有Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Mg、Ca等，這些微量元素一方面對(duì)生物體的生理生化反應(yīng)具有重要的作用，另一方面有報(bào)道稱(chēng)Ca2+對(duì)顆粒污泥的形成有一定的作用。廢水中缺乏足夠的微量元素時(shí)會(huì)降低厭氧微生物的活性，造成厭氧反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)酸的累積，對(duì)微生物的代謝活動(dòng)產(chǎn)生不利影響。

（二）毒性物質(zhì)的影響

與其他生物處理系統(tǒng)類(lèi)似，UASB系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)避免有毒物質(zhì)進(jìn)入。一些含有毒性基團(tuán)或者活性鍵的化合物對(duì)某些未經(jīng)馴化的微生物通常是有害的，但這些有毒的有機(jī)化合物本身也是可以被厭氧微生物降解的，如三氯甲烷、三氯乙烯等。由于微生物對(duì)各種基質(zhì)的適應(yīng)能力具有一定的限度，當(dāng)一些化學(xué)物質(zhì)超過(guò)一定濃度時(shí)，會(huì)對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生限制作用，甚至完全破壞厭氧消化過(guò)程。

適量的微量金屬、氨氮有助于厭氧微生物的生命活動(dòng)，可刺激微生物的生命活性，但含量過(guò)多會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)。水的pH會(huì)影響氨和銨離子的轉(zhuǎn)化，從而對(duì)微生物產(chǎn)生影響。當(dāng)廢水中重金屬離子的濃度過(guò)高時(shí)，也會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用。

（三）硫酸鹽的影響

硫是微生物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，少量的硫酸鹽（或其他含硫化合物）有益于厭氧消化過(guò)程的進(jìn)行，甚至在某些情況下還需要補(bǔ)充一定量的含硫物質(zhì)作為微生物生長(zhǎng)的硫源。同時(shí)，當(dāng)厭氧系統(tǒng)中含有適當(dāng)?shù)牧蛩猁}時(shí)，硫酸鹽還原菌能夠更有效地利用氫還原硫酸鹽，從而加快產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)的速率，提高種間氫轉(zhuǎn)移速率，因而有助于厭氧消化過(guò)程的順利進(jìn)行。

但是當(dāng)廢水中含有高濃度硫酸鹽時(shí)，就會(huì)對(duì)厭氧消化產(chǎn)生不利影響。一是由于硫酸鹽還原菌（SRB）和產(chǎn)甲烷菌（MPB）都可以利用乙酸和H2，由此產(chǎn)生基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)性的抑制作用；二是硫酸鹽還原的終產(chǎn)物———硫化物（H2S）對(duì)產(chǎn)甲烷菌和其他厭氧菌有直接的毒害作用。

三、UASB反應(yīng)器在污水處理使用中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

（一）問(wèn)題：污泥生長(zhǎng)過(guò)于緩慢

措施：增加進(jìn)液營(yíng)養(yǎng)與微量元素濃度，減少預(yù)酸化程度，增加反應(yīng)器負(fù)荷。

（二）問(wèn)題：反應(yīng)器負(fù)荷過(guò)高

措施：降低負(fù)荷；增加污泥量或促進(jìn)污泥產(chǎn)生；降水量適當(dāng)減少污泥洗出；減少污泥負(fù)荷，增加污泥活性。

（三）問(wèn)題：顆粒污泥破裂分散

措施：采用更穩(wěn)定的工藝及加強(qiáng)源頭控制，應(yīng)用更穩(wěn)定的預(yù)酸化條件，廢水脫毒預(yù)處理；延長(zhǎng)馴化時(shí)間；稀釋進(jìn)液，降低負(fù)荷和上流速度，以降低水流的剪切力，采用出水循環(huán)增大選擇壓力，使絮狀污泥洗出。

四、UASB反應(yīng)器的運(yùn)行管理要點(diǎn)

1、制定并執(zhí)行源頭控制管理制度

目的是對(duì)啤酒生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢酵母、廢酒糟、蛋白凝固物、高濃度酸堿廢液、廢酒液、大量熱水、廢硅藻土、油類(lèi)物質(zhì)、爐渣、液氨、廢標(biāo)紙、碎玻璃等對(duì)污水處理有影響的污染物在源頭產(chǎn)生處進(jìn)行收集、去除或采取有效措施以避免、減少對(duì)污水處理運(yùn)行的影響。加強(qiáng)異常排放的溝通協(xié)調(diào)。每周對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行回顧。

2、UASB反應(yīng)器的進(jìn)水負(fù)荷要適當(dāng)

（1）UASB反應(yīng)器的進(jìn)水負(fù)荷首先表現(xiàn)在水力負(fù)荷上。正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)控制在0.5-1m/h為宜。其目的是使反應(yīng)器能夠存在形成并保持顆粒污泥的水力條件。

（2）UASB反應(yīng)器的進(jìn)水負(fù)荷其次表現(xiàn)為容積負(fù)荷，正常運(yùn)行時(shí)的COD容積負(fù)荷為2-5kgCOD/m3·d。

3、UASB反應(yīng)器的溫度保證

對(duì)UASB反應(yīng)器及進(jìn)水進(jìn)行保溫，盡可能防止反應(yīng)器的熱量散失。同時(shí)盡可能提高反應(yīng)器的污泥濃度，減弱溫度對(duì)厭氧反應(yīng)的影響。也就是說(shuō)UASB反應(yīng)器若非必要盡量不排泥，以使污泥濃度保持在一定的較高水平。若已培養(yǎng)出顆粒污泥，一般不需要排放反應(yīng)器底部的污泥。必要時(shí)可以利用大流量將底部懸浮絮狀污泥沖出，在反應(yīng)器上部排出懸浮物。

4、及時(shí)有效地排出沼氣

厭氧過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣對(duì)污泥具有攪拌的作用，促進(jìn)污水與污泥的混合接觸，同時(shí)也會(huì)起到類(lèi)似浮選的作用，會(huì)講部分污泥帶出液面，導(dǎo)致出水懸浮物的增加和水質(zhì)變差。因此應(yīng)保證沼氣收集管道系統(tǒng)的暢通，及時(shí)將沼氣從UASB系統(tǒng)中排出。

5、充分創(chuàng)造厭氧環(huán)境

無(wú)氧是UASB反應(yīng)器厭氧生物正常活動(dòng)的前提，甲烷菌則必須在絕對(duì)的厭氧環(huán)境下才能高效率發(fā)揮作用。在UASB進(jìn)水、回流等各個(gè)環(huán)節(jié)盡可能減少與空氣接觸的機(jī)會(huì)。

結(jié)束語(yǔ)

由于厭氧處理系統(tǒng)具有負(fù)荷高、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、可以回收部分能源等優(yōu)點(diǎn)，較適合我國(guó)現(xiàn)狀。80年代開(kāi)始，在我國(guó)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在啤酒污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用更加普遍。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)UASB工藝研究的不斷深入與發(fā)展，相信UASB厭氧處理工藝的應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊。

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