發(fā)布日期：2020-11-11 
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對于一個新建的 UASB 反應器，啟動過程主要是用未經(jīng)馴化的絮狀污泥對其進行接種， 并經(jīng)過一定時間的啟動調(diào)試運行，使反應器達到設計負荷并實現(xiàn)有機物的去除，通常這一過程會伴隨污泥顆?；膶崿F(xiàn)，因此也稱之為污泥顆?；?，污泥顆粒化是大多數(shù) UASB 反應器啟動的目標和啟動成功的標志。
顆粒污泥的形成使 UASB 反應器內(nèi)可以保留高濃度的厭氧污泥。絮狀污泥沉降性能較差，當產(chǎn)氣量較高、廢水上升流速度略高時，絮狀污泥則容易被沖出反應器。產(chǎn)氣與水流的剪切力也易于使絮狀污泥進一步分散，這加劇了絮狀污泥的洗出。顆粒污泥有良好的沉降性能， 它能在很高的產(chǎn)氣量和高上升流速下保留在厭氧反應器內(nèi)。因此，污泥的顆?；梢允?UASB 反應器允許具備更高的有機容積負荷和水力負荷。
2、啟動時間
利用絮狀污泥作為接種物首次啟動 UASB 反應器，在形成明顯的顆粒污泥床之前可能會需要幾個月的時間。
厭氧反應器的啟動之所以需要較長的時間，除了甲烷菌生長速率較慢外，接種污泥低的比甲烷活性和在反應器啟動初期相對高的污泥流失也是重要的影響因素。但是，當 UASB 正常運行后反應器內(nèi)可以產(chǎn)生大量的顆粒污泥，這些顆粒污泥可以在常溫下保存很長時間而不損失其活性，因此在停止運行后的再次啟動可以迅速完成。
3、接種污泥
UASB 反應器可采用絮狀污泥或顆粒污泥進行啟動。接種污泥的數(shù)量和活性是影響反應器成功啟動的重要因素。
一般絮狀接種污泥濃度控制在 30gVSS/L～40gVSS/L，顆粒污泥接種濃度控制在 20gVSS/L～30gVSS/L。
采用絮狀污泥接種時，為縮短啟動時間，可在污泥中添加少量破碎的顆粒污泥，促進顆粒化過程。添加少量的顆粒污泥至少有兩個優(yōu)點：一是顆粒污泥里含有大量活的甲烷微生物， 而絮狀污泥僅含大約 2％甲烷污泥(通過比活性估計)，添加少量顆粒污泥可使甲烷活性有較大的提高；二是通過將顆粒污泥破碎為大量小的顆粒碎片，顆粒碎片會作為新的顆粒污泥“前體”，為新的顆粒提供了大量生長核心。
采用顆粒污泥啟動允許有較大的接種量，啟動時間的長短很大程度上取決于顆粒污泥的來源，即顆粒污泥在原反應器中的培養(yǎng)條件以及原來處理的廢水種類。新啟動的反應器在選擇種泥時應盡量使種泥的原處理廢水種類與擬處理的廢水種類一致，廢水種類與性質(zhì)越接近，馴化所需時間則越少，可大大縮短啟動時間。
在實踐中，有時難以得到從同一種廢水培養(yǎng)的顆粒污泥，但只要在啟動的第一星期將初始污泥負荷控制在最大污泥負荷能力的 50％ 之下也可順利啟動。
采用絮狀污泥和顆粒污泥啟動中，可能遇到的問題及解決方法可參考表 1。
表1 UASB 反應器可能遇到的問題及解決方法一覽表
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問題 |
原因 |
解決 |
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1. 污泥生長不充分 |
a 微量或營養(yǎng)元素限制 b 進水預酸化程度太高 c 污泥負荷太低 d 顆粒污泥流失(見 4，5) e 顆粒污泥解體(見 6)，懸浮污泥沖出 |
a 提高進水中微量或營養(yǎng)元素濃度 b 減少預酸化的程度 c 增加反應器負荷 |
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2. 甲烷菌能力不足(超負荷) |
a 反應器內(nèi)沒有足夠的污泥 b 甲烷活性不足(見 3) |
a 提高污泥量降低負荷。污托邦采用外部接種，促進污泥生長(見 1)，減少污泥流失(見 3－6) b 減少污泥負荷，增加污泥活性(見 3) |
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3. 甲烷菌活性不足 |
a 微量或營養(yǎng)元素缺乏 b 酸化菌大量生長 c 污泥床累積大量有機懸浮物 d 工藝溫度太低 e 進水含有毒性物質(zhì)或抑制活性的物質(zhì)(見 6) |
a 增加營養(yǎng)或微量元素 b 增加污水的預酸化程度，污托邦減少負荷 c 降低進水中懸浮物濃度 d 增加溫度 |
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4.顆粒流失 |
a 中空顆粒捕捉氣泡。污托邦不充分驅(qū)動力形成太大顆粒污泥: 低溫、低負荷、低進水濃度下易形成大而中空的顆粒污泥 b 形成多層結構捕捉氣體，顆粒有一層酸化菌 |
a 增加對顆粒的驅(qū)動力，減少顆粒的尺寸。 b 用更穩(wěn)定工藝條件，增加污水的預酸化程度 |
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5.污泥流失，形成膨脹污泥和蓬松的顆粒污泥 |
a 由于進液中的懸浮產(chǎn)酸菌的作用，顆粒污泥結聚成團 b 大量懸浮或酸化菌附著顆粒表面 c 形成蓬松顆粒污泥，附著酸化菌生長迅速 |
a 去除進水懸浮物質(zhì)，減少預酸化程度 b 增加預酸化程度，增加混合強度。 c 增加預酸化程度，降低污泥負荷。 |
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6. 顆粒污泥的解體 |
a “延遲”啟動問題 b 突然變化負荷率和/或進水濃度 c 突然增加預酸化程度，污托邦使酸化菌呈“饑餓”狀態(tài) d (周期性的)暴露在毒性化合物的有害條件下 e 機械攪拌力太強 f 由于不充足的選擇壓形成絮狀污泥 |
a 啟動策略(增加污泥負荷)選擇接種物 b 采用更加穩(wěn)定的工藝條件 c 采用更穩(wěn)定預酸化條件(啟動選擇其他接種污泥) d 有毒物去除或解毒，長馴化期，較大水力緩沖 e 防止太強的機械攪拌力，降低水流的剪切力 f 穩(wěn)定工藝條件。增加選擇壓(出水回流) |
4. 啟動過程
啟動中會洗出接種污泥中較輕的污泥，保存較重的污泥，以推動顆粒污泥在反應器中的形成。啟動過程中應注意以下幾點：
（1）UASB 反應器的啟動負荷應小于 1kgCOD/（m3·d），上升流速應小于 0.2m/h，進水 COD 濃度大于 5000mg/L 或有毒廢水應進行適當稀釋。
（2）應逐步升溫（以每日升溫 2℃為宜）使 UASB 反應器達到設計的運行溫度。
（3）當出水 COD 去除率達 80%以上，或出水有機酸濃度低于 200mg/L～300mg/L 后，可逐步提高進水容積負荷；
負荷的提高幅度一般在設計負荷的 20％～30％為宜，直至達到設計負荷和設計去除率。
（4）當直接采用顆粒污泥啟動時，因采用的接種量較大，同時顆粒污泥的活性比其它種泥要高得多，啟動的初始負荷可提高至 3kgCOD/（m3·d）。
5. 環(huán)境因素
（1）常溫厭氧的溫度應保持在 20℃～25℃，中溫厭氧應保持在 30℃～35℃，高溫厭氧應保持在 50℃～55℃。
（2） UASB 反應器內(nèi) pH 值保持在 6.5～7.8 之間。
（3）適宜的營養(yǎng)，保持 COD：N：P=200：5：1。
（4）嚴格控制有毒物質(zhì)濃度，使其在允許濃度以下。
（5）厭氧反應池中堿度（以 CaCO3 計）宜高于 2000mg/L，揮發(fā)性脂肪酸（VFA）宜控制在 2000mg/L 以內(nèi)，氧化還原電位（ORP）應在+100mV～-400mV 之間。
（6） N、P、S 等營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素應當滿足微生物生長的需要。
啟動后厭氧反應器系統(tǒng)運行，應控制好各項工藝參數(shù)，保持厭氧系統(tǒng)的平衡性，使系統(tǒng)的設計負荷效率穩(wěn)定。
UASB 厭氧反應器正常運行控制的工藝條件如下：
（1）嚴禁進水有機負荷過高或過低、溫度驟升或驟降等情況發(fā)生。
（2） 厭氧反應器污泥層應維持在出水口下 0.5m～1.5m，污泥過多時，應進行排泥。
（3）采用熱交換器加熱時，應每日測量熱交換器進、出口的水溫。UASB 厭氧反應器正常運行經(jīng)常發(fā)生的異常現(xiàn)象及解決方法可參考表2。
表2 UASB 反應器運行時發(fā)生異常現(xiàn)象的原因及解決方法
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問題 |
原因 |
解決 |
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1.產(chǎn)氣量下降 |
a 接種污泥濃度過低，甲烷菌的底物不足b 污泥排量過大，破壞了甲烷菌和營養(yǎng)的平衡 c 反應器溫度降低，污托邦可能是投配污泥過多或加熱設備發(fā)生故障 d 反應器的容積太少 e 有機酸積累，堿度不足 |
a 提高接種污泥濃度 b 減少排泥量 c 減少投配量，檢查加溫設備，保持反應器消化溫度 d 檢查沉砂池的沉砂效果，并及時排除浮渣與沉砂 e 減少投配量，繼續(xù)加熱，觀察池內(nèi)堿度變化，如不能改善，應增加堿度，如投加 NaHCO3 等 |
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2.上清液水質(zhì)惡化 |
a 排泥量不夠b 固體負荷過大 |
a 增加排泥量 b 減少固體負荷 |
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3.沼氣的氣泡異常 a 連續(xù)噴出像啤酒開蓋后出現(xiàn)的氣泡，這是消化狀態(tài)嚴重惡化的征兆 b 大量氣泡劇烈噴出，但產(chǎn)氣量正常 c 不起泡 |
a 排泥量過大或有機物負荷過高 b 浮渣層過厚 c 污泥投加過量 |
a 減少或停止排泥，減少污泥投配 b 破碎浮渣層 c 可暫時減少或停止投加污泥 |
工業(yè)廢水處理因工廠停產(chǎn)檢修或因季節(jié)性生產(chǎn)等原因，厭氧反應器可能會有停運情況發(fā)生。這種停運對厭氧消化系統(tǒng)的保持并無重大的影響，因為在不進水運行的條件下，厭氧污泥的活性可以保持一年或更長時間。
在停運期間，宜使反應器內(nèi)液體的溫度保持在 4℃～20℃。這是因為相對而言，在此溫度范圍內(nèi)保存的污泥，重新啟動只需較短時間就可以恢復到原有的性能。
此外，在停運期間還應繼續(xù)使反應器的進、出水口及導氣管口保持與大氣不直接溝通的厭氧狀態(tài)。
停運后的再啟動，一般只需將系統(tǒng)的溫度增高，再按原來運行中的平均負荷率進水運行， 在短時間內(nèi)就能夠達到停運前的效能水平。
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