沈陽市IC厭氧反應(yīng)器

　　厭氧反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)泡沫、化學(xué)沉淀等不良現(xiàn)象的原因?

　　厭氧反應(yīng)器中時會產(chǎn)生大量泡沫，泡沫呈半液半固狀，嚴(yán)重時可充滿相空間并帶入沼管道，導(dǎo)致沼的困難。

　　產(chǎn)生泡沫的主要原因是厭氧不穩(wěn)定，因為泡沫主要是由于CO2產(chǎn)量太大形成的，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)溫度波動或負(fù)荷發(fā)生突變等情況發(fā)生時，均可導(dǎo)致的不穩(wěn)定和CO2的產(chǎn)量增加，進而導(dǎo)致泡沫的產(chǎn)生。如果將不穩(wěn)定因素及時除，泡沫現(xiàn)象一般也會隨之消失。在厭氧污泥培養(yǎng)初期，由于CO2產(chǎn)量大而甲烷產(chǎn)量少，也會出現(xiàn)泡沫，隨著甲烷菌的培養(yǎng)成熟，CO2產(chǎn)量減少，泡沫一般也會逐漸消失。進水中含蛋白質(zhì)是產(chǎn)生泡沫的一個原因，而微生物本身新陳代謝過程中產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物也會降低水的表面張力而生成泡。厭氧生物處理過程中大量產(chǎn)會產(chǎn)生類似好氧處理的曝而形成泡問題，負(fù)荷突然升高所帶來的產(chǎn)量突然增加也可能出現(xiàn)泡沫問題。

　　碳酸鈣(CaCO3)沉淀：處理廢水鈣含量高或利用石灰補充堿度，都會增加產(chǎn)生碳酸鈣沉淀的可能性。高濃度的碳酸氫鹽和磷酸鹽都利于鈣的沉淀。

　　鳥糞石(MgNH4PO4)沉淀：進水中含較高濃度的溶解性正磷酸鹽、氨氮和 鎂離子時，就會生成鳥糞石沉淀。厭氧處理鳥糞石沉淀主要在管道彎頭、水泵入口和二沉池進出口等處出現(xiàn)。

　　營養(yǎng)物質(zhì)對厭氧生物處理的影響體現(xiàn)在哪些方面?

　　厭氧微生物的生長繁殖需要攝取一定比例的CNP及其他微量元素，但由于厭氧微生物對碳素養(yǎng)分的利用率比好氧微生物低，一般認(rèn)為，厭氧法中碳氮磷的比值控制在CODcr：N:P=(200～)：5：1即可。還要根據(jù)具體情況，補充某些必需的殊營養(yǎng)元素，比如硫化物、鐵、鎳、鋅、鈷、鉬等。在厭氧處理時提供氮源，除了滿足合成菌體之外，還利于提高反應(yīng)器的緩沖能力。如果氮源不足，即碳氮比太高，不僅導(dǎo)致厭氧菌增殖緩慢，而且使消化液的緩沖能力降低，引起pH值下降。相反，如果氮源過剩，碳氮比太低、氮不能被充分利用，將導(dǎo)致中氮的積累，引起pH值上升;如果pH值上升到8以上，就會抑制產(chǎn)甲烷菌的生長繁殖，使消化效率降低。一般說來，氮的濃度必須保持在40～70mg/L的范圍內(nèi)才能維持甲烷菌的活性。

　　pH值對厭氧處理的影響體現(xiàn)在哪些方面?

　　厭氧微生物對其活動范圍內(nèi)的pH值一定的要求，產(chǎn)酸菌對pH值的適應(yīng)范圍較廣，一般在4.5～8.0之間都能維持較高的活性。而甲烷菌對pH值較為敏感，適應(yīng)范圍較窄，在6.6～7.4之間較為適宜，pH值為7.0～7.2。因此，在厭氧處理過程中，尤其是產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷在一個構(gòu)筑物內(nèi)進行時，通常要保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5～7.2之間，好保持在6.8～7.2的范圍內(nèi)。厭氧處理要求的pH值指的是反應(yīng)器內(nèi)混合液的pH值，而不是進水的pH值，因為生物化學(xué)過程和稀釋可以迅速改變進水的pH值。反應(yīng)器出水的pH值一般等于或接近反應(yīng)器內(nèi)部的pH值。含大量溶解性碳水化合物的廢水進入?yún)捬醴磻?yīng)器后，會因產(chǎn)生乙酸而引起pH值的迅速降低，而經(jīng)過酸化的廢水進入反應(yīng)器后，pH值將會上升。含大量蛋白質(zhì)或氨基酸的廢水，由于氨的形成，pH可能會略上升。因此，對不同性的廢水，可控制不同的pH值，可能低于或高于反應(yīng)器所要求的pH值。

沈陽市IC厭氧反應(yīng)器

　　維持厭氧反應(yīng)器內(nèi)足夠堿度的措施哪些?

　?、?投加堿源：增大緩沖能力的堿源可以使用碳酸氫鈉和石灰等。

　?、?提高回流比：正常厭氧消化處理設(shè)施的出水中含一定的堿度，將出水回流可以效補充反應(yīng)器內(nèi)的堿度。

　　什么是VFA和ALK?VFA與ALK的比值什么意義?

　　VFA表示的是厭氧處理內(nèi)的揮發(fā)性機酸的含量，ALK則表示的是厭氧處理內(nèi)的堿度。厭氧消化正常時，ALK一般在1000～5000 mg/L(以CaCO3計)之間，特例值在2500～3500mg/L之間，VFA一般在50～2500mg/L之間，必須維持堿度和揮發(fā)酸濃度之間的平衡，使消化液pH保持在6.5～7.5的范圍內(nèi)。只要堿度和揮發(fā)酸濃度能保持平衡，當(dāng)堿度超過4000mg/L時，即使VFA超過1200mg/L，也能正常。而堿度與酸度能保持平衡的主要標(biāo)志就是VFA與ALK的比值保持在一定的范圍內(nèi)。VFA/ALK反應(yīng)了厭氧處理內(nèi)中間代謝產(chǎn)物的積累程度，正常的厭氧處理裝置的VFA/ALK一般在0.3以下，如果VFA/ALK突然升高，往往表明中間代謝產(chǎn)物不能被甲烷菌及時分解利用，即已出現(xiàn)異常，需要采取措施進行解決。如果VFA/ALK剛剛超過0.3，在一定時間內(nèi)，還不至于導(dǎo)致pH值下降，還時間分析造成VFA/ALK升高的原因和進行控制。如果VFA/ALK超過0.5，沼中的CO2含量開始升高，如果不及時采取措施予以控制，會很快導(dǎo)致pH值下降，使甲烷菌的活動受到抑制。此時應(yīng)加入部分堿源，增加反應(yīng)器內(nèi)的堿度使pH值回升，為尋找確切的原因并采取控制措施提供時間。如果VFA/ALK超過0.8，厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH值開始下降，沼中甲烷的含量往往只42%～45%，沼已不能燃燒。這時候必須向反應(yīng)器內(nèi)大量投入堿源，控制住pH值的下降并使之回升，如果pH值持續(xù)下降到5以下，甲烷菌將部失去活性，需要重新培養(yǎng)厭氧污泥。

　　什么是顆粒污泥?

　　顆粒污泥的形成實際上是微生物固定化的一種形式，其外觀為具相對規(guī)則的球形或橢圓形黑色顆粒。顆粒污泥的粒徑一般為0.1～3mm，個別大的5mm，密度為1.04～1.08g/cm3，比水略重，具良好的沉降性能和降解水中機物的產(chǎn)甲烷活性。在光學(xué)顯微鏡下觀察，顆粒污泥呈多孔結(jié)構(gòu)，表面一層透明膠狀物，其上附著甲烷菌。顆粒污泥靠近外表面部分的細胞密度較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散、細胞密度較小，粒徑較大的顆粒污泥往往一個空腔，這是由于顆粒污泥內(nèi)部營養(yǎng)不足使細胞自溶而引起的。大而空的顆粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成為新生顆粒污泥的內(nèi)核，一些大的顆粒污泥還會因內(nèi)部產(chǎn)生的體不易釋放出去而容易上浮。

　　使升流式厭氧反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)顆粒污泥的方法哪幾種?

　　UASB反應(yīng)器成功的關(guān)鍵是具顆粒污泥，使UASB反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)顆粒污泥的方法以下三種：

　?、?直接接種法：從正在的其它UASB反應(yīng)器中取出一定量的顆粒污泥直接投入新的UASB反應(yīng)器后，由少到多逐步加大處理的污水水量，直到設(shè)計水量。這種方法反應(yīng)器投產(chǎn)所需時間快，但一般只在啟動小型UASB反應(yīng)器采用這種方法。

　　⑵ 間接接種法：將取自正在的厭氧處理裝置的厭氧活性污泥，如城市污水處理的消化污泥，投入UASB反應(yīng)器后，創(chuàng)造厭氧微生物的生長條件，人工配制的、含適當(dāng)營養(yǎng)成分的營養(yǎng)水進行培養(yǎng)，形成顆粒污泥后，再由少到多逐步加大被處理的污水水量，直到設(shè)計水量。

　　⑶ 直接培養(yǎng)法：將取自正在的厭氧處理裝置的厭氧活性污泥，如城市污水處理的消化污泥，投入UASB反應(yīng)器后，用被處理污水直接培養(yǎng)，形成顆粒污泥后，再逐步加大被處理的污水水量，直到設(shè)計水量。這種方法反應(yīng)器投產(chǎn)所需時間較多，可長達3～4個月，大型UASB反應(yīng)器常采用這種方法。

　　厭氧反應(yīng)器為什么會“酸化"?該如何進行恢復(fù)?

　　pH是沼發(fā)酵重要的影響因素，超過pH范圍時，會引起更嚴(yán)重的后果。低于pH下限并持續(xù)過久時，會導(dǎo)致產(chǎn)甲烷菌活力喪失殆盡，而產(chǎn)乙酸菌大量繁殖，引起反應(yīng)的“酸化"，嚴(yán)重酸化發(fā)生后，反應(yīng)難以恢復(fù)至原狀態(tài)。對此，本文對“酸化"的原因現(xiàn)象進行了簡單，并就其恢復(fù)措施進行了探討。

　　一、厭氧反應(yīng)器三個重要參數(shù)

　　1、堿度(ALK)

　　厭氧處理中，較強的酸堿緩沖體系能夠降低pH的變化幅度，而與酸堿平衡關(guān)的共軛酸堿對包括：H2CO3/HCO3-、HCO3-/CO32-、NH4+/NH3、H2S/HS-、HS-/S2-和HAc/Ac-等。當(dāng)廢水中的pH發(fā)生變化時，這些酸堿對的濃度也會發(fā)生相應(yīng)的變化。

　　理論上，總堿度將包括水中的[HS-]、[CO32-]、[NH3]、[HCO3-]、[Ac-]、[OH-]和[S2-]等，常稱之為“揮發(fā)性酸堿度"，也稱“VFA"，因為一般厭氧體系的pH值為6.0~8.0，上述致堿物質(zhì)中的[OH-]和[S2-]的濃度會相對較小，可以忽略不計。

　　廢水中足夠的堿度時，能夠通過控制反應(yīng)器的pH來監(jiān)控VFA的積累，只在厭氧體系中足夠的碳酸氫鹽堿度才能穩(wěn)定的pH值環(huán)境。PAQUES認(rèn)為：水解酸化池的出水堿度必須保持至少在600~900mg/L(該數(shù)值為低限，在高濃度廢水中，堿度要高出此許多)，這樣可防止當(dāng)揮發(fā)性脂肪酸積累的情況下反應(yīng)器的pH值驟然下降。

　　2、酸化度(VFA/COD)

　　在厭氧工藝的研究中，將酸化度(VFA/COD)作為廢水酸化程度的指標(biāo)，但查閱相應(yīng)的厭氧處理技術(shù)資料后發(fā)現(xiàn)，明確提出將酸化度(VFA/COD)作為厭氧反應(yīng)器進水的一項重要水質(zhì)指標(biāo)的并不多。穆軍等將揮發(fā)酸產(chǎn)率(VFA/COD)作為廢水處理中的一個重要性質(zhì)，研究了蔗糖-蛋白胨人工配水的酸化過程，在此基礎(chǔ)上提出和定義了廢水可酸化性和酸化度的概念，并構(gòu)建了廢水厭氧酸化過程的評判規(guī)準(zhǔn)。

　　部分學(xué)者認(rèn)為機廢水完預(yù)酸化對厭氧反應(yīng)是害的，因為預(yù)酸化出水中含細小的發(fā)酵產(chǎn)酸菌污泥，這些污泥會置換出反應(yīng)器中的部分產(chǎn)甲烷菌，使產(chǎn)甲烷菌過多流失，使污泥增長速度變慢，嚴(yán)重時會導(dǎo)致反應(yīng)器“酸化"。所以，建議在厭氧處理前采用輕微的預(yù)酸化，酸化率為20~40%，時甚至更低就可以達到要求。

　　PAQUES認(rèn)為：厭氧反應(yīng)器進水COD達到至少30%的預(yù)酸化度是必要的，這能夠使反應(yīng)器內(nèi)部的酸化菌和產(chǎn)甲烷菌達到良好的混合比率。而預(yù)酸化程度過低(<30%)或過高(>50%)都會改變這些細菌的種群比例，從而影響顆粒污泥的結(jié)構(gòu)。一般情況下，可以通過延長預(yù)處理中的調(diào)節(jié)池或預(yù)酸化池的水力停留停留時間或添加堿性藥劑提高pH值以達到較高的預(yù)酸化度。

　　3、VFA/ALK

　　VFA表示厭氧處理內(nèi)的揮發(fā)性機酸的含量，ALK則表示厭氧處理內(nèi)的堿度。厭氧消化正常時，VFA一般在50~2500mg/L之間，ALK一般在1000~5000mg/L(以CaCO3計)之間，必須維持堿度和揮發(fā)性機酸濃度之間的平衡，才能保持消化液pH值在6.5~7.5的范圍內(nèi)。

　　VFA/ALK反映了厭氧處理內(nèi)的中間代謝產(chǎn)物的積累程度，正常的厭氧處理裝置的VFA/ALK一般在0.3以下。如果VFA/ALK突然升高，往往表明中間代謝產(chǎn)物不能被甲烷及時分解利用，即已經(jīng)出現(xiàn)異常，需要采取措施進行解決。

　　如果VFA/ALK剛剛超過0.3，在一定時間內(nèi)，還不不會導(dǎo)致pH下降，還時間分析造成VFA/ALK升高的原因以進行控制;如果VFA/ALK超過0.5，沼中CO2含量開始升高，如果不及時采取措施控制，會很快導(dǎo)致pH下降，使甲烷菌的活動受到抑制;如果VFA/ALK超過0.8，厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH開始下降，沼中甲烷的含量往往只42%~45%，沼不能燃燒;如果pH持續(xù)下降到5以下，甲烷菌將部失去活性，需要重新培養(yǎng)厭氧污泥。

　　二、“酸化"現(xiàn)象原因及表象

　　1、酸化的產(chǎn)生

　　厭氧消化中非產(chǎn)甲烷菌降解機物的過程可產(chǎn)生大量的VFA和CO2，明顯降低pH;而產(chǎn)甲烷菌則在利用乙酸、甲酸、氫形成甲烷的過程中消耗機酸和CO2。兩者的共同可使反應(yīng)體系內(nèi)pH穩(wěn)定在一個適宜的范圍內(nèi)，并使廢水中COD順利地降解為甲烷、CO2而去除。

　　然而，相對于非產(chǎn)甲烷菌而言，產(chǎn)甲烷菌對溫度、pH、氧化還原電位(ORP)、堿度及毒物質(zhì)等均很敏感，各種生態(tài)因子的生態(tài)幅均較窄，對生態(tài)因子的要求更加苛刻。所以當(dāng)中溫度、pH、ORP等生態(tài)因子或機負(fù)荷劇烈變化時，產(chǎn)甲烷菌的活性會受到一定程度抑制，而非產(chǎn)甲烷菌活性所受的影響較小，其產(chǎn)生的VFA不能部被產(chǎn)甲烷菌利用，使得厭氧體系內(nèi)VFA大量積累，兩大類細菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、ORP、機負(fù)荷等條件均導(dǎo)致厭氧酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生。

　　此外，溝流問題也常會導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器的酸化現(xiàn)象。當(dāng)厭氧反應(yīng)器內(nèi)污泥粒度過細、密度大、液流分布不均勻時會出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，由于活性污泥不能與進水效接觸，易造成反應(yīng)器局部VFA的大量積累，進而導(dǎo)致反應(yīng)器酸化;而酸化會降低產(chǎn)量、加大污泥黏度、增大反應(yīng)器“死區(qū)"體積，導(dǎo)致溝流問題進一步惡化。

　　2、酸化的表象

　　(1) 沼產(chǎn)量下降;

　　(2) 沼中甲烷含量降低;

　　(3) 消化液VFA增高;

　　(4) 機物去除率下降;

　　(5) 消化液pH值下降;

　　(6) 碳酸鹽堿度與總堿度間差值明顯增加;

　　(7) 洗出的顆粒污泥顏色變淺沒光澤;

　　(8) 反應(yīng)器出水產(chǎn)生明顯異味;

　　(9) ORP(氧化還原電位)值上升等;

　　(10) 微生物種群“畸變"或減少。

　　三、厭氧反應(yīng)器“酸化"恢復(fù)措施

　　1、化學(xué)恢復(fù)法

　　1)、投加氫氧化物

　　投加NaOH、Ca(OH)2等氫氧化物可效提升反應(yīng)器pH，實現(xiàn)短期內(nèi)厭氧體系中pH的恢復(fù)。然而投加的氫氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸鹽所消耗，由于缺乏酸堿緩沖能力，厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH會出現(xiàn)大幅震蕩過程，難以保持穩(wěn)定，不利于耗氫產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷菌的活性恢復(fù)，部分情況下甚至?xí)?dǎo)致反應(yīng)器崩潰;其次，氫氧化物會消耗產(chǎn)甲烷過程中所需的CO2，破壞產(chǎn)甲烷的進行，對產(chǎn)甲烷菌的恢復(fù)不利，因此這種方法目前已不常用。

　　2)、投加NaHCO3

　　僅從理論角度講，NaHCO3的投加能夠在不干擾微生物敏感的理化平衡的情況下平穩(wěn)地將pH調(diào)節(jié)到理想狀態(tài)，且不影響CO2的含量，pH的波動相對其他化學(xué)也較小;但NaHCO3飽和溶液的pH值僅為8.2，在不考慮NaHCO3隨出水流失以及與VFA反應(yīng)的消耗量，將容積為800m3反應(yīng)器的pH值從6.0提升到7.0需固體NaHCO3質(zhì)量為12t，況且將反應(yīng)器中pH值和VFA都恢復(fù)正常并不是一兩天的事，需要一定的恢復(fù)期，所以可能需要投加NaHCO3。顯然，這是一個相當(dāng)沉重的負(fù)擔(dān)，雖然試驗中較好的效果，但在工程實際中，不宜采用NaHCO3。

　　2、物理恢復(fù)法

　　1)、提高混合程度

　　通過增加反應(yīng)器水力停留時間(HRT)，或改進反應(yīng)器的設(shè)計，可提高厭氧反應(yīng)器混合程度，降低“死區(qū)"范圍，進而抑制或減少溝流現(xiàn)象。例如，改變ABR導(dǎo)流擋板的角度與安插方向，可促進水流在反應(yīng)器底部的均勻分布，大限度地增加反應(yīng)器的混合程度。此種方法通常用于預(yù)防酸化或?qū)λ峄M行輔助恢復(fù)。

　　2)、降低進水濃度

　　通過降低進水濃度(通常<2000mg/L)，進而降低反應(yīng)器的機負(fù)荷，是實現(xiàn)酸化反應(yīng)器恢復(fù)的常用方法。但單獨采用這種方法的恢復(fù)效果并不明顯，通常要配合堿液投加方法一起使用。例如，采用降低進水濃度同時配合加入一定NaHCO3的方法將酸化反應(yīng)器的pH從4.5調(diào)至7.0，9d后UASB的出水pH從初被酸化時的5.4回升到6.5。

　　3)、處理出水回流

　　處理出水回流是厭氧反應(yīng)器進水負(fù)荷的條件下，降低其進水濃度的一種效措施。采用該方法，回流水中產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)生的堿度，可在酸化階段被充分利用，大幅降低了反應(yīng)器進水堿度的需求。此外，該方法不會引起反應(yīng)器內(nèi)CO2含量的劇烈變化，可以平穩(wěn)地提升反應(yīng)器pH;由于回流水溫度與反應(yīng)器溫度基本，容易實現(xiàn)反應(yīng)器溫度的恒定;回流水溶解氧較低，不會對反應(yīng)器內(nèi)厭氧顆粒污泥產(chǎn)生不良影響，因而恢復(fù)效果明顯。研究表明：輕度酸化后采用該方法，厭氧反應(yīng)器pH僅需36h，即可恢復(fù)至6.5，因而該方法比較適用于厭氧反應(yīng)器的酸化恢復(fù)。

　　4)、處理出水置換

　　處理出水置換是利用儲存的反應(yīng)器出水一次性置換反應(yīng)器內(nèi)含高濃度機酸的污水。由于反應(yīng)器正常出水中較高的堿度，在換水的同時相當(dāng)于加入大量的堿，因而該方法既不需要額外的投資(加堿的)，也不需要考慮加堿量，是一種較的恢復(fù)辦法。研究顯示，采用該方法僅8d，反應(yīng)器出水pH就可以從酸化時的5.35回升到6.58，體產(chǎn)量上升，出水中揮發(fā)酸含量恢復(fù)到反應(yīng)器正常水平。

　　3、生物恢復(fù)法

　　1)、加顆粒污泥

　　投加新鮮、成熟的顆粒污泥可以快速補充反應(yīng)器中微生物數(shù)量，降低污染負(fù)荷，因而是一種時間短、的酸化恢復(fù)方法。然而，由于缺乏必要的厭氧顆粒物污泥活性保持技術(shù)的，顆粒污泥投加常伴隨高昂的成本，因而該方法目前多局限于實驗研究。隨著厭氧顆粒污泥活性快速恢復(fù)及活性激活技術(shù)的逐漸發(fā)展及推廣，該技術(shù)望在實際工程中得到。

　　2)、投加關(guān)鍵微生物種群

　　厭氧反應(yīng)器的過渡酸化直接來源于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌法及時降解VFA而導(dǎo)致VFA積累，因而通過采取一定的工程措施，使厭氧消化中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸獲得生長，提高VFA轉(zhuǎn)化為乙酸的效率，使后續(xù)的產(chǎn)甲烷菌群獲得更多可直接利用的營養(yǎng)底物，將助于加快厭氧消化鏈反應(yīng)的恢復(fù)。