UASB厭氧反應器污水處理研究進展

青島啤酒（甘肅）農墾股份有限公司

摘要：目前UASB厭氧反應器在污水處理中有著廣泛的應用，本文主要介紹了UASB厭氧反應器在啤酒廢水處理中的研究現狀，首先分析了UASB反應器的特點，并對影響其運行的因素進行了探討，闡述了其在處理啤酒廢水時運行管理的要點，最后對其運行中出現的問題及解決措施進行了分析。

關鍵詞：UASB厭氧反應器，污水處理，研究進展

引言

上流式厭氧污泥床（UASB）反應器，是由荷蘭Wageningen農業大學的Lettinga等人在20世紀70年代初研制開發的，用于廢水處理時，能利用生物凝聚、結塊機能，形成具有良好性能的顆粒污泥，大大提高了污泥濃度，使反應器的負荷和效率有了大幅度提高。UASB反應器的突出優點為COD負荷可達20kg/（m·d），水利停留時間低于4h，占地面積小，能產生沼氣副產品，污泥沉降性能好，穩定且過剩量少，COD去除率均為90%以上，因而該反應器在世界上得到了比較廣泛的應用。

一、UASB反應器的特點

（一）主要優點：

UASB反應器最主要的特點是可以形成高負荷的顆粒污泥。顆粒污泥具有以下優點：

1、顆粒狀污泥是由細菌形成的一個微生態系統，其中不同類型的種群組成了共生或互生體系，有利于形成細菌生長的生理生化條件并有利于有機物的降解。

2、顆粒的形成有利于其中的細菌對營養的吸收。

3、顆粒使發酵菌的中間產物的擴散距離大大縮短，對復雜有機物的降解是很重要的。

4、在水質突然變化時（例如pH值、毒性物的濃度等），顆粒污泥能維持一個相對穩定的微環境，使代謝過程繼續進行。

（二）主要缺點：

1、啟動和處理時間長。出水難以直接達標排放。

2、操作條件復雜，對環境條件及操作的要求比好氧法嚴格。

二、影響UASB反應器運行的因素

（一）微量元素的影響

微量元素對所有生物體都有重要作用，生物體內的酶是生化反應的催化劑，微量元素則是酶的輔助因子和激活劑。有報道列舉出對產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生物體的生理生化反應具有重要的作用，另一方面有報道稱Ca2+對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會降低厭氧微生物的活性，造成厭氧反應器內有機酸的累積，對微生物的代謝活動產生不利影響。

（二）毒性物質的影響

與其他生物處理系統類似，UASB系統也應當避免有毒物質進入。一些含有毒性基團或者活性鍵的化合物對某些未經馴化的微生物通常是有害的，但這些有毒的有機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。由于微生物對各種基質的適應能力具有一定的限度，當一些化學物質超過一定濃度時，會對厭氧發酵產生限制作用，甚至完全破壞厭氧消化過程。

適量的微量金屬、氨氮有助于厭氧微生物的生命活動，可刺激微生物的生命活性，但含量過多會抑制微生物的生長。水的pH會影響氨和銨離子的轉化，從而對微生物產生影響。當廢水中重金屬離子的濃度過高時，也會對微生物產生抑制作用。

（三）硫酸鹽的影響

硫是微生物生長所必需的營養元素之一，少量的硫酸鹽（或其他含硫化合物）有益于厭氧消化過程的進行，甚至在某些情況下還需要補充一定量的含硫物質作為微生物生長的硫源。同時，當厭氧系統中含有適當的硫酸鹽時，硫酸鹽還原菌能夠更有效地利用氫還原硫酸鹽，從而加快產氫產乙酸反應的速率，提高種間氫轉移速率，因而有助于厭氧消化過程的順利進行。

但是當廢水中含有高濃度硫酸鹽時，就會對厭氧消化產生不利影響。一是由于硫酸鹽還原菌（SRB）和產甲烷菌（MPB）都可以利用乙酸和H2，由此產生基質競爭性的抑制作用；二是硫酸鹽還原的終產物———硫化物（H2S）對產甲烷菌和其他厭氧菌有直接的毒害作用。

三、UASB反應器在污水處理使用中出現的問題及解決措施

（一）問題：污泥生長過于緩慢

措施：增加進液營養與微量元素濃度，減少預酸化程度，增加反應器負荷。

（二）問題：反應器負荷過高

措施：降低負荷；增加污泥量或促進污泥產生；降水量適當減少污泥洗出；減少污泥負荷，增加污泥活性。

（三）問題：顆粒污泥破裂分散

措施：采用更穩定的工藝及加強源頭控制，應用更穩定的預酸化條件，廢水脫毒預處理；延長馴化時間；稀釋進液，降低負荷和上流速度，以降低水流的剪切力，采用出水循環增大選擇壓力，使絮狀污泥洗出。

四、UASB反應器的運行管理要點

1、制定并執行源頭控制管理制度

目的是對啤酒生產過程產生的廢酵母、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、油類物質、爐渣、液氨、廢標紙、碎玻璃等對污水處理有影響的污染物在源頭產生處進行收集、去除或采取有效措施以避免、減少對污水處理運行的影響。加強異常排放的溝通協調。每周對檢查結果進行回顧。

2、UASB反應器的進水負荷要適當

（1）UASB反應器的進水負荷首先表現在水力負荷上。正常運行時應控制在0.5-1m/h為宜。其目的是使反應器能夠存在形成并保持顆粒污泥的水力條件。

（2）UASB反應器的進水負荷其次表現為容積負荷，正常運行時的COD容積負荷為2-5kgCOD/m3·d。

3、UASB反應器的溫度保證

對UASB反應器及進水進行保溫，盡可能防止反應器的熱量散失。同時盡可能提高反應器的污泥濃度，減弱溫度對厭氧反應的影響。也就是說UASB反應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。若已培養出顆粒污泥，一般不需要排放反應器底部的污泥。必要時可以利用大流量將底部懸浮絮狀污泥沖出，在反應器上部排出懸浮物。

4、及時有效地排出沼氣

厭氧過程中產生的沼氣對污泥具有攪拌的作用，促進污水與污泥的混合接觸，同時也會起到類似浮選的作用，會講部分污泥帶出液面，導致出水懸浮物的增加和水質變差。因此應保證沼氣收集管道系統的暢通，及時將沼氣從UASB系統中排出。

5、充分創造厭氧環境

無氧是UASB反應器厭氧生物正常活動的前提，甲烷菌則必須在絕對的厭氧環境下才能高效率發揮作用。在UASB進水、回流等各個環節盡可能減少與空氣接觸的機會。

結束語

由于厭氧處理系統具有負荷高、投資少、運行費用低、可以回收部分能源等優點，較適合我國現狀。80年代開始，在我國應用越來越廣泛，尤其是在啤酒污水處理領域的應用更加普遍。隨著國內對UASB工藝研究的不斷深入與發展，相信UASB厭氧處理工藝的應用前景會更加廣闊。

參考文獻：

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