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生活污水處理上流式厭氧污泥床反應(yīng)器

　隨著我國城鎮(zhèn)化腳步不斷加快，城鎮(zhèn)化水平越來越高以及水污染防治行動的更加深入，建立全方位全流域的城市污水治理體系的進(jìn)程勢在必行。提高污水處理效率，加強污水處理廠處理效能和降低污水處理能耗成為當(dāng)務(wù)之急。污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢是簡易、高效率、低能耗。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)作為一種高效的厭氧反應(yīng)器，有著能耗低、污泥產(chǎn)量小、出水有機物處理效果好等優(yōu)點，在厭氧處理污水中有著廣泛的應(yīng)用。以下就簡單介紹厭氧膜生物反應(yīng)器的發(fā)展歷程、技術(shù)優(yōu)勢、影響因素及其在處理低濃度生活污水中的應(yīng)用和展望。

　　一、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的發(fā)展歷程

　　在20世紀(jì)六七十年代，一批新型高效的厭氧反應(yīng)器研制開發(fā)出來，其中UASB(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket升流式厭氧污泥反應(yīng)器)已被廣泛用于各種有機廢水處理。八十年代初，荷蘭的Lettinga等人就開始了這方面的研究。UASB結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運行費用低廉，在較低濃度和溫度的情況下亦可以達(dá)到較好的效率。它是由上流式厭氧生物膜法發(fā)展而成的，上流式厭氧生物膜法的填料(特別是下半部填料)容易造成堵塞，在取消了填料層后，運行發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)器的相應(yīng)部位，形成一層厭氧活性污泥層，成為截留，吸附與降解有機物的主要部位。后來改進(jìn)為在反應(yīng)器的上部增加氣液固三相分離器。使處理后的廢水、產(chǎn)生的沼氣以及污泥有效分離，構(gòu)成了完整的UASB反應(yīng)器?，F(xiàn)在UASB反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于高濃度污水的處理。

　　二、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的技術(shù)優(yōu)勢

　　相對于傳統(tǒng)好氧處理生活污水工藝來說，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器主要以下幾點優(yōu)勢：

　?、俜磻?yīng)器處理能耗小，相對好氧生物處理來說污泥量大大減少。

　?、趨捬跆幚砟軌虍a(chǎn)沼氣，能環(huán)境保護、能源回收利用有機結(jié)合。有較好的環(huán)境效益。

　　③處理成本相對好氧要低，有較好的經(jīng)濟效益。不考慮產(chǎn)生的沼氣帶來的效益情況下，厭氧處理的成本只有厭氧處理的1/3。

　?、軈捬跆幚碡?fù)荷高，占地少。如今城市寸土寸金，節(jié)約更多的土地不僅成本降低，還能對整個城市的結(jié)構(gòu)帶來優(yōu)化。在處理水量相同的情況下，厭氧處理的占地只有好氧處理占地的一半。

　?、輩捬跸到y(tǒng)規(guī)模更加靈活多變，可大可小。而且處理設(shè)施簡單，易于制作，且無需昂貴的設(shè)備，可以適合更多的不同的場合。厭氧生物處理正是符合未來我國城市生活污水處理的發(fā)展方向。

　　三、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的影響因素

　　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、微生物類豐富的顆粒污泥的形成。顆粒污泥是UASB反應(yīng)器運行的基礎(chǔ)，具有良好的沉降性顆粒污泥不易流失，決定了反應(yīng)器的處理效率和對水質(zhì)波動的抵抗能力。

　　2、有機負(fù)荷

　　正確控制有機負(fù)荷，可以盡快形成顆粒污泥。實踐證明，控制反應(yīng)器的有機負(fù)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、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。反應(yīng)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溫度區(qū)間。

　　4、進(jìn)水分配

　　進(jìn)水分配對UASB的運轉(zhuǎn)是至關(guān)重要的，需要使用布水均勻，攪拌效果好的進(jìn)液形式，這樣能增加活性污泥區(qū)高度，有利于提高厭氧效率和抗沖擊能力。

　　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(jìn)程的影響，二是對顆粒污泥活性的影響。可以添加NaHCO3來調(diào)節(jié)進(jìn)水堿度，有的反應(yīng)器通過回流處理水來增加進(jìn)水堿度，同時還加大了進(jìn)水負(fù)荷。

　　6、有毒物質(zhì)

　　與其他生物系統(tǒng)一樣，厭氧處理系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)避免有毒物質(zhì)進(jìn)入。由于微生物對各種基質(zhì)的適應(yīng)能力是有一定限度的，一些化學(xué)物質(zhì)超過一定濃度，對厭氧發(fā)酵就產(chǎn)生抑制作用，甚至完全破壞厭氧過程。

　　四、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器在處理低濃度的生活污水中的應(yīng)用和展望

　　在上世紀(jì)八十年代，Lettinga等進(jìn)行了UASB反應(yīng)器處理城市生活污水的實驗。反應(yīng)器容積120L，接種污泥為顆粒污泥，進(jìn)水溫度在8～20℃，進(jìn)水的COD在300mg/L～500mg/L，HRT=12h時，COD的去除率在50%～70%，甲烷產(chǎn)量在7.1～7.3m3/yr，污泥產(chǎn)量為5.0～8.6kg/yr。此后國內(nèi)外專家學(xué)者也開始對UASB反應(yīng)器處理生活污水進(jìn)行研究。

　　張金鳳在在常溫下快速啟動UASB，用時33天左右，完成了反應(yīng)器的啟動。在常溫20～21℃下，當(dāng)水力停留時間為時，系統(tǒng)對生活污水處理效果良好，對COD去除率為69.5%～78.0%。出水小于120mg/L，達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)二級標(biāo)準(zhǔn)。

　　陳學(xué)民等在研究中用有效容積8m3的UASB反應(yīng)器，處理平均COD為492.0mg/L的生活污水。成功啟動用了35天，COD去除率在65%～80%，BOD、SS平均去除率都達(dá)到80%。溫度在10～23℃之間，溫度的變化對COD、BOD和SS的去除率均無明顯影響。污泥最未實現(xiàn)顆?；?，但絮狀污泥也使UASB運行良好。而雒文生在試驗中直接用顆粒污泥進(jìn)行接種，進(jìn)行二次啟動，啟動速度更快。水溫20℃下，5d即可完成啟動。試驗用生活污水，COD在100～500mg/L，COD去除率為40%～80%。當(dāng)進(jìn)水COD濃度低于100mg/L時，反應(yīng)器的顆粒污泥會分解，即COD=100mg/L時維持顆粒污泥的極限濃度。

　　單獨使用厭氧反應(yīng)器有著太多的制約，對氮磷的去除幾乎沒有效果，出水水質(zhì)難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。所以有更多的學(xué)者研究UASB反應(yīng)器與其他的工藝聯(lián)用，彌補厭氧反應(yīng)器的不足。UASB有著各種組合工藝，包括活性污泥法后處理工藝，如UASB-AS(活性污泥法)，UASB反應(yīng)器代替了原AS工藝中的初沉池;UASBSBR(序批式活性污泥法)，SBR可完成UASB所不擅長的脫氮除磷。生物膜法后處理如UASB-TF(生物濾池)，UASB-RBC(生物轉(zhuǎn)盤)，UASB-DHS(懸掛式反應(yīng)器)等。

　　五、結(jié)語

　　綜上所述，采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器處理低濃度生活污水是可行有效的，如果在污水工藝的前段應(yīng)用成功，不僅能夠節(jié)能降耗，而且將實現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)去除的同時，也能以沼氣的形式回收廢水中的能源，使污水處理過程成為一個能源的產(chǎn)生者。雖然目前上流式厭氧污泥床反應(yīng)器在生活污水處理的應(yīng)用仍舊存在著一些缺點，但隨著研究的不斷深入，問題得到解決，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器及相關(guān)的后處理系統(tǒng)在生活污水處理的應(yīng)用將有廣闊的前景。