UASB厌氧反应器污水处理研究进展

UASB厌氧反应器污水处理研究进展

周辉

周辉

青岛啤酒（甘肃）农垦股份有限公司

摘要：目前UASB厌氧反应器在污水处理中有着广泛的应用，本文主要介绍了UASB厌氧反应器在啤酒废水处理中的研究现状，首先分析了UASB反应器的特点，并对影响其运行的因素进行了探讨，阐述了其在处理啤酒废水时运行管理的要点，最后对其运行中出现的问题及解决措施进行了分析。

关键词：UASB厌氧反应器，污水处理，研究进展

引言

上流式厌氧污泥床（UASB）反应器，是由荷兰Wageningen农业大学的Lettinga等人在20世纪70年代初研制开发的，用于废水处理时，能利用生物凝聚、结块机能，形成具有良好性能的颗粒污泥，大大提高了污泥浓度，使反应器的负荷和效率有了大幅度提高。UASB反应器的突出优点为COD负荷可达20kg/（m·d），水利停留时间低于4h，占地面积小，能产生沼气副产品，污泥沉降性能好，稳定且过剩量少，COD去除率均为90%以上，因而该反应器在世界上得到了比较广泛的应用。

一、UASB反应器的特点

（一）主要优点：

UASB反应器最主要的特点是可以形成高负荷的颗粒污泥。颗粒污泥具有以下优点：

1、颗粒状污泥是由细菌形成的一个微生态系统，其中不同类型的种群组成了共生或互生体系，有利于形成细菌生长的生理生化条件并有利于有机物的降解。

2、颗粒的形成有利于其中的细菌对营养的吸收。

3、颗粒使发酵菌的中间产物的扩散距离大大缩短，对复杂有机物的降解是很重要的。

4、在水质突然变化时（例如pH值、毒性物的浓度等），颗粒污泥能维持一个相对稳定的微环境，使代谢过程继续进行。

（二）主要缺点：

1、启动和处理时间长。出水难以直接达标排放。

2、操作条件复杂，对环境条件及操作的要求比好氧法严格。

二、影响UASB反应器运行的因素

（一）微量元素的影响

微量元素对所有生物体都有重要作用，生物体内的酶是生化反应的催化剂，微量元素则是酶的辅助因子和激活剂。有报道列举出对产甲烷菌有激活作用的微量元素有Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Mg、Ca等，这些微量元素一方面对生物体的生理生化反应具有重要的作用，另一方面有报道称Ca2+对颗粒污泥的形成有一定的作用。废水中缺乏足够的微量元素时会降低厌氧微生物的活性，造成厌氧反应器内有机酸的累积，对微生物的代谢活动产生不利影响。

（二）毒性物质的影响

与其他生物处理系统类似，UASB系统也应当避免有毒物质进入。一些含有毒性基团或者活性键的化合物对某些未经驯化的微生物通常是有害的，但这些有毒的有机化合物本身也是可以被厌氧微生物降解的，如三氯甲烷、三氯乙烯等。由于微生物对各种基质的适应能力具有一定的限度，当一些化学物质超过一定浓度时，会对厌氧发酵产生限制作用，甚至完全破坏厌氧消化过程。

适量的微量金属、氨氮有助于厌氧微生物的生命活动，可刺激微生物的生命活性，但含量过多会抑制微生物的生长。水的pH会影响氨和铵离子的转化，从而对微生物产生影响。当废水中重金属离子的浓度过高时，也会对微生物产生抑制作用。

（三）硫酸盐的影响

硫是微生物生长所必需的营养元素之一，少量的硫酸盐（或其他含硫化合物）有益于厌氧消化过程的进行，甚至在某些情况下还需要补充一定量的含硫物质作为微生物生长的硫源。同时，当厌氧系统中含有适当的硫酸盐时，硫酸盐还原菌能够更有效地利用氢还原硫酸盐，从而加快产氢产乙酸反应的速率，提高种间氢转移速率，因而有助于厌氧消化过程的顺利进行。

但是当废水中含有高浓度硫酸盐时，就会对厌氧消化产生不利影响。一是由于硫酸盐还原菌（SRB）和产甲烷菌（MPB）都可以利用乙酸和H2，由此产生基质竞争性的抑制作用；二是硫酸盐还原的终产物———硫化物（H2S）对产甲烷菌和其他厌氧菌有直接的毒害作用。

三、UASB反应器在污水处理使用中出现的问题及解决措施

（一）问题：污泥生长过于缓慢

措施：增加进液营养与微量元素浓度，减少预酸化程度，增加反应器负荷。

（二）问题：反应器负荷过高

措施：降低负荷；增加污泥量或促进污泥产生；降水量适当减少污泥洗出；减少污泥负荷，增加污泥活性。

（三）问题：颗粒污泥破裂分散

措施：采用更稳定的工艺及加强源头控制，应用更稳定的预酸化条件，废水脱毒预处理；延长驯化时间；稀释进液，降低负荷和上流速度，以降低水流的剪切力，采用出水循环增大选择压力，使絮状污泥洗出。

四、UASB反应器的运行管理要点

1、制定并执行源头控制管理制度

目的是对啤酒生产过程产生的废酵母、废酒糟、蛋白凝固物、高浓度酸碱废液、废酒液、大量热水、废硅藻土、油类物质、炉渣、液氨、废标纸、碎玻璃等对污水处理有影响的污染物在源头产生处进行收集、去除或采取有效措施以避免、减少对污水处理运行的影响。加强异常排放的沟通协调。每周对检查结果进行回顾。

2、UASB反应器的进水负荷要适当

（1）UASB反应器的进水负荷首先表现在水力负荷上。正常运行时应控制在0.5-1m/h为宜。其目的是使反应器能够存在形成并保持颗粒污泥的水力条件。

（2）UASB反应器的进水负荷其次表现为容积负荷，正常运行时的COD容积负荷为2-5kgCOD/m3?d。

3、UASB反应器的温度保证

对UASB反应器及进水进行保温，尽可能防止反应器的热量散失。同时尽可能提高反应器的污泥浓度，减弱温度对厌氧反应的影响。也就是说UASB反应器若非必要尽量不排泥，以使污泥浓度保持在一定的较高水平。若已培养出颗粒污泥，一般不需要排放反应器底部的污泥。必要时可以利用大流量将底部悬浮絮状污泥冲出，在反应器上部排出悬浮物。

4、及时有效地排出沼气

厌氧过程中产生的沼气对污泥具有搅拌的作用，促进污水与污泥的混合接触，同时也会起到类似浮选的作用，会讲部分污泥带出液面，导致出水悬浮物的增加和水质变差。因此应保证沼气收集管道系统的畅通，及时将沼气从UASB系统中排出。

5、充分创造厌氧环境

无氧是UASB反应器厌氧生物正常活动的前提，甲烷菌则必须在绝对的厌氧环境下才能高效率发挥作用。在UASB进水、回流等各个环节尽可能减少与空气接触的机会。

结束语

由于厌氧处理系统具有负荷高、投资少、运行费用低、可以回收部分能源等优点，较适合我国现状。80年代开始，在我国应用越来越广泛，尤其是在啤酒污水处理领域的应用更加普遍。随着国内对UASB工艺研究的不断深入与发展，相信UASB厌氧处理工艺的应用前景会更加广阔。

参考文献：

[1]吕建国，张明霞.UASB厌氧反应器污水处理研究进展[J].甘肃科技，2010，26（13）：95-97，160.

[2]郝建东，贾仕儒.利用UASB反应器处理人工废水的动力学研究[J].天津工业大学学报，2004，23（2）：44-47.

[3]王征.常温条件下EGSB反应器运行特性研究[D].西南科技大学，2008.