UASB反應(yīng)器的初次啟動(dòng)
工藝概述
某酒精企業(yè)污水處理場(chǎng)處理經(jīng)由酒精蒸發(fā)工藝排出的二次蒸汽冷凝水及事故排放的部分離心清液兩股廢水。平均水量為405 m3/d，平均溫度為50℃左右，pH值為3.6，原液COD約為8000mg/l ,SS為1600mg/l 。
廢水經(jīng)由酸化調(diào)節(jié)池進(jìn)行水解酸化并加堿調(diào)整pH值＞6.0，再由耐酸液下泵送至UASB反應(yīng)器。
UASB反應(yīng)器為鋼制矩形罐體，外形尺寸9m×13.6m×6m，有效容積750 m3。設(shè)計(jì)容積負(fù)荷(VLR)為4.3KgCOD/(m3·d)。
進(jìn)液布水采用一管多孔配水方式。原液經(jīng)反應(yīng)器底部經(jīng)4根布水管分配到各自的支管，并由支管下方等距布水孔射流到反應(yīng)器底部的反射錐，此時(shí)與污泥床上的污泥充分接觸并發(fā)生擾動(dòng)。
由于采用多孔配水，考慮到布水管道末端容易出現(xiàn)死角及堵塞現(xiàn)象，故在反應(yīng)器底部設(shè)有兼作放空用的排泥管兩根。經(jīng)兩臺(tái)排泥管道泵(Q＝25 m3/h、H＝30m、W＝4kw、一開(kāi)一備)送入污泥壓濾機(jī)。
UASB反應(yīng)器內(nèi)安裝有玻璃鋼材質(zhì)預(yù)制的可供水、泥、氣分離用的三相分離器，共分16組、三層，由碳鋼為加固連接為一整體結(jié)構(gòu)。屬多級(jí)厭氧分離裝置。
厭氧水由三相分離器出水堰溢流到集水槽后匯集到出水總管后重力流入好氧處理系統(tǒng)。
考慮到北方氣候因素，在反應(yīng)器罐體內(nèi)距底部1.2m處設(shè)有一根蒸汽加熱管線，在啟動(dòng)初期及冬季對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行直接加熱。
由集氣室所產(chǎn)生的沼氣首先由位于反應(yīng)器頂部的4根支管收集后通過(guò)主管進(jìn)入氣液分離器，在進(jìn)行氣液分離后通過(guò)水封罐進(jìn)入沼氣柜。
沼氣柜為浮罩式，設(shè)有限位器、排空閥、泄壓閥、水封、溢流、蒸汽伴熱及柜頂配重。沼氣通過(guò)輸送風(fēng)機(jī)直接運(yùn)送到鍋爐回收利用。
初次啟動(dòng)
進(jìn)料流量調(diào)整：
2001年3月初各裝置安裝完成后開(kāi)始初次啟動(dòng)的準(zhǔn)備工作，首先將酸化調(diào)節(jié)池注入清水，打開(kāi)UASB底部人孔，進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)后啟動(dòng)酸化調(diào)節(jié)池液下泵向UASB進(jìn)水，逐一查看穿孔支管射流量是否均勻有無(wú)阻塞、死角，并通過(guò)閥門(mén)調(diào)整各支管流出水量基本一致。
進(jìn)水流量調(diào)整非常關(guān)鍵，在很多同樣布水條件的實(shí)例中，布水不均現(xiàn)象多有發(fā)生，這樣會(huì)造成污泥床的形成不均衡，減小反應(yīng)器的處理能力。
種泥的選擇：
由于沒(méi)有現(xiàn)成的顆粒污泥，就近選擇采購(gòu)了某生活污水廠的消化污泥(含水率80～85%)；另一部分采購(gòu)自某酒精廠的厭氧絮狀污泥(含水率85～90%)(二次啟動(dòng))。
污泥接種：
將污泥投入攪拌罐注入工藝?yán)鋮s水(30℃)稀釋、攪拌，并經(jīng)過(guò)充分篩濾處理后，經(jīng)臨時(shí)管線將污泥輸送至反應(yīng)器沉淀區(qū)流入罐底。當(dāng)反應(yīng)器填充量達(dá)到25％時(shí)，通入蒸汽升溫，開(kāi)始對(duì)污泥進(jìn)行72h活化，使反應(yīng)器罐體內(nèi)溫度恒定在37℃～41℃之間，活化過(guò)程中每24h進(jìn)料一次，進(jìn)料量為25m3/d(COD≤500 mg/l)，為防止污泥在活化過(guò)程中因沉淀分層，增設(shè)一回流管線利用兩臺(tái)排泥管道泵對(duì)污泥進(jìn)行強(qiáng)制回流擾拌。
污泥馴化：
污泥馴化分為二個(gè)階段進(jìn)行：第一階段為初始階段，分反應(yīng)器負(fù)荷＜1 KgCOD/m3·d。此階段周期為70天。第二階段為提高階段，1KgCOD/m3·d＜反應(yīng)器負(fù)荷＜3KgCOD/m3·d。此階段周期為90天。
初始階段：反應(yīng)器內(nèi)溫度控制在37～39℃之間。每日進(jìn)料量保持在100 m3/d(COD≤1000 mg/l)左右控制進(jìn)水PH值在6.0-6.5之間，當(dāng)UASB反應(yīng)器充滿(mǎn)后，三相分離器溢流出水部分回流至調(diào)節(jié)池，這樣既可以減少污泥洗出量，也可以節(jié)省堿投加量。
每天定時(shí)取厭氧進(jìn)出水樣，通過(guò)觀測(cè)COD、VFA、pH值三項(xiàng)指標(biāo)分析反應(yīng)器內(nèi)環(huán)境狀態(tài)。保證反應(yīng)器內(nèi)COD＜600～800、VFA＜300、出水PH值控制在6.5～7.0之間為正常。根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果調(diào)整進(jìn)水水質(zhì)水量，測(cè)出口水樣COD、VFA、pH值，觀察進(jìn)料后反應(yīng)器工作狀態(tài)；亓4h以保證反應(yīng)器內(nèi)保持升流狀態(tài)并且將部分較輕的污泥洗出。(由于被洗出的較輕污泥經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池又返回到UASB反應(yīng)器從而在三相分離器溢流堰逐漸生成大量浮渣積累，影響了出水效果，由于本工程未設(shè)浮渣沖洗裝置，采用人工沖洗，從而增加了操作難度。)
系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到10天時(shí)，打開(kāi)氣液分離器底閥，發(fā)現(xiàn)已有少量沼氣產(chǎn)生。
當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行20天后，出水COD降至100 mg/l左右，考慮進(jìn)行增加進(jìn)水能力試驗(yàn)，增大了負(fù)荷(當(dāng)時(shí)反應(yīng)器負(fù)荷實(shí)際為0.13 KgCOD/m3·d)，連續(xù)四天提高進(jìn)料量達(dá)到150～200 m3/d，提高負(fù)荷(進(jìn)水COD達(dá)到1500 mg/l～2500 mg/l)，觀察出水VFA＞600，之后又連續(xù)進(jìn)料兩天，VFA最高達(dá)到800以上，反應(yīng)器出水pH值＜5發(fā)生明顯“酸化”；沼氣產(chǎn)大量減少。七天生產(chǎn)指標(biāo)如下(表1)。
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從(圖1)、(圖2)的趨勢(shì)分析中不難看出，雖然在進(jìn)料過(guò)程中進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，但由于進(jìn)料指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出反應(yīng)器內(nèi)負(fù)荷，出現(xiàn)“酸化”是不可逆轉(zhuǎn)的。
停止進(jìn)料，增加循環(huán)，當(dāng)停止進(jìn)料4天后系統(tǒng)參數(shù)趨與正常。之后的近20天內(nèi)，每5天增加50 m3/d進(jìn)料量，而進(jìn)水COD控制在1000 mg/l左右。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行50天后，出水COD保持在200mg/l左右，已達(dá)到80％的去除率。再次增加負(fù)荷，每5天進(jìn)料COD增加500 mg/l，進(jìn)料量保持250 m3/d，第70天左右進(jìn)料COD為3000 mg/l，出水COD為500mg/l，去除率達(dá)80～85％。反應(yīng)器負(fù)荷達(dá)到1 KgCOD/(m3·d)，至此啟動(dòng)第一階段基本完成。
提高階段：負(fù)荷逐日增加，每2天進(jìn)料COD增加200 mg/l，進(jìn)料量為保持250 m3/d。系統(tǒng)運(yùn)行至30天左右時(shí)進(jìn)料COD為6000 mg/l，反應(yīng)器出水為500 mg/l ，反應(yīng)器負(fù)荷達(dá)到2 KgCOD/(m3·d)，去除率達(dá)80～85％。沼氣產(chǎn)量達(dá)到400～600m3/d，在此其間發(fā)現(xiàn)三相分離器集氣室(玻璃鋼材質(zhì))漏氣。廠家來(lái)人維修(10d)，將UASB反應(yīng)器內(nèi)排出大部分污泥排入調(diào)節(jié)池保存。
二次啟動(dòng)時(shí)將保存至調(diào)節(jié)池的污泥引回至UASB反應(yīng)器中，同時(shí)再投放部分某酒精廠的絮狀厭氧污泥進(jìn)行培養(yǎng)(進(jìn)料量250 m3/d、COD為2000 mg/l)，當(dāng)培養(yǎng)至10天左右，出水COD為200 mg/l，此時(shí)重新啟動(dòng)開(kāi)始進(jìn)行。
重新啟動(dòng)后每1天進(jìn)料COD增加100mg/l，進(jìn)料量也逐日增加，至80天時(shí)進(jìn)料量達(dá)到350 m3/d，COD為7000 mg/l左右。出水COD為1500 mg/l。
之后又經(jīng)過(guò)10天左右的調(diào)整，到90天后進(jìn)料量達(dá)到400 m3/d，COD8000 mg/l，出水COD為1200～1500 mg/l。反應(yīng)器負(fù)荷為3KgCOD/(m3·d)左右。去除率達(dá)到80～85％左右，已達(dá)到后續(xù)好氧工藝進(jìn)水要求，反應(yīng)器初次啟動(dòng)成功。
小結(jié)
此裝置3月培菌，8月中旬啟動(dòng)成功，歷時(shí)5個(gè)多月。總結(jié)以下幾點(diǎn)在試車(chē)過(guò)程中的教訓(xùn)：
1 接種菌種最好使用發(fā)酵工業(yè)厭氧污泥，便于馴化培養(yǎng)。
2 反應(yīng)器內(nèi)pH值、溫度、VFA作為指導(dǎo)初次啟動(dòng)的主要控制及觀察參數(shù)。
3 厭氧菌的培養(yǎng)是個(gè)緩慢的過(guò)程，進(jìn)水的COD及水量漸近的均勻穩(wěn)定的提高是保證初次啟動(dòng)成功的關(guān)鍵。
4 一定量的回流可以降低運(yùn)行成本且有助于UASB反應(yīng)器內(nèi)溢出的種泥重新利用，改善廢水與污泥的混合條件，但容易造成大量浮渣的積累。
5 注意冬季寒冷氣候?qū)φ麄(gè)系統(tǒng)的外部影響。(室外設(shè)備及閥門(mén)的保溫)
6 三相分離器所有溢流堰應(yīng)保證同一標(biāo)高(滿(mǎn)水試驗(yàn)時(shí)檢查)以確保反應(yīng)器內(nèi)污泥床高度的均勻。
7 開(kāi)車(chē)前布水孔布水能力應(yīng)仔細(xì)檢查以保證反應(yīng)器內(nèi)布水均勻沒(méi)有死角。
8 反應(yīng)器頂部有氧條件下H2S氧化為硫酸對(duì)金屬、水泥都能造成一定的腐蝕。
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