厌氧及水解调试

厌氧生物处理、调试、运行指导手册
1、目的：本手册用于厌氧生物降解工艺单元的运行管理。

2、内容及对象：手册包括有以下7个内容：即:
厌氧生物反应概述；厌氧技术优势和不足；反应机理；厌氧反应器类型；厌氧反应器工艺控制条件；启动方式；运行管理；问题及解决措施；手册适用于厌氧反应器操作人员、污水站技工、化验人员和管理人员，亦可供相关人员参考。

3、厌氧反应概述：
利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单无机物，从而去除水中有机物污染的过程，称为废水的生物处理。

根据代谢过程对氧的需求，微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。

厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧的情况下，把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物包括大量的生物气（即沼气）和水。

厌氧是一种低成本废水处理技术，把废水治理和能源相结合，特别适合发展中国家使用。

4、厌气处理技术的优势和不足：
优势：
4.1可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术，具有良好的社会、经济、环境效益。

4.2耗能少,运行费低,对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺1/3.
4.3回收能源,理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然气(3.93×10-1J/m3)。

以日排10t COD工厂为例,按COD 去除80%,甲烷为理论值80%计算，日产沼气2240m3,相当于2500m3天然气或3.85t煤,可发电5400Kwh.
4.4设备负荷高、占地少。

4.5剩余污泥少,仅相当于好氧工艺1/6～1/10.
4.6对N、P等营养物需求低，好氧工艺要求C：N:P=100:5:1,厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1。

4.7可直接处理高浓有机废水,不需稀释。

4.8厌氧菌可在中止供水和营养条件下，保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。

4.9系统灵活,设备简单,易于制作管理，规模可大可小。

厌氧不足:
1、出水污染浓度高于好氧，一般不能达标；
2、对有毒性物质敏感；
3、初次启动缓慢，最少需8-12周以上方能转入正常水平。

5、反应机理：
厌氧反应过程是对复杂物质（指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中）生物降解的复杂的生态系统。

其反应过程可分为四个阶段：
5.1水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。

例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，
并透过细胞为细胞所利用。

5.2发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。

这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO
、氢、氨、硫化氢等。

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5.3产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。

5.4产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。

原理图如下：
a、水解阶段——含有蛋白质水解、碳水化合物水解和脂类水解。

b、发酵酸化阶段——包括氨基酸和糖类的厌氧氧化，以及较高级脂肪
酸与醇类的厌氧氧化。

c、产乙酸阶段——含有从中间产物中形成乙酸和氧气，以及氢气和二
氧化碳形成乙酸。

d、产甲烷阶段——包括从乙酸形成甲烷，以及从氧、二氧化碳形成甲
烷。

废水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原过程，如虚线所示。

6、厌氧反应器类型：
6.1普通厌氧反应池
6.2厌氧接触工艺
6.3升流厌氧污泥库(UASB)反应器
6.4厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)
6.5厌氧滤料(AF)
6.6厌氧流化库反应器
6.7厌氧折流反应器(ABR)
6.8厌氧生物转盘
6.9厌氧混台反应器等.
7、厌氧反应的工艺控制条件：
7.1温度：按三种不同嗜温厌氧菌（嗜温5-20℃嗜温20-42℃嗜温42-75℃）工程上分为低温厌氧(15-20℃)、中温厌氧（30-35℃）、高温厌氧（50-55℃）三种。

温度对厌氧反应尤为重要，当温度低于最优下限温度时，每下降1℃，效率下降11%。

在上述范围，温度在1-3℃的微小波动，对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大（急速变化），则会使污泥活力下降，度产生酸积累等问题。

7.2 PH：厌氧水解酸化工艺，对PH要求范围较松，即产酸菌的PH应控制4-7℃范围内；完全厌氧反应则应严格控制PH，即产甲烷反应控制范围
6.5-8.0,最佳范围为6.8-
7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。

7.3氧化还原电位：水解阶段氧化还原电位为-100～+100mv，产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-150～-400mv。

因此,应控制进水带入的氧的含量，不能因以对厌氧反应器造成不利影响。

7.4营养物：厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。

7.5有毒有害物：抑制和影响厌氧反应的有害物有三种：
7.5.1无机物:有氨、无机硫化物、盐类、重金属等，特别硫酸盐和硫化物抑制作用最为严重；
7.5.2有机化合物:非极性有机化合物，含挥发性脂肪酸(VFA)、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。

7.5.3生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。

7.6工艺技术参数：
7.6.1水力停留时间:HRT
7.6.2有机负荷
7.6.3污泥负荷
8、厌氧反应器启动:
8.1接种污泥:有颗粒污泥时,接种污泥数量大小10-15%.当没有现成的污泥时,应用最多的是污水处理厂污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成。

没有消化污泥和颗粒污泥时，化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种，，也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接
种污泥，但启动周期较长。

污泥接种浓度至少不低10Kg·VSS/m3反应器容积，但接种污泥填充量不大于反应器容积60%。

污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反应器内。

8.2接种污泥启动：启动分以下三个阶段进行：
1、起始阶段——反应池负荷从0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥负荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d开始。

进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L，并按要求控制进水，最低的COD负荷为1000mg/L。

进液浓度不符合应进行稀释。

进液时不要刻意严格控制所有工艺参数，但应特别注意乙酸浓度，应保持在1000mg/L以下。

进液采用间断冲击形式，即每3～4小时一次，每次5-10min，之后逐步减断间隔时间至1小时，每次进液时间逐步增长20～30min。

起始阶段，进水间隔时间过长时，则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次，每次3～5min。

2、启动第二阶段——当反应器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3d时，这一阶段洗出污泥量增大，颗粒污泥开始产生。

一般讲，从第一段到第二段要40d时间，此时容积负荷大约为设计负荷的50%。

3、启动的第三阶段——从容积负荷50%上升到100%，采用逐步增加进料数量和缩短进料间断时间来实现。

衡量能否获进料量和缩短进料时间的化验指标定控制发挥性脂肪酸VFA不大于500mg/L，当VFA超过500-1000mg/L，厌氧反应器呈现酸化状态，超过1000mg/L则表明已经酸化，需立即采取措施停止进料，进行菌种驯化。

一般来讲第二段到第三段
也需30-40d时间。

8.3启动的要点
1、启动一定要逐步进行，留有充裕的时间，并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标。

因为启动实际上是使细菌从休眠状态恢复，即活化的过程。

启动中细菌选择、驯化、增殖过程都在进行，原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。

因此，这时负荷一般不能高，时间不能短，每次进料要少，间隔时间要长。

2、混合进液浓度一定要控制在较低水平，一般COD浓度为1000-5000mg/L，当超过5000mg/L，应进行出水循环和加水稀释至要求。

3、若混合液中亚硫酸盐浓度大于200mg/L时，则亦应稀释至100mg/L 以下才能进液。

4、负荷增加操作方式：启动初期容积负荷可从0.2-0.5kgCOD/m3·d开始，当生物降解能力达到80%以上时，再逐步加大。

若最低负荷进料，厌氧过程仍不正常COD不能消化，则进料间断时间应延长24h或2-3d，检查消化降解的主要指标测量VFA浓度，启动阶段VFA应保持在3mmoL/L以下。

5、当容积负荷走到2.0kgCOD/m3d后，每次进料负荷可增大，但最大不超过20%，只有当进料增大，而VFA浓度且维持不变，或仍维持在﹤3mmoL/L 水平时，进料量才能不断增大进液间隔才能不断减少。

9、厌氧生物处理中存在的问题及解决方法
厌氧调试如何控制酸败
l 我觉得接种阶段，投加污泥和原液后，回流2～3天是不是比静止浸泡好一点。

我的做法一般是按20g/L接种后（接种前UASB内添加1/3的浓度配置好PH等调节好的原液），污泥投加完成后加原液注满厌氧池，接种完成后开回流泵回流，回流过程中注意监测进水温度、PH值等，保持在自己要求的范围内。

回流过程中定期监测（一般为1天2次）回流水的COD,挥发酸等参数，当挥发酸降到300以下，cod降到700以下（根据现场情况，也可以是其他数值），按进水负荷0.5公斤启动（同时开回流泵回流比1：1），根据出水情况一般每3～5天提一次负荷，每次大约0.5公斤。

调试中后期，因污泥活性提高，可以提高加负荷幅度
还有一种提负荷方法，就是每次提高原负荷的20％，提负荷频次视现场情况而定一般3～5天一次。

有一段关于"培养驯化"的内容,不知有用不:
(1)污泥:城市污水处理厂脱水污泥;
(2)加入方法:在酸化池中用水化开,用泵泵入UASB.
(3)污泥数量:20kg/m^3.
(4)开始:低浓度间歇进水,用新鲜水稀释.
(5)升温:一天1度
(6)然后等一切都正常后,升进水浓度,用回流水稀释.
(7)到设计负荷1kgBOD/(m3d)
l 看了两种酸败的解释：
第一种：厌氧反应器在一定程度毒性物质的影响或冲击符合条件下，出水COD会比正常高，PH下降，污泥上浮等，这就是常见的酸败。

第二种：由实际经验和研究发现厌氧处理系统的最佳pH值为6-8,当pH降至6.2以下时甲烷菌的活性急剧降低,但酸化菌仍可继续分解有机物而造成挥发性有机酸的累积,会使pH下降至4.5～5.5,此时pH值及分子态有机酸均会对酸化菌造成抑制,而导致处理系统丧失处理能力,这种现象称之为酸败.
如pH,COD,挥发酸,产气量等。

也就是说发生酸败之前这些因子中大部分都应该会有不同程度的征兆，那就必须经常监测这些数据，以尽大程度来预防酸败的出现。

具体如下：
1、pH：经常监测进流水,出流水pH:维持中性以保持微生物活性.若有异常，如降低了，可通过前面加碳酸氢钠等措施来调节。

2、COD:了解处理效率。

一旦发现反应器出水的COD比正常要高许多，应立即关注检查。

3、挥发酸:如监测发现比较高，可判断有累积现象,也是一个预警的指标.
4、碳酸氢碱度:了解处理槽对pH变化的缓冲能力.
5、产气量:对于产甲烷气的UASB，应了解其产甲烷化能力，如发现和正常不一样，也应关注。

6、浮渣：看UASB沉淀区是否产生浮渣层，如有，也应关注并分析原因。

好象还有ORP等，不过用于生化处理上该指标口碑不佳，不宜采用。

l 我个人认为：
（1）打破了VFA的供需平衡造成了酸败，就是产生的VFA大于耗掉的VFA。

（2）生成VFA是厌氧的前阶段，如：水解、酸化反应都可能生成有机酸、挥发脂肪酸VFA。

（3）甲烷化是消耗VFA的，可能甲烷菌不喜欢丙酸，怕它扎嘴。

（4）VFA的供需平衡怎么被打破的呢？我们不是微生物学家，不必深究，但肯定由三种可能性：
I、VFA的生成突然增快，这可能是进水浓度突然增大，或进水水量突然增大，或进水中的污染物成份突然变化，或其它原因。

II、VFA的消耗速度突然减慢，这可能运行条件突然变化，如PH、温度、毒性物质浓度变化，造成的。

III、前二者同时作用。

水解池在工艺放大中是否会产生布水不均匀问题和排泥不畅而造成污泥上浮的问题，长期运转中是否会产生什么不利因素，这一直是从工艺开发以来很多专家关心和担心的重要问题之一。

对数个大型水解池，如高碑店污水处理厂中180m3的水解池，从1985年投入运行后历时5年对运行情况的观察；对密云15 000m3/d处理能力污水处理厂的水解池投入运行后的观察，以及对国内外在这一领域的新进展和经验的关注，对上述问题有了比较肯定的答案。

水解池的启动方式
1、接种污泥
首先启动水解池应接种污泥，一般可以用消化污泥或经过脱水的消化污泥，其投加量为整个池容平均浓度5-10g/L。

接种后立即运行，运行的开始阶段出水浑浊，悬浮物较多，大量的甲烷菌被洗出。

在运行10-15天后出水较清澈透明。

采用接种污泥的启动方式是当原水的SS浓度低于100mg/L以下，污水中菌种较少时使用。

若此时不接种污泥直接启动水解池，启动周期将达3-6个月，且出水水质很难在短时间内达到要求。

若原水悬浮污物SS浓度高于100mg/L，可采用不接种污泥的方法启动。

2、水解池的启动
水解池是改进的厌氧UASB反应器，一般认为厌氧处理厂的启动是相当费时的，有时是很困难的过程。

这是因为厌氧工艺在启动期间存在着超负荷的危险，这将导致反应器的酸化。

由于生活污水中有足够的缓冲能力，并且生活污水的浓度很低，在启动期间酸化可能很小。

为了使水解池控制在水解、产酸阶段，水解池的启动采用了动力学控制措施，其出发点是调整水力停留时间。

利用水解细菌、产酸菌与甲烷菌生长速度不同，利用水的流动造成甲烷菌在反应器中难于繁殖的条件。

在高碑店污水处理厂水解池启动时，采用了1/10池容的厌氧消化污泥（平均污泥浓度为5g/L）接种后立即全负荷运行，在10-15天左右出水清澈透明，COD去除率达到40%左右，污泥培养成熟。

在运行期间改装配水系统，曾经放空反应器，再次启动时没有投加接种污泥，利用培养成熟的标志的设计负荷下出水COD保持恒定值，同时反应器内污泥数量和质量也保持稳定，就可认为启动期完成。

密云污水处理厂初次启动时，为了尽快使水解池达到正常运行状态，1992年7月下旬至8月中旬，从天津纪庄子污水处理厂拉运了含水率为80%左右的脱水消化污泥25-30t，投入水解池，为了防止水解池布水管、排泥管被大块的污物堵塞，在投泥前将污泥先放入一个临时修建的水池内，并用一定孔隙的筛网进行过滤，然后用潜水泵将污泥均匀打入水解池的各个区域，全部污泥投入后，水解池内的平均污泥浓度达4.5-5g/L。

由于污水量较小，只启动了一个水解池。

接种后立即运行，运行的开始阶段出水浑浊，悬浮物较多，在运行10-15天出水较清澈透明，污泥培养成熟。

在第二个反应器启动时，没有投加接种污泥，利用原污水直接启动在30天可达到满意的水平。

这说明，只要适当控制水力负荷，不论采用接种或没有接种物，水解池的启动都可在短期内完成，并且与接种物的种类无关。

接种污泥的主要目的是为了增加反应器内的污泥量，因为靠污水本身的悬浮物积累需要一定的时间。