厭氧生物處理、調(diào)試、運(yùn)行指導(dǎo)手冊(cè)

1、目的：本手冊(cè)用于厭氧生物降解工藝單元的運(yùn)行管理。  

2、內(nèi)容及對(duì)象：手冊(cè)包括有以下7個(gè)內(nèi)容：即:

厭氧生物反應(yīng)概述；厭氧技術(shù)優(yōu)勢和不足；反應(yīng)機(jī)理；厭氧反應(yīng)器類型；厭氧反應(yīng)器工藝控制條件；啟動(dòng)方式；運(yùn)行管理；問題及解決措施； 

手冊(cè)適用于厭氧反應(yīng)器操作人員、污水站技工、化驗(yàn)人員和管理人員，亦可供相關(guān)人員參考。 

 3、厭氧反應(yīng)概述：
   利用微生物生命過程中的代謝活動(dòng)，將有機(jī)物分解為簡單無機(jī)物，從而去除水中有機(jī)物污染的過程，稱為廢水的生物處理。根據(jù)代謝過程對(duì)氧的需求，微生物又分為好氧、厭氧和介于兩者間的兼性微生物。厭氧生物處理就是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧的情況下，把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，這些無機(jī)物包括大量的生物氣（即沼氣）和水。
   厭氧是一種低成本廢水處理技術(shù)，把廢水治理和能源相結(jié)合，特別適合發(fā)展中國家使用。  

4、厭氣處理技術(shù)的優(yōu)勢和不足：
   優(yōu)勢：
   4.1可作為環(huán)境保護(hù)、能源回收和生態(tài)良性循環(huán)結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)，具有良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。
   4.2耗能少,運(yùn)行費(fèi)低,對(duì)中等以上(1500mg/L)濃度廢水費(fèi)用僅為好氧工藝1/3.
   4.3回收能源,理論上講1kgCOD可產(chǎn)生純甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然氣(3.93×10-1J/m3)。以日排10t COD工廠為例,按COD去除80%,甲烷為理論值80%計(jì)算，日產(chǎn)沼氣2240m3,相當(dāng)于2500m3天然氣或3.85t煤,可發(fā)電5400Kwh.
   4.4設(shè)備負(fù)荷高、占地少。
   4.5剩余污泥少,僅相當(dāng)于好氧工藝1/6～1/10.
   4.6對(duì)N、P等營養(yǎng)物需求低，好氧工藝要求C：N:P=100:5:1,厭氧工藝為C:N:P=(350-500):5:1。
   4.7可直接處理高濃有機(jī)廢水,不需稀釋。
   4.8厭氧菌可在中止供水和營養(yǎng)條件下，保留生物活性和沉泥性一年,適合間斷和季節(jié)性運(yùn)行。
   4.9系統(tǒng)靈活,設(shè)備簡單,易于制作管理，規(guī)?？纱罂尚?。

 厭氧不足:
   1、 出水污染濃度高于好氧，一般不能達(dá)標(biāo)；
   2、 對(duì)有毒性物質(zhì)敏感；
   3、 初次啟動(dòng)緩慢，少需8-12周以上方能轉(zhuǎn)入正常水平。

 5、反應(yīng)機(jī)理：
   厭氧反應(yīng)過程是對(duì)復(fù)雜物質(zhì)（指高分子有機(jī)物以懸浮物和膠體形式存在于水中）生物降解的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。其反應(yīng)過程可分為四個(gè)階段：

 5.1水解階段——被細(xì)菌胞外酶分解成小分子。例如：纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖，淀粉被*分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產(chǎn)物能被溶解于水，并透過細(xì)胞為細(xì)胞所利用。

 5.2發(fā)酵階段——小分子的化合物在發(fā)酵菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物，并分泌到細(xì)胞外。這一階段主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。
   5.3產(chǎn)酸階段——上一階段產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
   5.4產(chǎn)甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新細(xì)胞物質(zhì)。原理圖如下：
   復(fù)雜有機(jī)物
   水解、發(fā)酵
   脂肪酸（﹥C2） 硫酸鹽還原
   產(chǎn)乙酸
   H2+CO2 乙酸 
   產(chǎn)甲烷 產(chǎn)甲烷 
   CH4+CO2
   硫酸鹽還原 硫酸鹽還原
   H2S+CO2 
   a、 水解階段——含有蛋白質(zhì)水解、碳水化合物水解和脂類水解。
   b、 發(fā)酵酸化階段——包括氨基酸和糖類的厭氧氧化，以及較脂肪酸與醇類的厭氧氧化。
   c、 產(chǎn)乙酸階段——含有從中間產(chǎn)物中形成乙酸和氧氣，以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。
   d、 產(chǎn)甲烷階段——包括從乙酸形成甲烷，以及從氧、二氧化碳形成甲烷。廢水中有硫酸鹽時(shí)，還會(huì)有硫酸鹽還原過程，如虛線所示。
   6、厭氧反應(yīng)器類型：
   6.1普通厭氧反應(yīng)池
   6.2厭氧接觸工藝
   6.3升流厭氧污泥庫(UASB)反應(yīng)器
   6.4厭氧顆粒污泥膨脹庫(EGSR)
   6.5厭氧濾料(AF)
   6.6厭氧流化庫反應(yīng)器
   6.7厭氧折流反應(yīng)器(ABR)
   6.8厭氧生物轉(zhuǎn)盤
   6.9厭氧混臺(tái)反應(yīng)器等.

 7、厭氧反應(yīng)的工藝控制條件：
   7.1溫度：按三種不同嗜溫厭氧菌（嗜溫5-20℃ 嗜溫20-42℃ 嗜溫42-75℃）工程上分為低溫厭氧(15-20℃)、中溫厭氧（30-35℃）、高溫厭氧（50-55℃）三種。溫度對(duì)厭氧反應(yīng)尤為重要，當(dāng)溫度低于下限溫度時(shí)，每下降1℃，效率下降11%。在上述范圍，溫度在1-3℃的微小波動(dòng)，對(duì)厭氧反應(yīng)影響不明顯，但溫度變化過大（急速變化），則會(huì)使污泥活力下降，度產(chǎn)生酸積累等問題。
   7.2 PH：厭氧水解酸化工藝，對(duì)PH要求范圍較松，即產(chǎn)酸菌的PH應(yīng)控制4-7℃范圍內(nèi)；*厭氧反應(yīng)則應(yīng)嚴(yán)格控制PH，即產(chǎn)甲烷反應(yīng)控制范圍6.5-8.0,范圍為6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。
   7.3氧化還原電位：水解階段氧化還原電位為-100～+100mv，產(chǎn)甲烷階段的氧化還原電位為-150～-400mv。因此,應(yīng)控制進(jìn)水帶入的氧的含量，不能因以對(duì)厭氧反應(yīng)器造成不利影響。
   7.4營養(yǎng)物：厭氧反應(yīng)池營養(yǎng)物比例為C:N:P=(350-500):5:1。
   7.5有毒有害物：抑制和影響厭氧反應(yīng)的有害物有三種：
   7.5.1無機(jī)物:有氨、無機(jī)硫化物、鹽類、重金屬等，特別硫酸鹽和硫化物抑制作用為嚴(yán)重；
   7.5.2有機(jī)化合物:非極性有機(jī)化合物，含揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、非極性酚化合物、單寧類化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五類。
   7.5.3生物異型化合物,含氯化烴、甲醛、洗滌劑、抗菌素等。
   7.6工藝技術(shù)參數(shù)：
   7.6.1水力停留時(shí)間:HRT
   7.6.2有機(jī)負(fù)荷
   7.6.3污泥負(fù)荷

   8、厭氧反應(yīng)器啟動(dòng):
   8.1接種污泥:有顆粒污泥時(shí),接種污泥數(shù)量大小10-15%.當(dāng)沒有現(xiàn)成的污泥時(shí),應(yīng)用多的是污水處理廠污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于顆粒污泥形成。沒有消化污泥和顆粒污泥時(shí)，化糞池污泥、新鮮牛糞、豬糞及其它家畜糞便都可利用作菌種，也可用污泥和魚塘底泥作接種污泥，但啟動(dòng)周期較長。
   污泥接種濃度至少不低10Kg•VSS/m3反應(yīng)器容積，但接種污泥填充量不大于反應(yīng)器容積60%。污泥接種中應(yīng)防止無機(jī)污泥、砂以及不可消化的其它物進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)。
   8.2接種污泥啟動(dòng)：啟動(dòng)分以下三個(gè)階段進(jìn)行：
   1、起始階段——反應(yīng)池負(fù)荷從0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥負(fù)荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS•d開始。進(jìn)入?yún)捬醭叵到鈴U水的混合液濃度不大于COD5000mg/L，并按要求控制進(jìn)水，低的COD負(fù)荷為1000mg/L。進(jìn)液濃度不符合應(yīng)進(jìn)行稀釋。
   進(jìn)液時(shí)不要刻意嚴(yán)格控制所有工藝參數(shù)，但應(yīng)特別注意乙酸濃度，應(yīng)保持在1000mg/L以下。進(jìn)液采用間斷沖擊形式，即每3～4小時(shí)一次，每次5-10min，之后逐步減斷間隔時(shí)間至1小時(shí)，每次進(jìn)液時(shí)間逐步增長20～30min。起始階段，進(jìn)水間隔時(shí)間過長時(shí)，則應(yīng)每隔1小時(shí)開動(dòng)泵對(duì)污泥攪拌一次，每次3～5min。
   2、啟動(dòng)第二階段——當(dāng)反應(yīng)器容積負(fù)荷上升到2-5kgCOD/m3d時(shí)，這一階段洗出污泥量增大，顆粒污泥開始產(chǎn)生。一般講，從段到第二段要40d時(shí)間，此時(shí)容積負(fù)荷大約為設(shè)計(jì)負(fù)荷的50%。
   3、啟動(dòng)的第三階段——從容積負(fù)荷50%上升到100%，采用逐步增加進(jìn)料數(shù)量和縮短進(jìn)料間斷時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。衡量能否獲進(jìn)料量和縮短進(jìn)料時(shí)間的化驗(yàn)指標(biāo)定控制發(fā)揮性脂肪酸VFA不大于500mg/L，當(dāng)VFA超過500-1000mg/L，厭氧反應(yīng)器呈現(xiàn)酸化狀態(tài)，超過1000mg/L則表明已經(jīng)酸化，需立即采取措施停止進(jìn)料，進(jìn)行菌種馴化。一般來講第二段到第三段也需30-40d時(shí)間。
   8.3啟動(dòng)的要點(diǎn)
   1、啟動(dòng)一定要逐步進(jìn)行，留有充裕的時(shí)間，并不能期望很短時(shí)間進(jìn)入加料運(yùn)行達(dá)到厭氧降解的目標(biāo)。因?yàn)閱?dòng)實(shí)際上是使細(xì)菌從休眠狀態(tài)恢復(fù)，即活化的過程。啟動(dòng)中細(xì)菌選擇、馴化、增殖過程都在進(jìn)行，原厭氧污泥中濃度較低的甲烷菌的增長速度相對(duì)于產(chǎn)酸菌要慢的多。因此，這時(shí)負(fù)荷一般不能高，時(shí)間不能短，每次進(jìn)料要少，間隔時(shí)間要長。
   2、混合進(jìn)液濃度一定要控制在較低水平，一般COD濃度為1000-5000mg/L，當(dāng)超過5000mg/L，應(yīng)進(jìn)行出水循環(huán)和加水稀釋至要求。
   3、若混合液中亞硫酸鹽濃度大于200mg/L時(shí)，則亦應(yīng)稀釋至100mg/L以下才能進(jìn)液。
   4、負(fù)荷增加操作方式：啟動(dòng)初期容積負(fù)荷可從0.2-0.5kgCOD/m3•d開始，當(dāng)生物降解能力達(dá)到80%以上時(shí)，再逐步加大。若低負(fù)荷進(jìn)料，厭氧過程仍不正常COD不能消化，則進(jìn)料間斷時(shí)間應(yīng)延長24h或2-3d，檢查消化降解的主要指標(biāo)測量VFA濃度，啟動(dòng)階段VFA應(yīng)保持在3mmoL/L以下。
   5、當(dāng)容積負(fù)荷走到2.0kgCOD/m3d后，每次進(jìn)料負(fù)荷可增大，但大不超過20%，只有當(dāng)進(jìn)料增大，而VFA濃度且維持不變，或仍維持在﹤3mmoL/L水平時(shí)，進(jìn)料量才能不斷增大進(jìn)液間隔才能不斷減少   

 9、 厭氧生物處理中存在的問題及解決方法
1、污泥生長過慢

1營養(yǎng)物不足，微量元素不足：（增加營養(yǎng)物和微量元素）
   2進(jìn)液酸化度過高：（減少酸化度）
   3種泥不足：（增加種泥）
   2、反應(yīng)器過負(fù)荷

1反應(yīng)器污泥量不夠：（增加種污或提高污泥產(chǎn)量）
   2污泥產(chǎn)甲烷活性不足：（減少污泥負(fù)荷）
   3每次進(jìn)泥量過大間斷時(shí)間短：（減少每次進(jìn)泥量加大進(jìn)泥間隔）
  3、污泥活性不夠

1溫度不夠：（提高溫度）
   2產(chǎn)酸菌生長過快：（控制產(chǎn)酸菌生長條件）
   3營養(yǎng)或微量元素不足：（增加營養(yǎng)物和微量元素）
   4無機(jī)物Ca2+引起沉淀：（減少進(jìn)泥中Ca2+含量）
  4、污泥流失

1氣體集于污泥中，污泥上?。海ㄔ黾游勰嘭?fù)荷，增加內(nèi)部水循環(huán)）
   2產(chǎn)酸菌使污泥分層：（穩(wěn)定工藝條件增加廢水酸化程度）
   3污泥脂肪和蛋白過大：（采取預(yù)處理去除脂肪蛋白）
    5、污泥擴(kuò)散顆粒污泥破裂

1負(fù)荷過大：（穩(wěn)定負(fù)荷）
   2過度機(jī)械攪拌：（改水力攪拌）
   3有毒物質(zhì)存在：（廢水清除毒素）。
   4預(yù)酸化突然增加：（應(yīng)用更穩(wěn)定酸化條件）