UASB在聚甲醛工艺废水处理中的应用

【摘 要】从实际应用的角度结合实践经验阐述了UASB在聚甲醛工艺废水中的应用、抗冲击能力以及工艺指标对UASB效果处理的影响，找出问题的解决办法。

【关键词】UASB；甲醛废水

1 UASB的基本原理

UASB由污泥反应区、汽-液-固三相分离器和气室三部分组成，在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。需处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气，沼气以微小的气泡形式放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射折板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降，沉降至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内累积大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

2 UASB的特点

污水在UASB反应器厌氧处理，将废水中难降解的高分子有机物进行酸化水解，形成易于生物降解的低分子有机物，多元酸转化为单元酸，并氧化为氨氮、硫化物和一氧化碳等，继而进入产气阶段，有些单元酸转化为沼气，沼气通过三相分离器进行气水泥分离后收集至沼气柜，然后用沼气风机送至尾气焚烧装置处理。

废水水质波动较大，导致UASB处理效果差，外排废水不达标，且UASB受到冲击后，恢复时间较长。

3 UASB 反应器在处理聚甲醛废水工艺中的优缺点

UASB 反应器聚甲醛污水处理的优点：

（1）占地面积小，投资少。

（2）工艺简单，容易操作，危险性较少。

（3）产生的沼气可作为燃烧体。

（4）装置投运后不需要投加其它化学药剂，生产过程成本较低。

UASB 反应器聚甲醛污水处理的缺点：

（1）装置抗冲击能力较弱，一旦受到冲击，恢复难度大，恢复周期太长。

（2）装置操作范围较窄，对工艺指标要求苛刻。

（3）装置在停工检修后，维护保养难度大，污泥再次驯养恢复周期长，

前期经过糖化处理或者直接进入UASB 反应器还存在诸多问题，处理效果不佳，COD去除效率低，造成整个装置出水不达标。

4 UASB 反应器在处理聚甲醛废水处理中的最佳工艺控制指标

（1）温度：UASB反应器受温度影响较大，温度必须保持在合适的温度条件下，中温厌氧的温度范围为 30～38℃，UASB在低温下的去除效率不如在中温下的效率高，高温去除效率最高，但高温难以控制，如果控制不好，在高温下培养的菌种容易瘫痪。

（2）pH值：进水PH通常控制在6.7-6.5的范围内，出水PH在7-9的区间内波动，如果进水PH波动大将降低UASB对系统的水解酸化的能力。

（3）HCHO浓度：控制上游甲醛的含量，甲醛含量太高容易将UASB系统瘫痪，恢复周期较长。目前UASB进水HCHO浓度在高于150mg/l的时候，随着HCHO浓度的不断升高，COD降解率会出现急剧的下降，在进水甲醛超过200mg/l后，UASB反应器会失去COD降解率，仅仅只有甲醛得到去除，甲烷菌完全得到抑制，如果进系统甲醛太高将会是系统瘫痪，再次恢复周期太长，恢复周期与UASB污泥培养驯化周期差不多。（甲醛对UASB去除COD的效率如图一）

（4）TOX浓度：控制进水TOX（三聚甲醛）的含量，三聚甲醛含量太高容易将UASB系统瘫痪，恢复周期较长。UASB反应器进水TOX需控制在低于200mg/l的范围内，如果有高于200mg/l的TOX进入UASB，将会明显的降低UASB反应器的COD去除率，当TOX含量超过300mg/l时，COD降解率降至40%以下，且导致最终出水COD不合格。这些结论在经过对一段时间内UASB的进出水COD与TOX的曲线图可以得出。（三聚甲醛对UASB去除COD的效率如图二）

（5）水系统中Ca2+、Na+要进行控制。

控制上游Ca2+、Na+的量，UASB系统处理COD降解率效果较好。若系统内增加Ca2+、Na+的量，UASB系统处理COD降解率急剧下降。以下是进水水质在稳定的两种情况下，一是指标为；甲醛≤150mg/l，TOX≤200mg/l，COD在3500-4500mg/l之间，水量在40㎡左右，不进行糖化处理的处理效果；二是指标为甲醛≤150mg/l，TOX≤200mg/l，COD在3500-4500mg/l之间，水量在40㎡左右，进行糖化（即：在PH在12左右，温度在70℃，同时每小时加入石灰50㎏，将甲醛转化成高分子糖类）处理后，重新将水温调至30～38℃，PH在6.7-6.5的条件下的处理效果：（进行糖化处理和不进行糖化处理如图三）

5 结论与建议

由于目前国内利用UASB反应器处理聚甲醛装置废水的技术资料较少。聚甲醛废水处理装置在实际的运行过程中仍需不断摸索，通过近两年的运行经验，可以得出适合聚甲醛装置废水的工艺控制条件：

（1）进水pH：控制进水pH呈弱酸性有利于高分子有机物的水解酸化，且出现酸化的可能性很小。

（2）进水有机物含量：甲醛≤150mg/l，TOX≤200mg/l，COD≤4500mg/l。

（3）UASB反应器独特的结构及其反应机理对进水水质的稳定有非常严格的要求，水质波动会影响UASB的处理效果，上游来水必须经过缓冲池对水质进行均质，防止水质波动对UASB的冲击较大，应该在进UASB处理前建一个均质混合池，有效的对水质进行均质，减少水质波动对UASB系统的冲击。

（4）三聚甲醛对细菌等微生物是有毒害作用的，所以无论是水解酸化的运行还是UASB反应器的驯化，只有控制TOX是相对低的，并且是非致死的浓度，才能保证甲烷菌对毒性物质真正适应，或其他菌种能改性对TOX有比较理想的降解能力，通过长期的运行观察后发现高浓度的TOX实际对厌氧体系有冲击的，并且其影响程度不亚于甲醛，因为甲醛在低于一定浓度时经过UASB还是会有大于90%的去除率，但TOX在UASB反应器内只有50%不到的去除率。

（5）目前甲醛去除法直接用生物去除法很困难，需要用化学去除法去除甲醛，化学去除甲醛的条件是：控制pH在12左右，温度在70℃，同时要加入石灰，将甲醛生成高分子糖类，但高分子糖类物质增加了后续系统的负荷，且糖化处理生产成本高，添加的生石灰和太多的碱对后续生化系统也有一定的影响，造成UASB的去除效率太低，后续生化处理不能将剩余COD完全降解，出水治标不达标，建议UASB不能和糖化反应去除甲醛并用。

（6）目前已经有用生物法去除甲醛的工艺，建议甲醛废水处理中采用甲醛生物处理+UASB厌氧处理+好氧生物处理法比较合适，且经济效果和废水处理效果是最合理的。