UASB反应器工程运行参数控制研究

米粉是生活中常用的食材之一，生产米粉的主材大米淀粉通常采用湿法工艺生产。在生产过程中，每处理1000kg大米要排出综合废水8.2 m3～8.5m3，废水的一般组成为总糖0. 3%～0. 7%，粗蛋白2.1%，固形物5%～10%，粗纤维2%～3%，脂肪酸0 .1%～0. 3%。

利用重力场对不同密度物质作用的差异，有人发明了三相分离器，使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了上流式厌氧污泥床（UASB）反应器的雏型。

由于运行费用低，UASB反应器仍是目前广泛应用的生物处理高浓度有机废水的方法，但影响生物驯化和生长的因素较多，特别是接种了好氧消化污泥的反应器启动时间长、运行不稳定。

本文结合实际工程分析总结了反应器的启动规律，以期为该类废水的处理提供借鉴。

一、水质与水量

某米粉厂年产淀粉达13万吨，废水综合指标均大大超出环保标准要求，水质特性见表1。

二、废水处理工艺

厌氧工艺处理高浓度有机废水时，虽然处理效率高、运行稳定、能耗低，但单纯利用厌氧工艺不易实现废水的达标排放。因此，根据同行业废水处理现状和处理技术的成熟度，我建议选择UASB与SBR（序批式活性污泥法）相结合的处理工艺。如图1所示，本淀粉处理工艺中设UASB两座，有效容积为1085m3。

三、UASB反应器的启动

UASB反应器的接种污泥取自城市污水处理厂中的絮状消化污泥。

1.污泥驯化期

污泥投加完毕后，加入稀释后的淀粉废水浸泡，淀粉生产废水呈酸性，处理过程中会抑制甲烷菌，因此启动前需将pH值调整在6～7.2之间为宜，以污泥负荷0.06kgCOD/kgVSS.d启动，并采用1∶0.5回流，进水方式为连续进水。当出水溶解性COD去除率达80%时，逐渐增加进水量直至污泥负荷达到0.25 kgCOD/kgVSS.d。

2.提高负荷期

通过逐步增加进水量提高容积负荷。容积负荷提高的条件是，COD去除率超过80%，且出水VFA低于300mg/L。采取增加回流保证上升流速在0.5m/h条件下，一是可以提高进水pH值，二是可以防止沟流现象，改善混合效果，反应器的选择压增加较快，致使部分沉降性能差的絮状污泥及质轻片状颗粒污泥被冲出反应器。

3.稳定运行期

反应器内0.6mm～1.4mm的颗粒污泥占70%，抗冲击能力大大增强，产气量和出水指标比较稳定，此时反应器出水COD仅为200mg/l～450mg/l，COD去除率达90%以上。

四、反应器启动过程中的影响因素及控制

1.污泥接种量

中温型UASB反应器的污泥接种量一般是10 kgVSS/m3～15kgVSS/m3，接种污泥量过低会造成初始污泥负荷过高，降低运行的稳定性，一旦控制不当便会造成反应器的酸化。较多的接种菌液虽然可缩短启动所需的时间，但过多的接种污泥量会增加污泥费用，种泥的VSS/SS也不宜过高，否则易造成菌种大量流失。

2.pH值

UASB反应器内最佳的pH值范围为6.8～7.2， 本次工程试验进水pH值对COD去除率的影响结果如图2所示，说明在1∶0.5回流的情况下，进水pH值大于6.4最佳。

工程上多采用投加生石灰的方法调节pH值， 但此方法容易造成颗粒污泥钙化，长期运行可能会堵塞布水管，使得UASB反应器无法正常运行，且会增加投资及运行费用。

本工程试验采用出水回流的方法，用出水碱度调节反应器内的pH值，虽然进水pH值有波动，但并未影响反应器的正常运行。

3.进水浓度

在实验室条件下，普遍认为当进水COD浓度在1000mg/l～5000mg/l之间易实现反应器的快速启动。根据实验，在保证不超过负荷及混合效果良好的情况下，进水浓度可达到8000mg/l～10000mg/l。

同时还应注意尽量避免由于进水形成的波动而造成细菌生长环境的改变。进水浓度过低时，易造成营养不足；过高时容易导致反应器的酸化，影响反应器的稳定运行。

本工程试验采用好氧出水回流的方法稀释淀粉废水，使反应器的进水浓度维持在3000mg/l～4000mg/l之间，实现了生产性UASB的快速启动及污泥的颗粒化。

4.有机负荷与水力负荷

为改善污泥颗粒的沉降性和抗冲击能力，控制反应器中的水力负荷及污泥负荷是最有效的手段，因为这样能在有机负荷、水力负荷和颗粒污泥的粒径之间达到动态平衡。

在此次生产性试验中，始终保持一定量的好氧出水回流来增加水力剪切力，且在颗粒污泥成熟期，保证反应器上升流速在0.5m/h以上，改善了污泥的形态及菌类组成，加快了污泥颗粒化速度。

五、结论

通过以上运行结果的分析得出如下结论。

1.颗粒污泥成熟后，UASB反应器可在6kgCOD/m3.d～10kgCOD/m3.d容积负荷下稳定运行；出水COD仅为200 mg/L ～450mg/L，其COD去除率高达90%以上。

2.可通过反应器出水回流调节pH值至适宜的范围内，节省了因投加生石灰调节pH值带来的投资和运行费用。

3.控制反应器中的水力负荷及污泥负荷是控制污泥颗粒化的有效手段。