UASB+AF反應(yīng)器的快速啟動

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　　上流式厭氧復(fù)合床反應(yīng)器(UASB+AF)是近年來開發(fā)的一種新型反應(yīng)器^〔1〕，兼有上流式厭氧污泥床(UASB)和厭氧濾池(AF)的優(yōu)點。該反應(yīng)器高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵在于培養(yǎng)生成顆粒污泥^〔2〕和高活性的生物膜，而顆粒污泥的培養(yǎng)快慢與廢水的特性、運行參數(shù)和環(huán)境因素等密切相關(guān)。
本試驗從一個新的角度進(jìn)行嘗試，向接種污泥中投入顆?；钚蕴亢完栯x子聚丙烯酰胺，以加快污泥的顆?；?，從而縮短啟動的時間。

　　1 設(shè)備與材料

　　1.1 設(shè)備
　　生產(chǎn)性試驗在黑龍江省龍滌集團廢水處理站進(jìn)行，主體設(shè)備為2座完全相同的UASB+AF鋼筋混凝土池，單池平面尺寸為3.9 m×3.9m，高8.2m，上部為四棱柱形，底部為錐體，總有效容積84m³。中部設(shè)有1.6m高的纖維組合填料，體積24m³，占整個池容積的30%，池底部均勻分布4個布水系統(tǒng)，池上部設(shè)有4組三相分離器，廢水經(jīng)過三相分離器進(jìn)行泥水分離后，進(jìn)入好氧系統(tǒng)處理，產(chǎn)生的沼氣由集氣管經(jīng)水封箱后回收。
　　為運行管理方便，在距池底不同高度處設(shè)3個取樣口，以便隨時觀測反應(yīng)器的運行情況，此外為保證厭氧微生物的生長處于最佳溫度范圍內(nèi)，設(shè)置了蒸汽加熱系統(tǒng)，蒸汽的開啟由閥門自動控制，使池內(nèi)溫度保持在32～34℃。

　　1.2 廢水
　　試驗廢水來自滌綸聚脂生產(chǎn)線，主要含有有機酸、乙二醇和精對苯二甲酸，pH值為4～5，COD平均為16900mg/L，BOD為11000 mg/L，屬高濃度有機廢水，其BOD/COD為0.65，可生化性較好。
　　1.3 接種污泥
　　接種污泥為天津紀(jì)莊子污水廠消化池污泥，含水率為80%，VSS/SS為0.40～0.45，黑色。鏡檢發(fā)現(xiàn)污泥中含桿菌、球菌和絲狀菌，數(shù)量不多，活性較差，接種后反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為14.5kgSS/m³。
　　1.4 顆?；钚蕴?br />　　啟動時，向反應(yīng)器內(nèi)投入顆?；钚蕴孔鳛槎栊暂d體，粒徑為0.4～0.5mm，炭量為5960mg/L。
　　1.5 陽離子聚丙烯酰胺
　　啟動初期，投加陽離子聚丙烯酰胺以加速顆粒污泥的形成。將陽離子聚丙烯酰胺水解成質(zhì)量濃度為2%的溶液，采用計量泵直接投入水泵吸水口處與廢水混合，投加量為2～3 mg/L。
　　1.6 啟動過程
　　首先將原水稀釋，使其COD濃度為5000mg/L左右，將接種污泥和顆?；钚蕴客度敕磻?yīng)器，間歇進(jìn)水，每天3次，每次2h，流量為4.2m³/h，同時調(diào)整pH值，并投加尿素和磷酸氫二銨等營養(yǎng)物質(zhì)。
　　啟動初期出現(xiàn)了污泥過度流失現(xiàn)象。為改善污泥沉降性能，向反應(yīng)器內(nèi)投加陽離子聚丙烯酰胺，以促進(jìn)污泥的絮凝，同時采用部分出水回流的方式，將隨出水流出的懸浮污泥和顆粒活性炭回流入反應(yīng)器，以保證反應(yīng)器內(nèi)足夠的污泥濃度。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 運行結(jié)果
　　啟動運行至第8天，反應(yīng)器內(nèi)有少量顆粒污泥出現(xiàn)，此時容積負(fù)荷為1.2kgCOD/(m3·d)；運行到第33天時取污泥觀察，發(fā)現(xiàn)了直徑1.0mm左右的顆粒污泥，此時容積負(fù)荷為2.8kgCOD/(m3·d)，污泥負(fù)荷為0.29kgCOD/(kgSS·d)。在維持COD去除率不低于70%的前提下，繼續(xù)提高容積負(fù)荷，以加快顆粒污泥的成熟，到第70天顆粒污泥已充滿污泥床。根據(jù)運行情況，可把顆粒污泥形成過程劃分為啟動期、提高負(fù)荷期、顆粒污泥成熟期和穩(wěn)定運行期，各時期運行參數(shù)見表1。

表1 顆粒污泥的形成過程項目啟動期
(1～20d)提高負(fù)荷期
(21～36d)顆粒污泥成熟期
(37～60d)穩(wěn)定運行期
(61～100d )進(jìn)水COD(mg/L)50008800920011500出水COD(mg/L)2700210018502050COD去除率(%)46＞68083容積負(fù)荷(kgCOD/m3·d)1.23.17.911.7HRT(h)＞80423125污泥特征桿菌、球菌絲狀菌、小顆粒污泥污泥呈黑色、有大量絲狀菌和顆粒污泥顆粒污泥充滿污泥床

　　2.2 顆粒污泥的形成機理
　　顆?；钚蕴坑芯薮蟮谋缺砻娣e和富集作用，可將有機物和微生物濃縮在其周圍，延長了微生物與有機物的接觸時間，為微生物的代謝活動創(chuàng)造了良好的條件。啟動初期，反應(yīng)器內(nèi)為絮狀污泥和顆粒活性炭，鏡檢觀察到活性炭表面附著一些桿菌和絲狀菌，密度較小的污泥已流失。第32天反應(yīng)器底部有顆粒狀污泥出現(xiàn)，但數(shù)量不多，COD去除率有所提高。取顆粒污泥打碎篩濾，發(fā)現(xiàn)所截留的活性炭數(shù)量較多，說明啟動初期形成的顆粒污泥多數(shù)是以顆粒 活性炭為生長核心而構(gòu)成的。第55天反應(yīng)器底部已充滿顆粒污泥，污泥層和懸浮層有明顯的分界面，取樣觀察，最大的顆粒污泥粒徑在3mm左右，黑色，沒有見到單獨存在的顆?；钚蕴?。
　　陽離子聚丙烯酰胺是應(yīng)用十分廣泛的水處理絮凝劑。在反應(yīng)器啟動初期，接種污泥中細(xì)小的污泥和游離的細(xì)菌懸浮在反應(yīng)器內(nèi)，通過陽離子聚丙烯酰胺的吸附架橋作用，生成由厭氧污泥、顆粒活性炭和陽離子聚丙烯酰胺組成的松散絮凝體，成為顆粒污泥的一級生長核心。細(xì)菌很容易在其表面附著，隨著細(xì)菌的增殖，絮凝體逐漸密實，密度增大，成為沉降性能好、活性高的顆粒污泥。
　　反應(yīng)器內(nèi)的軟性組合填料是具有較大比表面積的惰性材料，能吸附大量的游離細(xì)菌和小的污泥絮體，并很快繁殖長成生物膜，經(jīng)測算填料層上生物膜量為8.2kgVSS/m³，脫落的 生物膜返回污泥床后，其碎片成為顆粒污泥的次級生長核心，加速了顆粒污泥的形成。

　　3 結(jié)論

　?、俨捎肬ASB+AF反應(yīng)器處理滌綸聚脂生產(chǎn)廢水，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為9000～10000mg/L時，生產(chǎn)性快速啟動運行60d，COD去除率可達(dá)80%，容積負(fù)荷為7～9kgCOD/(m³·d)。
　　②軟性組合填料對于微生物有良好的附著性能，可以形成高活性的生物膜。脫落的膜碎片提供了顆粒污泥的次級生長核心，加速了顆粒污泥的成長。
　　③UASB+AF反應(yīng)器啟動初期投加陽離子聚丙烯酰胺和顆?；钚蕴恳约铀兕w粒污泥的生成是可行的。通過聚丙烯酰胺的吸附架橋作用形成絮凝體，顆?；钚蕴坑譃轭w粒污泥的形成提供了一級生長核心，從而實現(xiàn)了反應(yīng)器的快速啟動。

　　參考文獻(xiàn)：
　　〔1〕錢易.現(xiàn)代廢水處理新技術(shù)〔M〕.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1993.
　　〔2〕劉雙江.UASB反應(yīng)器處理蛋白廢水顆粒污泥的研究〔J〕.環(huán)境科學(xué)，1993，12(3)：7-11.