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生活污水處理上流式厭氧污泥床反應器

　隨著我國城鎮化腳步不斷加快，城鎮化水平越來越高以及水污染防治行動的更加深入，建立全方位全流域的城市污水治理體系的進程勢在必行。提高污水處理效率，加強污水處理廠處理效能和降低污水處理能耗成為當務之急。污水處理技術的發展趨勢是簡易、高效率、低能耗。上流式厭氧污泥床反應器(UASB)作為一種高效的厭氧反應器，有著能耗低、污泥產量小、出水有機物處理效果好等優點，在厭氧處理污水中有著廣泛的應用。以下就簡單介紹厭氧膜生物反應器的發展歷程、技術優勢、影響因素及其在處理低濃度生活污水中的應用和展望。

　　一、上流式厭氧污泥床反應器的發展歷程

　　在20世紀六七十年代，一批新型高效的厭氧反應器研制開發出來，其中UASB(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket升流式厭氧污泥反應器)已被廣泛用于各種有機廢水處理。八十年代初，荷蘭的Lettinga等人就開始了這方面的研究。UASB結構簡單、操作方便、運行費用低廉，在較低濃度和溫度的情況下亦可以達到較好的效率。它是由上流式厭氧生物膜法發展而成的，上流式厭氧生物膜法的填料(特別是下半部填料)容易造成堵塞，在取消了填料層后，運行發現在反應器的相應部位，形成一層厭氧活性污泥層，成為截留，吸附與降解有機物的主要部位。后來改進為在反應器的上部增加氣液固三相分離器。使處理后的廢水、產生的沼氣以及污泥有效分離，構成了完整的UASB反應器?，F在UASB反應器廣泛應用于高濃度污水的處理。

　　二、上流式厭氧污泥床反應器的技術優勢

　　相對于傳統好氧處理生活污水工藝來說，上流式厭氧污泥床反應器主要以下幾點優勢：

　?、俜磻魈幚砟芎男?，相對好氧生物處理來說污泥量大大減少。

　?、趨捬跆幚砟軌虍a沼氣，能環境保護、能源回收利用有機結合。有較好的環境效益。

　?、厶幚沓杀鞠鄬醚跻?，有較好的經濟效益。不考慮產生的沼氣帶來的效益情況下，厭氧處理的成本只有厭氧處理的1/3。

　　④厭氧處理負荷高，占地少。如今城市寸土寸金，節約更多的土地不僅成本降低，還能對整個城市的結構帶來優化。在處理水量相同的情況下，厭氧處理的占地只有好氧處理占地的一半。

　　⑤厭氧系統規模更加靈活多變，可大可小。而且處理設施簡單，易于制作，且無需昂貴的設備，可以適合更多的不同的場合。厭氧生物處理正是符合未來我國城市生活污水處理的發展方向。

　　三、上流式厭氧污泥床反應器的影響因素

　　1、顆粒污泥

　　UASB系統高效穩定運行取決于沉降效果好、產甲烷活性高、微生物類豐富的顆粒污泥的形成。顆粒污泥是UASB反應器運行的基礎，具有良好的沉降性顆粒污泥不易流失，決定了反應器的處理效率和對水質波動的抵抗能力。

　　2、有機負荷

　　正確控制有機負荷，可以盡快形成顆粒污泥。實踐證明，控制反應器的有機負荷和提高污泥的沉淀性是控制污泥過量流失的主要手段。

　　3、溫度

　　溫度對于UASB的啟動以及保持系統的穩定性具有重要的影響。反應器在常溫(20～30℃)，中溫(33～41℃)和高溫(50～55℃)下均能順利啟動，形成顆粒污泥。不同的處理工藝，可以根據實際需要選擇不同的溫度區間。

　　4、進水分配

　　進水分配對UASB的運轉是至關重要的，需要使用布水均勻，攪拌效果好的進液形式，這樣能增加活性污泥區高度，有利于提高厭氧效率和抗沖擊能力。

　　5、堿度

　　堿度主要對污泥顆?；a生影響，表現在兩方面：一是對顆?；M程的影響，二是對顆粒污泥活性的影響?？梢蕴砑覰aHCO3來調節進水堿度，有的反應器通過回流處理水來增加進水堿度，同時還加大了進水負荷。

　　6、有毒物質

　　與其他生物系統一樣，厭氧處理系統也應當避免有毒物質進入。由于微生物對各種基質的適應能力是有一定限度的，一些化學物質超過一定濃度，對厭氧發酵就產生抑制作用，甚至完全破壞厭氧過程。

　　四、上流式厭氧污泥床反應器在處理低濃度的生活污水中的應用和展望

　　在上世紀八十年代，Lettinga等進行了UASB反應器處理城市生活污水的實驗。反應器容積120L，接種污泥為顆粒污泥，進水溫度在8～20℃，進水的COD在300mg/L～500mg/L，HRT=12h時，COD的去除率在50%～70%，甲烷產量在7.1～7.3m3/yr，污泥產量為5.0～8.6kg/yr。此后國內外專家學者也開始對UASB反應器處理生活污水進行研究。

　　張金鳳在在常溫下快速啟動UASB，用時33天左右，完成了反應器的啟動。在常溫20～21℃下，當水力停留時間為時，系統對生活污水處理效果良好，對COD去除率為69.5%～78.0%。出水小于120mg/L，達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)二級標準。

　　陳學民等在研究中用有效容積8m3的UASB反應器，處理平均COD為492.0mg/L的生活污水。成功啟動用了35天，COD去除率在65%～80%，BOD、SS平均去除率都達到80%。溫度在10～23℃之間，溫度的變化對COD、BOD和SS的去除率均無明顯影響。污泥最未實現顆?；?，但絮狀污泥也使UASB運行良好。而雒文生在試驗中直接用顆粒污泥進行接種，進行二次啟動，啟動速度更快。水溫20℃下，5d即可完成啟動。試驗用生活污水，COD在100～500mg/L，COD去除率為40%～80%。當進水COD濃度低于100mg/L時，反應器的顆粒污泥會分解，即COD=100mg/L時維持顆粒污泥的極限濃度。

　　單獨使用厭氧反應器有著太多的制約，對氮磷的去除幾乎沒有效果，出水水質難以達到排放標準。所以有更多的學者研究UASB反應器與其他的工藝聯用，彌補厭氧反應器的不足。UASB有著各種組合工藝，包括活性污泥法后處理工藝，如UASB-AS(活性污泥法)，UASB反應器代替了原AS工藝中的初沉池;UASBSBR(序批式活性污泥法)，SBR可完成UASB所不擅長的脫氮除磷。生物膜法后處理如UASB-TF(生物濾池)，UASB-RBC(生物轉盤)，UASB-DHS(懸掛式反應器)等。

　　五、結語

　　綜上所述，采用上流式厭氧污泥床反應器處理低濃度生活污水是可行有效的，如果在污水工藝的前段應用成功，不僅能夠節能降耗，而且將實現營養物質去除的同時，也能以沼氣的形式回收廢水中的能源，使污水處理過程成為一個能源的產生者。雖然目前上流式厭氧污泥床反應器在生活污水處理的應用仍舊存在著一些缺點，但隨著研究的不斷深入，問題得到解決，上流式厭氧污泥床反應器及相關的后處理系統在生活污水處理的應用將有廣闊的前景。