一般污泥排放應(yīng)該遵循事先建立的規(guī)程,在一定的時(shí)間間隔(如每周)排放一定體積的污泥,其等于這一期間所積累的量。更加可靠的方法是確定污泥濃度分布曲線排泥,原則上有兩種污泥排放方法:
①從所希望的高程直接排放;
②采用泵將污泥排出。
污泥排泥的高度是重要的,它應(yīng)是排出低活性的污泥并將更好的高活性的污泥保留在反應(yīng)器中。一般在污泥床的底層將形成濃污泥,而在上層是稀的絮狀污泥,剩余污泥應(yīng)該從污泥床的上部排出。在反應(yīng)器底部的“濃”污泥可能由于積累顆粒和小砂?;钚宰兊停@時(shí)建議偶爾從反應(yīng)器的底部排泥,這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)積累的砂粒。
①建議清水區(qū)高度0.5~1.5m。
②污泥排放可采用定時(shí)排泥,周排泥一般為1~2次。
③需要設(shè)置污泥液面監(jiān)測儀,可根據(jù)污泥面高度確定排泥時(shí)間。
④剩余污泥排泥點(diǎn)以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜。
⑤對于矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多點(diǎn)排泥。
⑥由于反應(yīng)器底部可能會(huì)積累顆粒物質(zhì)和小砂粒,應(yīng)考慮下部排泥的可能性,這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)部積累的砂粒。
⑦對一管多孔式水管,可以考慮進(jìn)水管兼作排泥或放空管。
一般認(rèn)為排去剩余污泥的位置是反應(yīng)器的高度處。但是大部設(shè)計(jì)者推薦把排泥設(shè)備安裝在靠近反應(yīng)器的底部,也有人在三相分離器下0.5m處設(shè)排泥管,以排除污泥床上面部分的剩余絮狀體污泥,而不會(huì)把顆粒污泥排走。UASB反應(yīng)器排污泥系統(tǒng)必須同時(shí)考慮上、中、下不同位置設(shè)排泥設(shè)備,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行中的具體情況考慮實(shí)際排泥的要求而確定在什么位置排泥。
對于一個(gè)新建的UASB反應(yīng)器來說,啟動(dòng)過程主要是用未經(jīng)馴化的絮狀污泥(如污水處理廠的消化污泥)對其進(jìn)行接種,并經(jīng)過一定時(shí)間的啟動(dòng)調(diào)試運(yùn)行,使反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷并實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的去除效果,通常這一過程會(huì)伴隨著污泥顆?;膶?shí)現(xiàn),因此也稱為污泥的顆?;?。由于厭氧微生物,特別是甲烷菌增殖很慢,厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)需要很長時(shí)間。但是,一旦啟動(dòng)完成,在停止運(yùn)動(dòng)后的再次啟動(dòng)可以迅速完成。
當(dāng)沒有現(xiàn)成的厭氧污泥或顆粒污泥時(shí),采用最多的是城市污水處理廠的消化污泥。除了消化污泥之外,可用作接種的物料很多,例如牛糞和各類糞肥、下水道污泥等。一些污水溝的污泥和沉淀物或福微生物的河泥也可以被用于接種,甚至好氧活性污泥也可以作為接種污泥,并同樣能培養(yǎng)出顆粒污泥。污泥的接種濃度以6~8kgVSS/m3(按反應(yīng)器總有效容積計(jì)算)為宜,至少不低于5kgVSS/m3,接種污泥的填充量應(yīng)不超過反應(yīng)器容積的60%。
當(dāng)采用不是顆粒污泥的接種污泥時(shí),為了培養(yǎng)顆粒污泥或沉降性能好的活性污泥,都存在著一個(gè)將絮狀污泥和分散的細(xì)小污泥從反應(yīng)器內(nèi)“洗出”的過程,這是UASB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)顆?;南葲Q條件之一。這一過程是一個(gè)微生物逐步篩選和進(jìn)化的過程,控制的關(guān)鍵因素之一是反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間或上升流速。經(jīng)驗(yàn)表明,合適的升流速度的范圍應(yīng)在0.4~1.0m/h之間,如果有必要可以采用出水回流的方式以適當(dāng)提高反應(yīng)器內(nèi)的升流速度。一般來說,在顆粒污泥培養(yǎng)期內(nèi)隨出水而被沖出反應(yīng)器的污泥時(shí)沒有必要再將其回流到反應(yīng)器中區(qū)的。
從負(fù)荷角度考慮UASB的初次啟動(dòng)和顆?;^程,可分為三個(gè)階段。
階段1:即啟動(dòng)的初始階段,這一階段是低負(fù)荷的階段[2kgCOD/(m3·d)]。
階段2:即當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷上升至2~5kgCOD/(m3·d)的啟動(dòng)階段。在這階段污泥的洗出量增大,其中大多為細(xì)小的絮狀污泥。實(shí)際上,這一階段在反應(yīng)器里對較重的污泥顆粒和分散的、絮狀的污泥進(jìn)行選擇,使這一階段的末期留下的污泥中開始產(chǎn)生顆粒狀污泥或保留沉淀性能良好的污泥。所以在5kgCOD/(m3·d)左右是反應(yīng)器中以顆粒污泥或絮狀污泥為主的一個(gè)重要的分界。
階段3:這一階段是指反應(yīng)器負(fù)荷超過5kgCOD/(m3·d)。在此時(shí),絮狀污泥迅速減少,而顆粒污泥加速形成直到反應(yīng)器內(nèi)不再有絮狀污泥存在。當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷大于5kgCOD/(m3·d),由于顆粒污泥的不斷形成,反應(yīng)器的大部分被顆粒污泥充滿時(shí),其更大負(fù)荷可以超過20 kgCOD/(m3·d)。當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行在小于5 kgCOD/(m3·d),系統(tǒng)中雖然可能形成顆粒污泥,但是,反應(yīng)器的污泥性質(zhì)由占主導(dǎo)地位的絮狀污泥所確定。
UASB反應(yīng)器的基本特征是不用吸附載體,就能形成沉降性能良好的粒狀污泥,保持反應(yīng)器內(nèi)高濃度的微生物,因而可以承受較高的COD負(fù)荷(可高達(dá)30~50kgCOD/(m3·d)以上),COD去除率可達(dá)90%以上。而好氧生物處理中,效果更好的好氧純生物流化床。深井曝氣等工藝COD負(fù)荷也只有10kgCOD/(m3·d)左右,COD去除率為70%~80%。與其他厭氧生物反應(yīng)器相比,UASB的特點(diǎn)如下。
沉淀區(qū)設(shè)在反應(yīng)器的頂部,廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入,向上的流過污泥床區(qū)與大量的厭氧細(xì)菌接觸,廢水中的有機(jī)物被厭氧菌分解成沼氣(主要成分為CH4和CO2),廢水在升流的過程中夾帶著沼氣和厭氧菌固體物。沼氣在氣室區(qū)進(jìn)行固液分離,處理過的凈化水由反應(yīng)器頂部排走,廢水完成了處理的全過程。沉淀區(qū)的大部分污泥可返回污泥床區(qū),可使反應(yīng)器內(nèi)保持足夠的生物量。由此可知,整個(gè)上半時(shí)集生物反應(yīng)與沉淀于一體,反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)機(jī)械攪拌,不裝填料,構(gòu)造較為簡單,運(yùn)行管理方便。
UASB反應(yīng)器在處理大多數(shù)有機(jī)廢水時(shí),只要操作方法正確,一般均可在反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥,厭氧顆粒污泥的特性是有很高的去除有機(jī)物活性,密度比絮體污泥大,具有良好的沉淀性能,時(shí)反應(yīng)器內(nèi)可維持很高的生物量。
由于在反應(yīng)器內(nèi)能維持很高的生物量,污泥泥齡很長,廢水在反應(yīng)器內(nèi)的HRT較短,時(shí)SRT大于HRT,因而反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷率和很好的運(yùn)行穩(wěn)定性,這是現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器與傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器的更大區(qū)別。
UASB反應(yīng)器不僅可以出來高濃度有機(jī)廢水,如酒精、糖蜜、檸檬酸等生產(chǎn)廢水,也可以出來中等濃度有機(jī)廢水,如啤酒、屠宰、軟飲料等生產(chǎn)廢水,并且可以出來低濃度有機(jī)廢水,如生活污水、城市污水等。UASB反應(yīng)器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下運(yùn)行,并可在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定運(yùn)行。除了含有有毒有害物質(zhì)的有機(jī)廢水外,UASB反應(yīng)器幾乎可適應(yīng)不同行業(yè)排出的各類有機(jī)廢水。
由于UASB反應(yīng)器不需要供氧,不需要攪拌,不需要加溫,在實(shí)現(xiàn)高效能的同時(shí),達(dá)到了低能耗,并可提供大量的生物能沼氣,因此,UASB反應(yīng)器是一種產(chǎn)能型的廢水處理設(shè)備。由于SRT很長,不僅產(chǎn)生的污泥時(shí)穩(wěn)定的,而且產(chǎn)泥量很少,從而降低了污泥處理費(fèi)用。
UASB反應(yīng)器與其他厭氧處理設(shè)備一樣,其不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應(yīng)的本質(zhì)決定的。在處理高、中等濃度廢水時(shí),采用厭氧-好氧串聯(lián)工藝,即用UASB反應(yīng)器去除廢水中大部分含碳有機(jī)物作為預(yù)處理,而采用好氧處理設(shè)備去除殘余的含碳有機(jī)物和氮、磷等物質(zhì),這是奇佳的廢水處理工藝選擇,具有很大的節(jié)能意義,并可以大大節(jié)省基建投資,降低運(yùn)行成本。因而,有著很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。