1、IC反应器维护和故障处理反应器维护和故障处理讲讲 师：伍忠磊师：伍忠磊时时 间：间：一、厌氧工艺净化机理 厌氧反应过程是对复杂物质（指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中）生物降解的复杂的生态系统。其反应过程可分为四个阶段：n水解阶段n酸化阶段n产氢产乙酸阶段n产甲烷阶段 一、厌氧工艺净化机理 水解阶段被细菌胞外酶分解成小分子。例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。酸化阶段小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。这一
2、阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。一、厌氧工艺净化机理 产氢产乙酸阶段酸化阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。产甲烷阶段在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。产甲烷的反应由严格的专一性厌氧细菌来完成，这类细菌将产酸阶段产生的短链挥发酸(主要是乙酸)氧化成甲烷和二氧化碳 二、厌氧工艺指标控制（1）温度厌氧废水处理分为低温、中温和高温三类。迄今大多数厌氧废水处理系统在中温范围运行，在此范围温度每升高10，厌氧反应速度约增加一倍。中温工艺以30-40最为常见，其最佳处理温度在35-40间。温度是影响微生物的
3、活性和生长速率的一个重要的因素，大多数已知的产甲烷菌，最佳的温度范围都在3040。二、厌氧工艺指标控制在 10 到30之间每升温1 摄氏度活性约增加10%。这就意味温度上升10产甲烷菌的活性就增大1 倍。温度在35左右活性相当稳定，但温度一旦超过40则活性急速下降。所以有必要保证厌氧反应器内温度低于40，因为在此范围内温度稍稍上升产甲烷菌的活性就会急剧下降 二、厌氧工艺指标控制（2）有机负荷率 负荷率就是单位容量（单位微生物量）所能处理的COD量，用kgCOD/天*方表示。决定是否能提高负荷还是应该降低负荷的关键参数是：反应器出水中挥发性 脂肪酸含量，污泥和出水的pH值及较少的污泥的洗出，CO
4、D去除效率和产气量。针对目前玖龙IC反应器而言，其负荷在20-30kgCOD/天*方，最高能够达到35kgCOD/天*方。二、厌氧工艺指标控制 （3）VFA 挥发性脂肪酸简称挥发酸，英文缩写为VFA，它是有机物质在厌氧产酸菌的作用下经水解、发酵发酸而形成的简单的具有挥发性的脂肪酸，如乙酸、丙酸等。挥发酸对甲烷菌的毒性受系统pH值的影响，如果厌氧反应器中的pH值较低，则甲烷菌将不能生长，系统内VFA不能转化为沼气而是继续积累。相反在pH值为7或略高于7时，VFA是相对无毒的。一般来说IC出水VFA小于5时IC反应器运行比较正常，如果长期大于5时产甲烷菌会受到严重抑制，不能将乙酸转化为甲烷，此时系
5、统出水COD值甚至高于进水COD值，厌氧反应器处于瘫痪状态。二、厌氧工艺指标控制 （4）钙和磷当废水中含有高浓度的钙时，则当水中的浓度超过饱和浓度时碳酸钙就会发生沉积。碳酸钙的溶解度是很低的。如果 CO2 的分压改变(CO2 从水中脱除)，水的pH 值上升或温度下降，碳酸钙的溶解度会受到影响并产生 CaCO3 的沉淀(如出水沟槽、管线、沉降池中)。为使碳酸钙尽量溶解于水则水中碳酸盐的浓度必须保持很低。研究显示当水中磷酸根(PO43)浓度达到或超过5mg/l 时也会非常有效地减少碳酸钙沉淀的程度。除此以外，过高或过低的钙浓度都会产生问题。对于污泥最佳的颗粒化来说需要水中最少有 40-50mg/l
6、 的钙。对于污泥的颗粒化二价钙离子的存在非常重要，已经证实在水中有40100mg/l的钙离子有助于污泥的颗粒化。二、厌氧工艺指标控制 （5）含硫化合物 许多工业排放含硫酸盐和/或亚硫酸盐的废水，在厌氧处理过程中，硫酸盐(SO42)和亚硫酸盐(SO32-)被还原为硫化氢(H2S)。此类物质的存在，产生很多问题：异味问题；降低 COD 的转化效率；水与空气界面的腐蚀问题；降低沼气的质量；由于硫化氢的毒性使污泥活性降低。硫酸盐：硫酸盐本身是一相对没有毒性的化合物。硫酸盐经厌氧菌的作用后还原的产物硫化氢对产甲烷菌具有毒性。且当硫酸盐的浓度过高时，高渗透压就会对微生物有害。故不希望废水中含有过量的硫酸盐
7、。二、厌氧工艺指标控制 亚硫酸盐：亚硫酸盐是有毒性的化合物。厌氧消化过程会减少系统中该毒性化合物的总量，因为所形成的硫化氢大部分随沼气而排出。一般来说当亚硫酸盐浓度达到 150-250ppm 时，50%的产甲烷活性受到抑制(会随底物的种类而有所不同)。然而产甲烷菌可以逐渐适应亚硫酸盐的毒性。当污泥适应之后其毒性比原来小70 倍。通常反应器连续暴露于亚硫酸盐对反应器的性能并无危害，但大幅度波动就具有危害性。有时会推荐在进入厌氧反应器之前设置一预酸化池，使得亚硫酸盐在进入厌氧反应器之前得到还原。二、厌氧工艺指标控制 （6）PH 产甲烷菌产甲烷最佳的pH 范围为6.57.5。在 pH6.08.5 之
8、间产甲烷作用也能进行，但要获得稳定最佳的工作状态则控制处于最佳的pH 范围就尤为重要。在工艺紊乱期，要保持pH 处于最佳范围非常困难，但保持pH 永远高于6.5 则非常重要。复杂有机物转化为挥发性脂肪酸的过程对低 pH 值的敏感性不高，直至pH 到4左右酸化菌的酸化作用才会停止。这意味当 pH 降到6.5 以下，产甲烷菌已逐渐停止产甲烷而酸化菌仍继续产生挥发性脂肪酸，结果造成挥发性脂肪酸的积累。这最终将导致反应器酸化，因而必须防止pH 降到6.5 以下 二、厌氧工艺指标控制 （7）碱度 碱度不是碱，广义的碱度指的是水中强碱弱酸盐的浓度，它在不同的pH值下的存在形式不同（弱酸跟上的H数目不同），
9、能根据环境释放或吸收H离子，从而起到缓冲溶液中pH变化的作用，使系统内pH波动减小。碱度是不直接参加反应的。碱度是衡量厌氧系统缓冲能力的重要指标，是系统耐pH冲击能力的衡量标准。因此UASB在运行过程中一般都要监测碱度的。操作合理的厌氧反应器碱度一般在2000-4000mg/l，正常范围在1000-5000mg/l。（以上碱度均以CaCO3计）。二、厌氧工艺指标控制 （8）所需的营养 就如所有的有机生物一样，厌氧菌也需要生长所需的营养。最低所需的氮和磷可根据生长量和细胞组份(总固体中1012%N 和2%P)来计算。当在废水中有细菌可利用的营养物时可采用下列的关系式：对于酸化程度很高的废水(主要
10、含有VFA)的消化，微生物生长量为0.05gTS/gCOD(主要为产氢产乙酸菌和产甲烷菌)：可生化降解 COD:N:P=1000:5:1 对于没有酸化或部分酸化的废水(如碳水化合物，蛋白质等)的消化，微生物生长量为0.15gTS/g COD(有许多生长快速的酸化菌)：可生化降解 COD:N:P=350:5:1。二、厌氧工艺指标控制 （9）悬浮物 悬浮物在反应器污泥中的积累对于IC系统是不利的。悬浮物使污泥中细菌比例相对减少，因此污泥的活性降低。由于在一定的反应器中内能保持一定量的污泥，悬浮物的积累最终使反应器产甲烷能力和负荷下降。3月份玖龙污水厂IC运行异常主要原因就是由于大量悬浮物进入IC反
11、应器，在洗出过程中带着颗粒污泥流出，造成反应器内大量厌氧颗粒污泥的流失以至系统瘫痪。二、厌氧工艺指标控制 （10）日常运行主要指标控制 1、进水负荷，一般情况下IC进水COD浓度可控制在2000mg/l到2500mg/l，进水一段时间后，待COD去除率达80%以上时，适当提高进水浓度。2、进水悬浮物，进水悬浮物含量不能太高，一般情况控制在600mg/l以下，否则将严重影响厌氧颗粒污泥的生长，其积累量大于微生物的增长量，最终导致厌氧污泥的活性大大下降。3、颗粒污泥的测量，定期从颗粒污泥取样口提取污泥样品，测量颗粒污泥的含量情况，结合进出水COD值对厌氧反应器的厌氧污泥活性做出判断。二、厌氧工艺指
12、标控制 5、进出水pH值 定期对出水pH值进行测量并记录，pH值低于6.8时需及时采取相应补救措施（调整进水负荷、必要时投加纯碱），为启动成功提供保障。6、产气、污泥洗出情况 每天了解沼气的产出情况，产气量小时从进水负荷、温度、颗粒污泥形成三方面进行分析，寻求解决问题的办法。7、进水温度 控制厌氧反应器内温度在34-38之间，通过调节进水温度使24h内温差变化不得超过2。三、厌氧常见问题及解决措施 1、水质难于酸化。厌氧反应器进水中所含COD达到至少30%的预酸化度是必要的，这能使反应器内部酸化菌和产甲烷菌达到良好的混合比率。若进水的预酸化度过低，会使细菌的种群比例从而影响颗粒污泥的结构，致工
13、艺失常，严重者可使整个厌氧系统失败。处理方法：大多数情况下可通过延长预酸化池的停留时间及接种含酸化菌丰富的废水或控制PH值来优化酸化。三、厌氧常见问题及解决措施 2、有机负荷高 若来水有机负荷过高，则产酸率将大于用酸率（产甲烷率），挥发酸将累积而使PH值下降，破坏产甲烷阶段的正常进行，严重时产甲烷作用停顿，系统失败，并难于调整复苏。此外，有机负荷过高，则过高的水力负荷还会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率面降低消化效率。表现为，污泥床和出水PH下降，出水VFA上升，产气量起初上升，尔后下降，污泥被洗出。处理方法：减少进循环池水水量，使COD负荷下降。如果污泥床的PH偏低，需暂时提高进水的P
14、H。三、厌氧常见问题及解决措施 3、进水中含有颗粒物过多 在大多数废水中都含有些悬浮固形物，这些颗粒通常是不可生物转化的。在流量较低且颗粒很重的情况下，颗粒就会在反应器内发生积累。如果颗粒在反应器内堆积就会减少反应器留给微生物的空间，这样反应器的工作效率就会下降。表现为，长期的进水的SS高于出水的SS，排污泥可见混合很多细小颗粒物在颗粒污泥上，污泥活性有下降趋势。处理方法：优化预处理，提高SS的去除效果；在不洗出颗粒污泥的情况下，提高反应器上流速度；定期排泥，更新。三、厌氧常见问题及解决措施 4、进水含有脂肪/油 有时候废水中会有脂肪，油和油脂。在大多数情况下允许浓度为50mg/l，具体须视物
15、质的种类而定。水中含有脂肪，油和油脂会对反应器的工作性能带来负影响。高浓度的脂肪，油和油脂会占据污泥颗粒从而阻碍COD的转化。当脂肪，油，油脂量的水平非常高时颗粒污泥会冲出反应器或脂肪，油和油脂还会阻塞部分反应器。表现为，污泥被洗出。排污可发现颗粒污泥周围形成一薄层。处理方法：优化预处理，可用气浮法或隔油法去除脂肪，油，油脂。三、厌氧常见问题及解决措施 5、进水含硫化合物过高 硫酸盐和其它硫的氧化物很容易在厌氧消化的过程中被还原成硫化物；可溶的硫化物达到一定浓度时，会对产甲烷菌产生抑制作用。一般认为，废水中含硫（以SO42-计）COD/SO42-5对已驯化的污泥无明显影响。若硫化合物的含量高（COD/SO42-5），须防止硫化物毒性。表现为，来水含SO42-量高，产甲烷活性下降产气量低，沼气中H2S的含量上升，出水VFA高、PH值低。处理方法：提高进水PH值；投加某些金属如Fe，可以去除S2-或从系统中吹脱H2S；可能的情况下减少向废水中排放SO42-化学物品。谢谢 谢谢 大大 家！家！
