污水处理厌氧调试管理要求

污水处理厌氧调试管理要求

一、厌氧反应影响因素

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30-40C最为

常见，其最佳处理温度在35-40C间。高温工艺多在50・60℃

间运行。在上述范围内，温度的微小波动（如1-3℃）对厌

氧工艺不会有明显影响，但如果温度下降幅度过大（超过

5℃）,则由于污泥活力的降低，反应器的负荷也应当降低

以防止由于过负荷引起反应器酸积累等问题，即我们常说的

“酸化”，否则沼气产量会明显下降，甚至停止产生，与此

同时挥发酸积累，出水pH下降，COD值升高。

注：以上所谓温度指厌氧反应器内温度

2、pH

厌氧处理的这一pH范围是指反应器内反应区的pH,而

不是进液的pH,因为废水进入反应器内，生物化学过程和稀

释作用可以迅速改变进液的pH值。反应器出液的pH一般等

于或接近于反应器内的pH。对pH值改变最大的影响因素是

酸的形成，特别是乙酸的形成。因此含有大量溶解性碳水化

合物（例如糖、淀粉）等废水进入反应器后pH将迅速降低，

而己酸化的废水进入反应器后pH将上升。对于含大量蛋白

质或氨基酸的废水，由于氨的形成，pH会略上升。反应器出

液的pH一般会等于或接近于反应器内的pHopH值是废水厌

氧处理最重要的影响因素之一，厌氧处理中，水解菌与产酸

菌对pH有较大范围的适应性，大多数这类细菌可以在pH为

5.0-8.5范围生长良好，一些产酸菌在pH小于5.0时仍可生

长。但通常对pH敏感的甲烷菌适宜的生长pH为6.5-7.8,这

也是通常情况下厌氧处理所应控制的pH范围。我公司要求

厌氧反应器内pH控制在6.8-7.2之间。

进水pH条件失常首先表现在使产甲烷作用受到抑制（表

现为沼气产生量降低，出水COD值升高），即使在产酸过程

中形成的有机酸不能被正常代谢降解，从而使整个消化过程

各个阶段的协调平衡丧失。如果pH持续下降到5以下不仅

对产甲烷菌形成毒害，对产酸菌的活动也产生抑制，进而可

以使整个厌氧消化过程停滞，而对此过程的恢复将需要大量

的时间和人力物力。pH值在短时间内升高过8,一般只要恢

复中性，产甲烷菌就能很快恢复活性，整个厌氧处理系统也

能恢复正常。

3、有机负荷和水力停留时间

有机负荷的变化可体现为进水流量的变化和进水COD

值的变化。厌氧处理系统的正常运转取决于产酸和产甲烷速

率的相对平衡，有机负荷过高，则产酸率有可能大于产甲烷

的用酸率，从而造成挥发酸的积累使pH迅速下降，阻碍产

甲烷阶段的正常进行，严重时可导致“酸化”。而且如果有

机负荷的提高是由进水量增加而产生的，过高的水力负荷还

有可能使厌氧处理系统的污泥流失率大于其增长率，进而影

响整个系统的处理效率。水力停留时间对于厌氧工艺的影响

主要是通过上升流速来表现出来的。一方面，较高的水流速

度可以提高污水系统内进水区的扰动性，从而增加生物污泥

与进水有机物之间的接触，提高有机物的去除率。另一方面,

为了维持系统中能拥有足够多的污泥，上升流速又不能超过

一定限值，通常采用UASB法处理废水时，为形成颗粒污泥，

厌氧反应器内的上升流速一般不低于0.5m/h。

4、悬浮物

悬浮物在反应器污泥中的积累对于UASB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。（弓I：针对于调节

池内的浮渣及进入污水处理厂的污水中的悬浮物质我们在

日常工作当中需采取必要的措施和手段将其除去）

2厌氧反应器的启动

UASB厌氧反应器启动分为初次启动和二次启动。初次启

动指用颗粒污泥以外的其它污泥作为种泥启动的一个UASB

厌氧反应器的启动过程。二次启动是指使用颗粒污泥作为种

泥对UASB厌氧反应器的启动过程。我们公司现阶段反应的

启动方法均为二次启动法。需注意问题如下：

1、进水负荷二次启动的负荷可以较高，一般情况下最

初进液浓度可以达到3000mg/l到5000mg/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。相应

流量不宜过高。我们在厌氧反应器初次启动时提倡低流量、

低负荷启动，现二公司二套厌氧反应器采用此种启动方式已

经成功。

2、进水悬浮物进水悬浮物含量不能太高，否则将严重

影响厌氧颗粒污泥的形成，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，因为整个厌氧反应系统

的容量是有限的G

3、进水种类的控制厌氧反应器的进水需严格控制，通

过驯化我们可以处理一些难处理的污污水，例如提取的洗柱

水，但在整个厌氧反应系统的启动期间，此类水不能进入,

否则将大大延长启动时间。在启动过程中我们也应及时了解

生产情况，对启动期间的厌氧反应器进水作出相应的选择。

4、颗粒污泥的观察启动期间需定期从颗粒污泥取样口

提取污泥样品，观察颗粒污泥的生长情况，结合进出水COD

值对厌氧反应器的启动情况做出判断。

5、出水pH值对出水pH值做出相应记录，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、污泥洗出情况及时与热风炉了解沼气的产出

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34-38C之间，通

过调节进水温度使24h内温差变化不得超过2℃o

3厌氧颗粒污泥

1、颗粒污泥

颗粒污泥即我们常说的厌氧污泥，它的形成实际上是微

生物固定化的一种形式，其外观为具有相对规则的球形或椭

圆形黑色颗粒。光学显微镜下观察，颗粒污泥呈多孔结构,

表面有一层透明胶状物，其上附着甲烷菌。颗粒污泥靠近外

表面部分的细胞密度最大，内部结构松散，粒径大的颗粒污

泥内部往往有一个空腔。大而空的颗粒污泥容易破碎，其破

碎的碎片成为新生颗粒污泥的内核，一些大的颗粒污泥还会

因内部产生的气体不易释放出去而容易上浮，以至被水流带

走，只要量不大，这也为一种正常现象。

厌氧反应器内颗粒污泥形成的过程称之为颗粒污泥化,

颗粒污泥化是大多数UASB反应器启动的目标和成功的标志。

污泥的颗粒化可以使UASB反应器允许有更高的有机物容积

负荷和水力负荷。

厌氧反应器内的颗粒污泥其实是一个完美的微生物水

处理系统。这些微生物在厌氧环境中将难降解的有机物转化

为甲烷、二氧化碳等气体与水系统分离并实现菌体增殖，通

过这种方式污水得到净化。这里面涉及到两类关系极为密切

的厌氧菌：产酸菌和产甲烷菌。我们在3月份的培训过程中

提到，产酸菌将有机物转化为挥发性有机酸，而产甲烷菌利

用这些有机酸把他们转化为甲烷、二氧化碳等气体，这时污

水得到净化。在这个过程中，对于净化污水来说，起关键作

用的是甲烷菌，而甲烷菌对于环境的变化是相当敏感的，一

旦温度、pH、有毒物质侵入、负荷等因素变化，均易引发其

活力的下降，导致挥发酸积累，挥发酸积累的直接后果是系

统pH下降，如此循环，厌氧反应器开始“酸化”。

2、什么是“酸化”

UASB反应器在运行过程中由于进水负荷、水温、有毒物

质进入等原因变化而导致挥发性脂肪酸在厌氧反应器内积

累，从而出现产气量减小、出水COD值增加、出水pH值降

低的现象，称之为“酸化”。发生“酸化”的反应器其颗粒

污泥中的产甲烷菌受到严重抑制，不能将乙酸转化为甲烷,

此时系统出水COD值甚至高于进水COD值，厌氧反应器处

于瘫痪状态。

4挥发酸、碱度对厌氧反应器的运行的影响

UASB厌氧反应器启动分为初次启动和二次启动。初次启

动指用颗粒污泥以外的其它污泥作为种泥启动的一个UASB

厌氧反应器的启动过程。二次启动是指使用颗粒污泥作为种

泥对UASB厌氧反应器的启动过程。现在采用二次启动的居

多，现将挥发酸（VFA）、碱度在厌氧反应器的运行过程中

的作用及对pH值、产气量的影响等问题介绍如下：

1、挥发性脂肪酸

1)VFA简介

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。

挥发酸在较低pH值下对甲烷菌的毒性是可逆的。在pH值约

等于5时，甲烷菌在含VFA的废水中停留长达两月仍可存活,

但一般讲，其活性需要在系统pH值恢复正常后几天到几个

星期才能够恢复。如果低pH值条件仅维持12h以下，产甲

烷活性可在pH值调节之后立即恢复。

2)VFA积累产生的原因

厌氧反应器出水VFA是厌氧反应器运行过程中非常重要

的参数，出水VFA浓度过高，意味着甲烷菌活力还不够高或

环境因素使甲烷菌活力下降而导致VFA利用不充分，积累所

致。温度的突然降低或升高、毒性物质浓度的增加、pH的波

动、负荷的突然加大等都会由出水VFA的升高反应出来。进

水状态稳定时，出水pH的下降也能反能反映出VFA的升高，

但是pH的变化要比VFA的变化迟缓，有时VFA可升高数倍

而pH尚没有明显改变。因此从监测出水VFA浓度可快速反

映出反应器运行的状况，并因此有利于操作过程及时调节。

过负荷是出水VFA升高的原因。因此当出水VFA升高而环境

因素（温度、进水pH、出水水质等）没有明显变化时，出水

VFA的升高可由降低反应器负荷来调节，过负荷由进水COD

浓度或进水流量的升高引起，也会由反应器内污泥过多流失

引起。

3）VFA与反应器内pH值的关系

在UASB反应器运行过程中，反应器内的pH值应保持在

6.5・7.8范围内，并应尽量减少波动。pH值在6.5以下，甲烷

菌即已受到抑制，pH值低于6.0时，甲烷菌已严重抑制，反

应器内产酸菌呈现优势生长。此时反应器已严重酸化，恢复

十分困难。

VFA浓度增高是pH下降的主要原因，虽然pH的检测非

常方便，但它的变化比VFA浓度的变化要滞后许多。当甲烷

菌活性降低，或因过负荷导致VFA开始积累时，由于废水的

缓冲能力，pH值尚没有明显变化，从pH值的监测上尚反映

不出潜在的问题。当VFA积累至一定程度时，pH才会有明确

变化。因此测定VFA是控制反应器pH降低的有效措施。

当pH值降低较多，一般低于6.5时就应采取应急措施,

减少或停止进液，同时继续观察出水pH和VFA。待pH和VFA

恢复正常以后，反应器在较低的负荷下运行。进水pH的降

低可能是反应器内pH下降的原因，这就要看反应器内碱度

的多少，因此如果反应器内pH降低，及时检查进液pH有无

改变并监测反应器内碱度也是很必要的。

4）厌氧反应器启动、运行过程中需注意与VFA相关的

问题

厌氧反应器运转正常的情况下,VFA的浓度小于3mmol/l,

但在启动和运行过程中VFA出现一定的波动是正常的，不必

太过惊慌。①厌氧反应器启动阶段，当环境因素如出水pH、

罐温正常时，出水VFA过高则表时反应器负荷相对于当时的

颗粒污泥活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l,则应当停止

进液,直到反应器内VFA低于3mmol/l后，再继续以原浓度、

负荷进液运行。②厌氧反应器运行阶段，运行负荷的增加可

能会导致出水VFA浓度的升高,当出水VFA高于8mmol/l时,

不要停止进液但要仔细观察反应器内pH值、COD值的变化

防止“酸化”的发生。增大负荷后短时间内，产气量可能会

降低，几天后产气量会重新上升，出水VFA浓度也会下降。

但如果出水VFA增大到15mmol/l则必须把降至原来水平,

并保证反应器内pH不低于6.5,一旦降至6.5以下，则有必

要加碱调节pHo

2、碱度

1）碱度简介

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），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）

2）碱度对UASB颗粒污泥的影响

碱度对UASB颗粒污泥的影响表现在两个方面：一是对

颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥产甲烷活性（SMA）的影

响。碱度对颗粒污泥活性的影响主要表现在通过调节pH值

（即通过碱度的缓冲作用使pH值变化较小）使得产甲烷菌呈

不同的生长活性°在一定的碱度范围内，进水碱度高的反应

器污泥颗粒化速度快，但颗粒污泥的SMA低；进水碱度低的

反应器其污泥颗粒化速度慢，但颗粒污泥的SMA高。因此,

在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当偏高（但不能使反应

器的pH>8.2,这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制）

以加速污泥的颗粒化，使反应器快速启动；而在颗粒化过程

基本结束时，进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的SMA。

5几个常见问题

1、厌氧反应器是否极易酸化

厌氧反应器是否极易酸化？回答是否定的。UASB厌氧反

应器作为一种高效的水处理设施，其系统自身有着良好的调

节系统，在这个调节系统中，起着关键作用的是碳酸氢根离

子，即我们通常说的碱度，它的主要作用是调节系统的pH,

防止因pH值的变化对产甲烷菌造成影响。因此只要我们科

学、合理操作，就可以确保厌氧反应器正常、高效运行。

2、罐温变化

对一个厌氧反应器来说，其操作温度以稳定为宜，波动

范围24h内不得超过2℃。水温对微生物的影响很大，对微

生物和群体的组成、微生物细胞的增殖，内源代谢过程，对

污泥的沉降性能等都有影响。对中温厌氧反应器，应该避免

温度超过42℃,因为在这种温度下微生物的衰退速度过大,

从而大大降低污泥的活性。此外，在反应器温度偏低时，应

根据运行情况及时调整负荷与停留时间，反应器运行仍可稳

定，但此时不能充分发挥反应器的处理能力，否则将导致反

应器不能正常运行。

罐温的突然变化，易造成沼气中甲烷气体所占比例减少,

C02增多，而且我们可以在厌氧反应器液面看到一些半固半

液状且不易破的气泡。

3、进水pH值

在厌氧反应器正常运行时，进水pH值一般在6.0以上。

在处理因含有有机酸而使偏低的废水时，正常运行时，进水

pH值可偏低，如4~5左右；若处理因含无机酸而使pH值低

的废水，应将进水pH值调到6以上。当然具体的控制还要

根据反应器的缓冲能力而定，也决定于厌氧反应的驯化程度。

4、厌氧反应器内污泥流失的原因及控制措施

UASB反应器设置了三相分离器，但在污