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1、IC 厌氧反应器二次启动 摘要：本文对 IC 厌氧反应器二次启动的原理、方法和检测指标进行了讨论。关键词：颗粒污泥二次启动 IC 厌氧反应器IC 厌氧反应器要实现在高负荷稳定运行，仅靠成功的设计是不够的，还必须要掌握颗粒污泥的培养与运行技术。在絮状污泥条件下运行，IC 的容积负荷一般只能达到6kgCOD/m3.d 左右，只有在颗粒污泥条件下运行，才能达到20kgCOD/m3.d 左右。本文对 IC 反应器二次启动的有关问题开展了讨论。一、二次启动的原理用颗粒污泥来启动厌氧反应器称二次启动。为讨论方便，我们把当二次启动处理的是同样的废水时，称为“同质二次启动” ；二次启动处理的是不同性质的废水时
2、，称为“异质二次启动” 。二次启动可分为3个阶段：污泥驯化期、污泥活性恢复期和污泥增殖期。在不同的阶段，调试方法应有所不同。污泥驯化期二次启动的第一阶段为污泥驯化期。驯化有3方面的意义：1)恢复水解产酸菌的数量2)使厌氧微生物适应新的营养条件3)产酸菌与产甲烷菌在颗粒污泥上建立新的共生系统颗粒污泥中的水解产酸菌代谢能力强，不耐饥饿，在反应器较长时间停止运行后，其数量会急剧减少。启动运行一开始，首先要恢复产酸菌的数量。在同质二次启动时，因产酸菌繁殖快，数量恢复也快，往往只需要1-2天的时间，随后便可进入污泥恢复期。在异质二次启动时，为适应新的营养物、抑制物或有毒物质，水解产酸菌需要产生新的酶类，
3、甚至发生种群更替。当产酸菌出现种群更替时，颗粒污泥中的水解产酸菌和产甲烷菌需要建立新的共生关系，这种新共生系统的建立，有时还会导致颗粒污泥结构组成上的变化，因此，异质二次启动驯化期比同质二次启动的驯化期要长些。颗粒污泥恢复期颗粒污泥中的产甲烷菌内源代谢弱、能耐饥饿，在接种或停止运行后，其数量变化较小，一旦水解产酸菌数量得到了恢复，产甲烷菌活性的恢复是是很快的。对同质二次启动来说，短暂的驯化期过后，在几天或十几天内便可将容积有机负荷提高到与污泥接种量相适应的水平。显然，在污泥活性恢复期，容积有机负荷提高的幅度取决于污泥接种量，而不是靠污泥的增值。污泥接种量大，可以在较短时间内将容积有机负荷提得更
4、高。由于产甲烷菌所要求的营养条件比较简单，只能利用产酸菌提供的少数几种极为简单的一碳或二碳化合物作为产甲烷的机制。因此，即使废水成分发生变化，直接受影响的只是水解产酸菌，对产甲烷菌的影响则是间接的。因此，在异质二次启动的情况下，驯化期过后，仍可以较快的速度提高反应器的容积有机负荷。当然，提高的幅度也要与污泥接种量相适应。无论是同质二次启动还是异质二次启动，容积有机负荷的提高，都必须要根据运行中的沼气产量、VFA、PH、COD 去除率等项技术指标而定，这是提高负荷时必须遵循的根本原则。污泥增殖期启动运行一开始，污泥就在增值，但污泥的大量增殖是在污泥活性恢复期之后。在污泥活性恢复期，容积有机负荷的
5、增加幅度取决于污泥的接种量。而在污泥增殖期内，容积有机负荷的增加，则取决于污泥增长量和增长速度。在厌氧消化过程中，COD 去除的越多，污泥增长量越大。换句话说，容积有机负荷越高，污泥增长越快。从理论上讲，每去除1kgCOD，可产生0.0819kg 污泥，也有人认为，实际上只能增加0.02kg 污泥。二、二次启动的方法2-1、接种物的选择在运行中，为培养出颗粒污泥，首先要选好接种物。尽管从理论上讲，任何一种厌氧污泥、甚至是好氧污泥都能培养出颗粒污泥。但要启动一个生产规模的IC 反应器，选择合适的接种物是十分重要的。最佳的选择是直接用颗粒污泥作接种物，在没有颗粒污泥的情况下，采用城市污水处理厂的消
6、化污泥做接种物是较好的选择。消化污泥来源广泛、数量多。价格便宜，而且具有一定数量的颗粒污泥的“胚芽” 。能较快的培养出颗粒污泥。2-2 、污泥的接种量IC 厌氧反应器是由上、下两个反应室所构成。上反应室的作用主要是滞留污泥，并为内循环提供密度差，因此上反应室的产气负荷应当是越小越好，无须接种污泥。下反应室是消化有机物的主要场所，污泥应接种在下反应室。污泥接种量只需按下反应室的容积计算。接种浓度以达到20-40kgVSS/m3 为宜。至少在距底部3m 处静止取样时，SV 以达到 50。 污泥接种量越大，在污泥活性恢复期容积有机负荷提高的幅度越大，越有利于颗粒污泥的迅速增殖。但是污泥接种量再大，在
7、上反应室也不应该出现污泥。即使在高负荷稳定运行过程中，当上反应室出现颗粒污泥时，就应从底部排出部分颗粒污泥，以减少上反应室污泥量。2-3、对进水量和进水 COD 进行有效的调节二次启动是一个将容积有机负荷从低到高的调试过程。每增加一次负荷，对进水量和进水 COD 都要作出相应的调整。每调整一次以后，还要在一段时间内保持相对的稳定。如果进水 COD 变化太大，容积有机负荷忽高忽低，要培养出颗粒污泥是困难的，甚至是不可能的。为保持进水 COD 的稳定，必须要有一个合理的调节装置和便于操作的控制系统。要能对进水 COD 在2000-20000mg/L 的范围内做出任意的调节，并要能将误差控制在10
8、的变化幅度之内。调节装置还应具备对进水的温度进行调整的功能2-4、采用较大的水力负荷（上升流速）运行 IC 反应器必须采用较大的水力负荷。运行一开始，就应将水力负荷保持在0.7m/h1.5m/h 的范围内。因为：大的水力负荷有力于传质，尤其是在反应器底部1m 上下的部位。有机废水与污泥的混合主要是靠水力负荷的推动，在这个区域内表面产气负荷低，产气负荷对传质没有太大的促进作用。如果水力负荷小，这一区域的传质不理想，部分颗粒污泥得不到充足的营养，就有可能出现“空心化” ，空心的颗粒污泥会飘出水面而流失。得不到充足营养的颗粒污泥还有可能破碎成更小的颗粒，太细小的颗粒在高负荷下容易流失。水力负荷只有大
9、到0.7m/h 以上时（或容积负荷达到5kgCOD/m3.d） ，絮状污泥才能被洗出。也只有在絮状污泥被洗出的情况下，颗粒污泥才能获得更多的营养，才能迅速的增殖。水力负荷大，会导致发酵液快速的流动。厌氧菌胶团只有在随液流快速流动的情况下，才能被“剪切”成颗粒。水力负荷太低，不利于颗粒污泥的形成。2-5、进水 COD 不宜超过 20000mg/L，最理想的进水 COD 应小于10000mg/L由于 IC 反应器需要在较大的水力负荷下运行，进水量大；又由于容积有机负荷的限制，故进水 COD 不能太高。从这个意义上说， IC 只适宜处理 COD 为2000-20000mg/L 有机废水，如啤酒废水、
10、柠檬酸废水等等。用 IC 处理高浓度废水，如酒精废水，就必须对进水进行稀释。稀释方法有两个：1)用清水进行稀释；2)采用厌氧出水或好氧出水回流。在启动运行初期，絮状污泥尚未完全析出的情况下，必须采用清水稀释，而不宜采用厌氧出水回流。絮状污泥残留在反应器中，不利于颗粒污泥的形成，也不利于改善厌氧出水的水质。当絮状污泥全部洗出后，再改用厌氧出水或好氧出水回流，以稀释进水 COD。2-6、控制进水中的 SS通常认为进水 SS 大于4000mg/L ，不利于颗粒污泥的生长。过多的 SS 一旦进入 IC 反应器，会产生不良的后果。这些 SS 与颗粒污泥混杂在一起，会导致容积有机负荷降低，原因在于：SS
11、的存在对废水中可溶性 COD（有机物）与污泥之间的传质会产生不利的影响；SS 的存在占据了相当大的空间，单位容积内颗粒污泥的数量会减少。但在实验中观察到：进水 SS 达到6000mg/L 时， IC 仍然正常运行。这表明 IC与 UASB 对 SS 有不同的耐受能力。原因可能在于：当进水中 SS 的沉降速度小于 IC 的上升流速时，在水力负荷和产气负荷的共同作用下，SS 能够被洗出IC 反应器的结果。IC 的水力负荷和产气负荷要比 UASB 高得多，因此，IC 对SS 的耐受能力也要比 UASB 的大一些。由此还可以进一步地推断：一些沉降速度较快的 SS，随容积有机负荷的增加，或水力负荷和产气
12、负荷的增加，被洗 IC 的可能性也会增大。因此，IC 对 SS 的耐受能力不是固定的，而是可变动的。笔者认为：IC 对 SS 耐受能力主要不取决于 SS 的浓度，而取决于 SS 的沉降速度和悬浮状态。IC 能耐受沉降速度较小的长久处于悬浮状态的固形物质，当然，这一推测还有待于实验的检验。三、二次启动过程中的检测指标在运行过程中，必须要对沼气产量、VFA/PH 和 COD 去除率进行检测，以判断运行是否正常，是否可以提高负荷，上述指标的重要性排序如下：沼气产量VFA PHCOD 去除率 .3-1、沼气产量瞬间的沼气产量会有较大的波动，但每小时沼气产量大致是平稳的，要经常抽查每小时的沼气产量，沼气
13、产量显著减少时，要引起警觉。根据沼气产量可以推算出 COD 去除率。3-2、VFAVFA 是衡量 IC 运行状态的重要指标，当VFA 300mg/L，表示运行十分正常，可增加容积有机负荷VFA 为 300-500 mg/L ，表示运行正常，但不要提高负荷VFA 达到600 mg/L,要引起警觉，密切关注后续 VFA 的变化趋势，但此时仍保持进水负荷不变。VFA 达到 800mg/L，立即停止进水或减少进水量，等待 VFA 降到500mg/L 以下，再逐步恢复进水。3-3、PH厌氧出水 PH 应保持在6.8 以上。当出水 PH6.5时，应注意后续 PH 的发展趋势当出水 PH6.3时，应适当减少进水量当出水 PH6.1时，要停止进水，等待 PH 恢复到6.5以上才能逐步恢复进水量。3-4、COD 去除率对不同性质的废水，厌氧 COD 去除率会有所不同，应让 COD 去除率保持在正常值5的范围。 COD 去除率降到正常值的10 以下，要给予密切关注。
