1、IC反應器維護和故障處理反應器維護和故障處理講講 師：伍忠磊師：伍忠磊時時 間：間：一、厭氧工藝凈化機理 厭氧反應過程是對復雜物質（ 指高分子有機物以懸浮物和膠體形式存在于水中）生物降解的復雜的生態系統。其反應過程可分為四個階段： n水解階段n酸化階段n產氫產乙酸階段n產甲烷階段 一、厭氧工藝凈化機理 水解階段被細菌胞外酶分解成小分子。例如：纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產物能被溶解于水，并透過細胞為細胞所利用。 酸化階段小分子的化合物在發酵菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物，并分泌到細胞外

2、。這一階段主要產物為揮發性脂肪酸（VFA）醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。 一、厭氧工藝凈化機理 產氫產乙酸階段酸化階段產物被進一步轉化為乙酸、氫、碳酸以及新的細胞物質 。 產甲烷階段在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新細胞物質。產甲烷的反應由嚴格的專一性厭氧細菌來完成，這類細菌將產酸階段產生的短鏈揮發酸(主要是乙酸)氧化成甲烷和二氧化碳 二、厭氧工藝指標控制（1）溫度厭氧廢水處理分為低溫、中溫和高溫三類。迄今大多數厭氧廢水處理系統在中溫范圍運行，在此范圍溫度每升高10，厭氧反應速度約增加一倍。中溫工藝以30-40最為常見，其最佳處理溫度在35-40間 。溫度

3、是影響微生物的活性和生長速率的一個重要的因素，大多數已知的產甲烷菌，最佳的溫度范圍都在3040 。 二、厭氧工藝指標控制在 10 到30之間每升溫1 攝氏度活性約增加10%。這就意味溫度上升10產甲烷菌的活性就增大1 倍。溫度在35左右活性相當穩定，但溫度一旦超過40則活性急速下降。所以有必要保證厭氧反應器內溫度低于40，因為在此范圍內溫度稍稍上升產甲烷菌的活性就會急劇下降 二、厭氧工藝指標控制（2）有機負荷率 負荷率就是單位容量（單位微生物量）所能處理的COD量，用kgCOD/天*方表示。決定是否能提高負荷還是應該降低負荷的關鍵參數是：反應器出水中揮發性 脂肪酸含量，污泥和出水的pH值及較少

4、的污泥的洗出，COD去除效率和產氣量。針對目前玖龍IC反應器而言，其負荷在20-30kgCOD/天*方，最高能夠達到35kgCOD/天*方 。 二、厭氧工藝指標控制 （3）VFA 揮發性脂肪酸簡稱揮發酸，英文縮寫為VFA，它是有機物質在厭氧產酸菌的作用下經水解、發酵發酸而形成的簡單的具有揮發性的脂肪酸，如乙酸、丙酸等。揮發酸對甲烷菌的毒性受系統pH值的影響，如果厭氧反應器中的pH值較低，則甲烷菌將不能生長，系統內VFA不能轉化為沼氣而是繼續積累。相反在pH值為7或略高于7時，VFA是相對無毒的。一般來說IC出水VFA小于5時IC反應器運行比較正常，如果長期大于5時產甲烷菌會受到嚴重抑制，不能將

5、乙酸轉化為甲烷，此時系統出水COD值甚至高于進水COD值，厭氧反應器處于癱瘓狀態。 二、厭氧工藝指標控制 （4）鈣和磷當廢水中含有高濃度的鈣時，則當水中的濃度超過飽和濃度時碳酸鈣就會發生沉積。碳酸鈣的溶解度是很低的。如果 CO2 的分壓改變(CO2 從水中脫除)，水的pH 值上升或溫度下降，碳酸鈣的溶解度會受到影響并產生 CaCO3 的沉淀(如出水溝槽、管線、沉降池中)。為使碳酸鈣盡量溶解于水則水中碳酸鹽的濃度必須保持很低。研究顯示當水中磷酸根(PO43)濃度達到或超過5mg/l 時也會非常有效地減少碳酸鈣沉淀的程度。除此以外，過高或過低的鈣濃度都會產生問題。對于污泥最佳的顆粒化來說需要水中最

6、少有 40-50mg/l 的鈣。對于污泥的顆粒化二價鈣離子的存在非常重要，已經證實在水中有40100mg/l的鈣離子有助于污泥的顆粒化 。 二、厭氧工藝指標控制 （5）含硫化合物 許多工業排放含硫酸鹽和/或亞硫酸鹽的廢水，在厭氧處理過程中，硫酸鹽 (SO42)和亞硫酸鹽(SO32-)被還原為硫化氫(H2S)。 此類物質的存在，產生很多問題：異味問題；降低 COD 的轉化效率；水與空氣界面的腐蝕問題；降低沼氣的質量；由于硫化氫的毒性使污泥活性降低。 硫酸鹽：硫酸鹽本身是一相對沒有毒性的化合物。硫酸鹽經厭氧菌的作用后還原的產物硫化氫對產甲烷菌具有毒性。且當硫酸鹽的濃度過高時，高滲透壓就會對微生物有

7、害。故不希望廢水中含有過量的硫酸鹽。 二、厭氧工藝指標控制 亞硫酸鹽：亞硫酸鹽是有毒性的化合物。厭氧消化過程會減少系統中該毒性化合物的總量，因為所形成的硫化氫大部分隨沼氣而排出。一般來說當亞硫酸鹽濃度達到 150-250ppm 時，50%的產甲烷活性受到抑制(會隨底物的種類而有所不同)。然而產甲烷菌可以逐漸適應亞硫酸鹽的毒性。當污泥適應之后其毒性比原來小70 倍。通常反應器連續暴露于亞硫酸鹽對反應器的性能并無危害，但大幅度波動就具有危害性。有時會推薦在進入厭氧反應器之前設置一預酸化池，使得亞硫酸鹽在進入厭氧反應器之前得到還原 。 二、厭氧工藝指標控制 （6） PH 產甲烷菌產甲烷最佳的pH 范

8、圍為6.57.5。在 pH6.08.5 之間產甲烷作用也能進行，但要獲得穩定最佳的工作狀態則控制處于最佳的pH 范圍就尤為重要。在工藝紊亂期，要保持pH 處于最佳范圍非常困難，但保持pH 永遠高于6.5 則非常重要。復雜有機物轉化為揮發性脂肪酸的過程對低 pH 值的敏感性不高，直至pH 到4左右酸化菌的酸化作用才會停止。這意味當 pH 降到6.5 以下，產甲烷菌已逐漸停止產甲烷而酸化菌仍繼續產生揮發性脂肪酸，結果造成揮發性脂肪酸的積累。這最終將導致反應器酸化，因而必須防止pH 降到6.5 以下 二、厭氧工藝指標控制 （7）堿度 堿度不是堿，廣義的堿度指的是水中強堿弱酸鹽的濃度，它在不同的pH值

9、下的存在形式不同（弱酸跟上的H數目不同），能根據環境釋放或吸收H離子，從而起到緩沖溶液中pH變化的作用，使系統內pH波動減小。堿度是不直接參加反應的。堿度是衡量厭氧系統緩沖能力的重要指標，是系統耐pH沖擊能力的衡量標準。因此UASB在運行過程中一般都要監測堿度的。操作合理的厭氧反應器堿度一般在2000-4000mg/l，正常范圍在1000-5000mg/l。（以上堿度均以CaCO3計） 。二、厭氧工藝指標控制 （8）所需的營養 就如所有的有機生物一樣，厭氧菌也需要生長所需的營養。最低所需的氮和磷可根據生長量和細胞組份(總固體中1012%N 和2%P)來計算。 當在廢水中有細菌可利用的營養物時可

10、采用下列的關系式： 對于酸化程度很高的廢水(主要含有VFA)的消化，微生物生長量為0.05gTS/gCOD(主要為產氫產乙酸菌和產甲烷菌)： 可生化降解 COD:N:P=1000:5:1 對于沒有酸化或部分酸化的廢水(如碳水化合物，蛋白質等)的消化，微生物生長量為0.15gTS/g COD(有許多生長快速的酸化菌)：可生化降解 COD:N:P=350:5:1 。二、厭氧工藝指標控制 （9）懸浮物 懸浮物在反應器污泥中的積累對于IC系統是不利的。懸浮物使污泥中細菌比例相對減少，因此污泥的活性降低。由于在一定的反應器中內能保持一定量的污泥，懸浮物的積累最終使反應器產甲烷能力和負荷下降 。 3月份玖

11、龍污水廠IC運行異常主要原因就是由于大量懸浮物進入IC反應器，在洗出過程中帶著顆粒污泥流出，造成反應器內大量厭氧顆粒污泥的流失以至系統癱瘓。二、厭氧工藝指標控制 （10）日常運行主要指標控制 1、進水負荷 ，一般情況下IC進水COD濃度可控制在2000mg/l到2500mg/l，進水一段時間后，待COD去除率達80%以上時，適當提高進水濃度。 2、進水懸浮物 ，進水懸浮物含量不能太高，一般情況控制在600mg/l以下，否則將嚴重影響厭氧顆粒污泥的生長，其積累量大于微生物的增長量，最終導致厭氧污泥的活性大大下降。 3、顆粒污泥的測量， 定期從顆粒污泥取樣口提取污泥樣品，測量顆粒污泥的含量情況，結

12、合進出水COD值對厭氧反應器的厭氧污泥活性做出判斷 。 二、厭氧工藝指標控制 5、進出水pH值 定期對出水pH值進行測量并記錄，pH值低于6.8時需及時采取相應補救措施（調整進水負荷、必要時投加純堿），為啟動成功提供保障。 6、產氣、污泥洗出情況 每天了解沼氣的產出情況，產氣量小時從進水負荷、溫度、顆粒污泥形成三方面進行分析，尋求解決問題的辦法。 7、進水溫度 控制厭氧反應器內溫度在34-38之間，通過調節進水溫度使24h內溫差變化不得超過2 。三、厭氧常見問題及解決措施 1、水質難于酸化。 厭氧反應器進水中所含COD達到至少30%的預酸化度是必要的，這能使反應器內部酸化菌和產甲烷菌達到良好的

13、混合比率。若進水的預酸化度過低，會使細菌的種群比例從而影響顆粒污泥的結構，致工藝失常，嚴重者可使整個厭氧系統失敗。 處理方法：大多數情況下可通過延長預酸化池的停留時間及接種含酸化菌豐富的廢水或控制PH值來優化酸化 。 三、厭氧常見問題及解決措施 2、有機負荷高 若來水有機負荷過高，則產酸率將大于用酸率（產甲烷率），揮發酸將累積而使PH值下降，破壞產甲烷階段的正常進行，嚴重時產甲烷作用停頓，系統失敗，并難于調整復蘇。此外，有機負荷過高，則過高的水力負荷還會使消化系統中污泥的流失速率大于增長速率面降低消化效率。 表現為，污泥床和出水PH下降，出水VFA上升，產氣量起初上升，爾后下降，污泥被洗出。

14、處理方法：減少進循環池水水量，使COD負荷下降。如果污泥床的PH偏低，需暫時提高進水的PH 。 三、厭氧常見問題及解決措施 3、進水中含有顆粒物過多 在大多數廢水中都含有些懸浮固形物，這些顆粒通常是不可生物轉化的。在流量較低且顆粒很重的情況下，顆粒就會在反應器內發生積累。如果顆粒在反應器內堆積就會減少反應器留給微生物的空間，這樣反應器的工作效率就會下降。 表現為，長期的進水的SS高于出水的SS，排污泥可見混合很多細小顆粒物在顆粒污泥上，污泥活性有下降趨勢。 處理方法：優化預處理，提高SS的去除效果；在不洗出顆粒污泥的情況下，提高反應器上流速度；定期排泥，更新 。 三、厭氧常見問題及解決措施 4、進水含有脂肪/油 有時候廢水中會有脂肪，油和油脂。在大多數情況下允許濃度為50mg/l，具體須視物質的種類而定。水中含有脂肪，油和油脂會對反應器的工作性能帶來負影響。高濃度的脂肪，油和油脂會占據污泥顆粒從而阻礙COD的轉化。當脂肪，油，油脂量的水平非常高時顆粒污泥會沖出反應器或脂肪，油和油脂還會阻塞部分反應器。表現為，污泥被洗出。排污可發現顆粒污泥周圍形成一薄層。 處理方法：優化預處理，可用氣浮法或隔油法去除脂肪，油，油脂 。 三、厭氧常見問題及解決措施 5、進水含硫化合物過高 硫酸鹽和其它硫的氧化物很容易在厭氧消化的過程中被還原成硫化物；可溶的