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厭氧技術(shù)——UASB處理工業(yè)廢水的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

文檔作者：羅光俊1 康娓2 文檔來(lái)源： 1貴州大學(xué)喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2貴州省楚天環(huán)境工程技術(shù)研究中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月31日
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處理工業(yè)廢水的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
羅光俊1康娓2
(1貴州大學(xué)喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
2貴州省楚天環(huán)境工程技術(shù)研究中心貴州貴陽(yáng)550001)
摘要介紹厭氧生物技術(shù)、UASB反應(yīng)器的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，同時(shí)闡述UASB的機(jī)理、優(yōu)缺點(diǎn)、主要影響因素等，最后，簡(jiǎn)
要介紹UASB組合工藝的應(yīng)用及UASB發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞厭氧UASB工業(yè)廢水發(fā)展應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2013)02-081一C4
厭氧生物處理是指在沒(méi)有分子氧及化合態(tài)氧存在的條
件下?．兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理
方法。在厭氧生物處理過(guò)程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)
化為簡(jiǎn)單的化合物，同時(shí)釋放能量。在這個(gè)過(guò)程中。有機(jī)物的
轉(zhuǎn)化分為3部分：①轉(zhuǎn)化為甲烷．這是一種可燃?xì)怏w，可回收
利用；②被分解為二氧化碳、水、氨、硫化氫等無(wú)機(jī)物，并為細(xì)
胞合成提供能量；③少量有機(jī)物則被轉(zhuǎn)化、合成為新的細(xì)胞
物質(zhì)。最早的厭氧生物處理構(gòu)筑物是化糞池，近年來(lái)開(kāi)發(fā)的
有厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、分
段厭氧處理法、厭氧膨脹床和厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)、兩
相厭氧法等。在上述厭氧反應(yīng)器中，近年來(lái)發(fā)展最快和應(yīng)用
最多的是UASB上流式厭氧反應(yīng)器．此反應(yīng)器已成功用于多
種類(lèi)型的工業(yè)廢水處理中。
1 UASB反應(yīng)器處理污水的發(fā)展和研究及應(yīng)用現(xiàn)狀
1．1 UASB反應(yīng)器的介紹【31
上流式厭氧污泥床(up-flow anaerobic sludge bed
UASB)是荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)教授Lettinga等人在20
世紀(jì)70年代發(fā)明的。UASB反應(yīng)器主要由4個(gè)部分組成：①
污泥床；②流化態(tài)區(qū)域；③氣固液分
離區(qū)域；④固定區(qū)域，具體如圖1所
示。
1．2 UASB的產(chǎn)生及發(fā)展
”
上流式厭氧污泥床(Up—Flow
Anaerobic Sludge Blanket．簡(jiǎn)稱(chēng)
UASB)反應(yīng)器是由Lettinga等人于
1973～1977年問(wèn)研制成功的．升流式
厭氧污泥床與其它大多數(shù)厭氧生物
處理裝置不同之處是：廢水由下向
上流過(guò)反應(yīng)器．污泥無(wú)需特殊攪拌
圖1 LASB反應(yīng)器設(shè)備：反應(yīng)器頂部裝有三相分離器。
(1)污蠢是X化床；它的最大突出特點(diǎn)是能在反應(yīng)器內(nèi)
(3)氣固分離區(qū)；(4)固定實(shí)現(xiàn)污泥顆?；w粒污泥的直徑
區(qū)域；(A)進(jìn)水；(B)出一般為O．1。2cm．相對(duì)密度為1．04．
水；(c)排污水
1．08．具有良好的沉淀性能和很高的
產(chǎn)甲烷活性。污泥顆?；?，反應(yīng)器水力停留時(shí)間比較短，所
以UASB反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷。我國(guó)從1980年初開(kāi)
作者簡(jiǎn)介：羅光俊，在讀碩士研究生。
發(fā)和引進(jìn)UASB處理技術(shù)后．在高濃度有機(jī)廢水厭氧處理技
術(shù)的發(fā)展方面進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)研究．針對(duì)高濃度廢水的特
點(diǎn)，以啤酒、釀造業(yè)進(jìn)行了攻關(guān)研究，在小試和中試研究的基
礎(chǔ)上．建立了一些示范工程。在此期間國(guó)際上厭氧技術(shù)也在
迅速發(fā)展。由第2代高效厭氧反應(yīng)器UASB向第3代厭氧反
應(yīng)器發(fā)展．其中有代表性的是厭氧顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器
(EGSB)。
1．3 UASB反應(yīng)器的發(fā)展及國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況
UASB反應(yīng)器作為如今高效厭氧反應(yīng)器中應(yīng)用最廣泛
的反應(yīng)器之一，具有能耗低、造價(jià)低、能產(chǎn)生生物能等特點(diǎn)，
因而是值得推廣應(yīng)用的一種新型生化厭氧處理反應(yīng)器。長(zhǎng)期
以來(lái)被廣泛應(yīng)用于各種類(lèi)型的廢水處理．在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用研
究中也常常出現(xiàn)。在國(guó)外如美國(guó)、芬蘭、泰國(guó)、瑞士、加拿大和
奧地利都曾利用UASB反應(yīng)器處理各種生產(chǎn)廢水．如甜菜制
糖加工廢水、啤酒和酒精加工廢水、生活污水、牛奶廢水的處
理等，都取得了較好的處理效果。我國(guó)于1981年開(kāi)始了對(duì)
UASB反應(yīng)器的試驗(yàn)研究．許多單位在處理高濃度有機(jī)廢水
時(shí)采用UASB反應(yīng)器進(jìn)行處理，已取得了較好的成效。對(duì)于
UASB反應(yīng)器等厭氧處理構(gòu)筑物處理高濃度有機(jī)廢水．其出
水一般未能達(dá)到廢水的最終排放要求．所以往往采取與其他
處理工藝相結(jié)合的方式。在1990年代末期出現(xiàn)了UASB與
其他工藝聯(lián)合使用的例子．如UASB—AF工藝處理維生素C
廢水。上流式厭氧污泥床過(guò)濾器處理滌綸廢水等。提高了處
理效果。
2 UASB反應(yīng)器的機(jī)理
UASB反應(yīng)器由2個(gè)區(qū)域組成．反應(yīng)區(qū)和三相分離區(qū)。
分離區(qū)使氣、液、固三相分離。所以稱(chēng)之為三相分離。其下部
是反應(yīng)區(qū)，上部是沉淀區(qū)。反應(yīng)區(qū)下部是污泥床，污泥床由具
有良好沉降性能與生物活性的許多厭氧顆粒污泥構(gòu)成。
在UASB運(yùn)行的時(shí)候．把需要處理的廢水以一定流速引
入到UASB反應(yīng)器的底部，使其水與泥混合，從而就會(huì)發(fā)生
厭氧反應(yīng)。廢水經(jīng)過(guò)酸化和甲烷化2個(gè)過(guò)程，把污水中的有
機(jī)物分解，并產(chǎn)生沼氣(主要是CH4和CO：)，就會(huì)在水和氣
之間形成一種自然的攪拌形式。氣體經(jīng)過(guò)攪拌。把污泥床的
松散污泥帶入污泥懸浮層區(qū)。與懸浮污泥碰撞接觸。一部分
污泥比重加大，被沉人污泥床區(qū)。懸浮層混合液中污泥松散，
2013．No．2．o 萬(wàn)方數(shù)據(jù)
顆粒污泥的比重小，存在著很小的VSS(污泥濃度一生物量)。
氣、液、固的混合液上升至三相分離器內(nèi)．氣體首先把進(jìn)入集
氣室的進(jìn)行分離，污泥和水進(jìn)入沉降室。由于把氣體分離了．
沉降室的擾動(dòng)很小，液體的運(yùn)動(dòng)趨于層流形態(tài)．在重力作用
下，泥水分離，污泥沿斜壁返回反應(yīng)區(qū)．使反應(yīng)器中具有足夠
的污泥量．上清液被流水從沉淀區(qū)的上部排走。
3 UASB反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)及存在的主要問(wèn)題
3．1 UASB反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)Ⅲ
UASB比較廣泛應(yīng)用于高濃度的有機(jī)廢水處理．相比于
其他反應(yīng)器有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)．具體如下：
(1)可培養(yǎng)出降解活性較高的顆粒污泥：由于厭氧顆粒
污泥降解能力強(qiáng)，沉降性能好。所以利用UASB反應(yīng)器處理
大部分高濃度有機(jī)廢水，在反應(yīng)運(yùn)行穩(wěn)定的前提下．顆粒污
泥的生長(zhǎng)可維持反應(yīng)器內(nèi)較高的生物量．
(2)初次啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)但二次啟動(dòng)較短：UASB反應(yīng)器
初次啟動(dòng)所需時(shí)間較長(zhǎng)。但是當(dāng)UASB正常運(yùn)行后進(jìn)行二次
啟動(dòng)，由于在初次啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生有剩余顆粒污泥．而成熟
的顆粒污泥可以在常溫下保存很長(zhǎng)時(shí)間而不損失其活性．并
且對(duì)各類(lèi)廢水有較強(qiáng)的適應(yīng)能力．所以反應(yīng)器的二次啟動(dòng)時(shí)
間將大大縮短．
(3)對(duì)各類(lèi)廢水的適應(yīng)性較強(qiáng)：厭氧顆粒污泥對(duì)各種不
利條件的抗性較強(qiáng)．利用UASB反應(yīng)器可以處理各種濃度的
有機(jī)廢水。也可處理有毒有害廢水．如含酚廢水等。同時(shí)，
UASB反應(yīng)器對(duì)溫度的要求也較低，不僅可在高溫、中溫條
件下進(jìn)行。也可在常溫、低溫下進(jìn)行反應(yīng)，且能取得較高的處
理效果。
(4)需設(shè)分離裝置，簡(jiǎn)化工藝：由于在反應(yīng)器的頂部設(shè)置
了氣固液三相分離器．沉降性能良好的厭氧顆粒污泥可以通
過(guò)三相分離器自行下降并返回到下部的反應(yīng)區(qū)．避免了增設(shè)
沉淀分離裝置、輔助脫氣裝置及回流污泥設(shè)備，簡(jiǎn)化了工藝．
減少了裝置的投資成本和反應(yīng)運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)．顆粒污泥在
上升后最終返回到反應(yīng)區(qū)．在反應(yīng)器內(nèi)部保持了污泥的總
量，能夠維持較高的生物量。
(5)反應(yīng)器內(nèi)元需攪拌設(shè)備也無(wú)需投加填料和載體：在
UASB反應(yīng)器中．由于顆粒污泥的密度較?。谶m度的水力
負(fù)荷范圍內(nèi)．可以靠反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的上升氣流和水流上升力
來(lái)推動(dòng)污泥與污水的充分混合及接觸．因此．無(wú)須另設(shè)攪拌
設(shè)備和回流污泥設(shè)備，降低裝置投入成本。由于在UASB反
應(yīng)器中．上升的污水是通過(guò)與反應(yīng)器中的顆粒污泥充分接觸
發(fā)生厭氧反應(yīng)的．所以無(wú)須另外投加填料和載體，具有污泥
容積負(fù)荷率高、投資省、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
(6)一般不易形成股流：由于反應(yīng)器中產(chǎn)生的上升氣流
和污水的上流力較為均勻．污水向上流動(dòng)在反應(yīng)區(qū)與顆粒污
泥充分混合，所以在UASB反應(yīng)器內(nèi)在負(fù)荷適度、布水均勻
的情況下一般不易形成股流。
3．2 UASB反應(yīng)器的工藝存在的問(wèn)題
雖然UASB反應(yīng)器相比于其他反應(yīng)器有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)．
在處理高濃度有機(jī)廢水方面的應(yīng)用也是非常具備競(jìng)爭(zhēng)力的．
2013．N02．
但也無(wú)可避免地存在一些弊端，尚有一些難以控制的問(wèn)題。
(1)污泥顆粒化的形成：UASB反應(yīng)器能培養(yǎng)出沉降性
能良好的厭氧顆粒污泥，但是這具有一定的難度，與系統(tǒng)中
的堿度大小、水力負(fù)荷的高低、以及COD、N、P的比例是否
恰當(dāng)有關(guān)。
(2)污泥的流失：為了保證UASB反應(yīng)器的污泥總量．顆
粒污泥在上升過(guò)程中與產(chǎn)生的氣泡分離．依靠重力作用重新
返回到反應(yīng)區(qū)，這與污水的上流速度有關(guān)。由于污水的上流
速度和反應(yīng)器中氣流的上升速率難以控制．所以保證反應(yīng)器
中污泥不流失具有一定的難度。同時(shí)反應(yīng)器中厭氧微生物的
自身生長(zhǎng)也可能導(dǎo)致污泥量的減少．因此．保證UASB反應(yīng)
器中良好的生物停留狀態(tài)而不受水流影響是工作的重點(diǎn)也
是難點(diǎn)。
4不同因素對(duì)UASB的影響
(1)有機(jī)負(fù)荷對(duì)UASB反應(yīng)器的影響[51：UASB反應(yīng)器的
有機(jī)負(fù)荷一般為10～30kg／(m3·d)。有機(jī)負(fù)荷太低，不利于厭
氧菌的生長(zhǎng)。另一方面，沖擊負(fù)荷對(duì)UASB反應(yīng)器會(huì)有很大
的負(fù)面影響。容易導(dǎo)致污泥溢出，COD去除率降低，嚴(yán)重的
甚至造成反應(yīng)器酸化，厭氧消化受破壞。一般來(lái)說(shuō)，在UASB
反應(yīng)器的啟動(dòng)初期采用較小的有機(jī)負(fù)荷．當(dāng)COD去除率達(dá)
到較滿(mǎn)意值后，逐步提高負(fù)荷。提高有機(jī)負(fù)荷一般用逐漸加
大進(jìn)水濃度的辦法，國(guó)內(nèi)有研究顯示，采用間歇進(jìn)水，逐漸延
長(zhǎng)每次進(jìn)水時(shí)間的方法可以促進(jìn)顆粒污泥的形成。
(2)pH值對(duì)UASB反應(yīng)器的影響：由于產(chǎn)甲烷菌對(duì)pH
值變化適應(yīng)能力不強(qiáng)，所以UASB反應(yīng)器的pH值一般控制
在6．8～7．2。否則，當(dāng)UASB反應(yīng)器酸化時(shí)。反應(yīng)器內(nèi)的產(chǎn)酸
菌大量生長(zhǎng)，產(chǎn)甲烷菌的活性受到抑制。Ghalv AE．A等人對(duì)
兩相UASB工藝處理乳制品工廠(chǎng)廢水進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)．在反
應(yīng)器啟動(dòng)初期，為了保持pH值，投加堿提高緩沖能力是必
要的。而到了穩(wěn)定處理階段．則由于成熟的微生物種群的形
成而使反應(yīng)器獲得較高的穩(wěn)定性?？梢圆辉偌訅A。Kalyuzhnv．
sv等人在pH值為4的情況下，用UASB反應(yīng)器處理乳制品
工業(yè)廢水，可獲得6．5kgCODcr／(ma．d)的有機(jī)負(fù)荷。
對(duì)UASB反應(yīng)器內(nèi)的pH值進(jìn)行監(jiān)控，若僅僅對(duì)出水測(cè)
定pH值，會(huì)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。故在設(shè)備中、下部也設(shè)取樣點(diǎn)。
此外．揮發(fā)性脂肪酸(VFA)在厭氧反應(yīng)器中的積累能反映出
甲烷菌的不活躍狀態(tài)或反應(yīng)器的酸化程度。在低級(jí)脂肪酸
中．丙酸的臨界抑制濃度最低，丙酸的積累往往造成反應(yīng)器
運(yùn)行效率下降。因此可同時(shí)控制丙酸的濃度在一定范圍內(nèi)。
(3)溫度對(duì)UASB反應(yīng)器的影響：UASB反應(yīng)器一般采用
中溫35～45℃。高溫45．55。C厭氧消化。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)自然常
溫下啟動(dòng)UASB反應(yīng)器也進(jìn)行了大量研究．如陳玉等人就曾
在17～24℃的溫度下厭氧處理制藥廢水。Raghida lepisto和
Jukka Rintala進(jìn)行了極高溫(70～80℃)下UASB反應(yīng)器的特
征研究。不過(guò)進(jìn)水大多用的是VFA配置的溶液．對(duì)實(shí)際污水
的處理研究較少。UASB反應(yīng)器要求在較穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)
運(yùn)行．IJau．Ivan．W．C等人研究發(fā)現(xiàn)．升高或降低UASB反應(yīng)器
的溫度十幾度，COD去除率會(huì)降至原來(lái)的60％到25％不等。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
不過(guò)，一旦恢復(fù)到原始溫度，很快又能轉(zhuǎn)為正常。
(4)營(yíng)養(yǎng)物與微量元素對(duì)UASB反應(yīng)器的影響：厭氧消
化過(guò)程中，有機(jī)污水通常缺氮，磷。厭氧處理對(duì)氮和磷的需要
量比好氧法低，一般采用BOD：N：P的值為(300．500)：5：
1。在UASB反應(yīng)器中投加一定量尿素．磷酸鹽。有利于厭氧
消化的進(jìn)程。楊景亮等人選擇Mg，Mn，Mo，Co。5種金屬離子
進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低濃度的Mg，，Mn，Mo，Co離子對(duì)
厭氧消化有促進(jìn)作用．通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)分析得到這幾種痕量
離子對(duì)厭氧消化過(guò)程的影響主次順序?yàn)椋篊o，Mo,Mg，Mn，
Ni，在UASB反應(yīng)器馴化污泥期間．加入葡萄糖。有利于顆粒
污泥的形成。特別是在污水中含有難降解物質(zhì)時(shí)更是如此。
TOR—MAO—YUAN等人在處理高濃度丙酸廢水時(shí)．定期加入
葡萄糖，能夠極大地加快污泥顆粒化進(jìn)程。
5 UASB組合工藝的研究
5．1 UASB+SBR工藝處理廢水研究進(jìn)展[71
李慶新等采用UASB+SBR工藝對(duì)皂素生產(chǎn)廢水進(jìn)行了
處理研究，以生活污水處理廠(chǎng)剩余污泥為種泥。成功實(shí)現(xiàn)了
UASB+SBR處理系統(tǒng)的快速啟動(dòng)．消除硫酸根對(duì)生物處理系
統(tǒng)的影響。并在較短的時(shí)間內(nèi)(21d左右)培養(yǎng)出了厭氧顆粒
污泥。UASB啟動(dòng)后，在進(jìn)水COD質(zhì)量濃度34000mg／L左右
時(shí)。COD的去除率一直保持在95％以上．出水COD質(zhì)量濃
度維持在1300mgL左右。厭氧出水經(jīng)過(guò)SBR處理后．出水
水質(zhì)達(dá)到了《綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)>中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。，
陳明忠等采用UASB／SBR工藝完成了燃料乙醇生產(chǎn)廢
水處理工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)。對(duì)燃料乙醇生產(chǎn)廢水進(jìn)行了分質(zhì)
處理。對(duì)高濃度廢水采用UASBISBR工藝處理，對(duì)于低濃度
廢水則在其水質(zhì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)值時(shí)．經(jīng)格柵處理后直接進(jìn)入預(yù)曝
池進(jìn)行好氧處理即可．當(dāng)其水質(zhì)高于設(shè)計(jì)值時(shí)則經(jīng)格柵處理
后與高濃度廢水一并處理。運(yùn)行結(jié)果表明，在實(shí)際進(jìn)水濃度
高于設(shè)計(jì)值的情況下，出水水質(zhì)達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》
(GB8978--1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，表明工藝設(shè)計(jì)合理。處理效果
良好。
5．2 UASB+CASS工藝處理廢水研究進(jìn)展
根據(jù)啤酒廢水的特點(diǎn)．張可蓉提出了UASB+CASS組合
工藝的處理方法。該法通過(guò)實(shí)際應(yīng)用表明：廢水COD可由
1500～3000mg／L降至50mgtL、BOD可由1000—1500mg／L降至
15mg／L。SS可由300-400倍降至50mg／L。該工藝具有處理效
果好、運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
徐艷紅等采用UASB反應(yīng)器處理酒精廢水．用城市污水
處理廠(chǎng)厭氧消化污泥接種。在啟動(dòng)過(guò)程中．升溫用了近30d，
升溫后。僅用37d就成功培養(yǎng)出顆粒污泥，由此可見(jiàn)。只要啟
動(dòng)方法適當(dāng)，可大大縮短UASB反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間。顆粒污泥
可快速形成．克服了UASB反應(yīng)器啟動(dòng)速度慢的缺點(diǎn)。為
UASB反應(yīng)器的更廣泛應(yīng)用提供了借鑒。
5．3 UASB+MBR工藝處理廢水研究進(jìn)展
李亞選等人在李坑生活垃圾填埋場(chǎng)污水處理站設(shè)計(jì)了
規(guī)模為800m?／d．污水處理采用目前滲濾液處理中先進(jìn)的
UASB—MBR—DTRO工藝．污泥處理采用機(jī)械脫水一焚燒
工藝。反滲透濃縮液采用回噴焚燒的方法。臭氣處理采用分
散收集后生物法集中除臭的方法。出水達(dá)到了《城市污水再
生利用城市雜用水水質(zhì))(GB／T 18920---2002)標(biāo)準(zhǔn)。
啤酒廢水的主要特點(diǎn)之一是BOD／COD高．利于生化處
理。南昌某啤酒廠(chǎng)產(chǎn)生的啤酒廢水采用UASB--MBR工藝處
理，取得了較好的效果。該廠(chǎng)生產(chǎn)廢水水質(zhì)為COD：2000．
2300mg／L、BOD：t000—1200mg／L、NH3-N：35—65mg／L、TN：30-
70mg／L、pH：5．5-6。出水COD：40-45mg／L，BOD：15—20mg／L，
SS：1-5mg／L，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》
(GB8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
6 UASB反應(yīng)器處理污水的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景
(1)UASB工藝的發(fā)展趨勢(shì)[8】：雖然UASB工藝的應(yīng)用在
我國(guó)已有較大發(fā)展，但是與國(guó)外水平還有差距。應(yīng)進(jìn)一步加
強(qiáng)在UASB反應(yīng)器及其配套設(shè)備的設(shè)備化和工程應(yīng)用上的
探索和實(shí)踐。同時(shí)。在以下幾個(gè)方面，UASB厭氧處理工藝也
在實(shí)現(xiàn)新的發(fā)展：①低溫下UASB反應(yīng)器的運(yùn)行；②高溫厭
氧處理：③用于處理不積累或不產(chǎn)生新的顆粒污泥的UASB
反應(yīng)器；④處理含有高濃度毒性物質(zhì)的廢水；⑤低濃度廢水
的厭氧處理。
(2)UASB反應(yīng)器的應(yīng)用前景：隨著厭氧技術(shù)的發(fā)展．
UASB應(yīng)用范圍更加廣泛．不再局限于高濃度和可生化性好
的有機(jī)廢水。它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于處理低濃度的生活污水和
有毒性的工業(yè)生產(chǎn)廢水。UASB反應(yīng)器是目前應(yīng)用最為廣泛
的高效厭氧反應(yīng)器。此反應(yīng)器具有容積負(fù)荷高、水力停留時(shí)
間短、能耗低、成本少、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定、處理
效果好等特點(diǎn)。因而是值得推廣應(yīng)用的一種新型生化厭氧處
理反應(yīng)器。隨著對(duì)厭氧生物處理技術(shù)的不斷認(rèn)識(shí)和深入研
究．人們對(duì)UASB反應(yīng)器也在進(jìn)行不斷地改進(jìn)和完善，尤其
是對(duì)其構(gòu)造的改進(jìn)．特別是對(duì)其中復(fù)雜的三相分離器的優(yōu)化
設(shè)計(jì)．顆粒污泥的形成機(jī)理和形成條件的研究，以及啟動(dòng)和
運(yùn)行過(guò)程中各種條件的控制等各方面的探索。使UASB反應(yīng)
器在廢水處理中具有更廣闊的應(yīng)用前景。特別是將UASB與
其他好氧工藝聯(lián)合應(yīng)用，比如UASB+SBR、ASB+MBR、
UASB+AS、UASB+CASS等，這樣一來(lái)，兼容2種工藝的優(yōu)點(diǎn)，
避免2種工藝的缺點(diǎn)．不但可在厭氧段回收能量。而且可在
好養(yǎng)段減少電耗．將從根本上改善傳統(tǒng)方法中的以高能耗換
取合理的處理水質(zhì)的現(xiàn)狀．該方法將使污水處理成為一種資
源再生和利用的新工業(yè)。這將是UASB應(yīng)用研究的一個(gè)新方
向。隨著研究的不斷深入與發(fā)展·．相信UASB厭氧處理工藝
的前景一定十分廣闊。
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(下轉(zhuǎn)第86頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù) 2013．N0．2．o
氧化的有機(jī)物被降解氧化后．剩下的有機(jī)物難以被進(jìn)一步氧
化分解，并且過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的曝氣會(huì)影響化學(xué)污泥的沉降。這說(shuō)
明反應(yīng)時(shí)間不是越長(zhǎng)越好，最佳反應(yīng)時(shí)間為60-120min。
對(duì)于簡(jiǎn)單的不可逆反應(yīng)A—P，其反應(yīng)速率方程為：
-rA--ken^ (1)
對(duì)于恒溫恒容過(guò)程，可表示為：
一旦}=kcⅡ^ (2)
131[
將式(2)分離、積分，可得：
，C^， kt=f，爭(zhēng)(3)
J c柚cn^ 、’
由式(3)可知，只要知道反應(yīng)級(jí)數(shù)n和初始濃度，就可以
計(jì)算出達(dá)到某一給定濃度時(shí)的反應(yīng)時(shí)間或某一反應(yīng)時(shí)間時(shí)
的各組分的濃度。
由于垃圾滲濾液中有機(jī)物眾多且組成復(fù)雜．參加Fenton
反應(yīng)的物質(zhì)也較多．因此假設(shè)反應(yīng)符合二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)微分
方程，其結(jié)果用COD來(lái)表示，如式(4)所示：
一r(COD)一a(C。O．D)：k[COD]2 (4)
U【
式中：t為反應(yīng)時(shí)間／rain：k為反應(yīng)速率常數(shù)／I／(min·
mg)。
設(shè)t=O時(shí)，COD=COD0；t=t時(shí)，COD=COD。。解方程(1)并
簡(jiǎn)化，得出該反應(yīng)的擬二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，如式(5)。
面1玎一面1i2kt (5)
COD。COD0
’ ?
式中：COD。為反應(yīng)時(shí)間t時(shí)刻下的COD／(mg／L)；CODo
為反應(yīng)初始COD／(mg／L)。因而，通過(guò)測(cè)定不同反應(yīng)時(shí)間下的
一組COD值，由式(4)與(5)．--I知，做(1／COD。一1／CODo)～t的
直線(xiàn)．其直線(xiàn)的斜率即為該COD降解反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)。
裹2不同反應(yīng)時(shí)間下的COD
學(xué)方程．并且在298K下其反應(yīng)速率常數(shù)k=1．1497x10-SL／
(min。rag)o
3結(jié)論
(1)曝氣一Fenton法的最佳反應(yīng)條件為：初始pH值為3，
FeS04·7H20投加量為0．025mol／L，H202投加量為O．125mol／L。
在最優(yōu)條件下．曝氣一Fenton法對(duì)滲濾液膜濃縮液COD去除
率達(dá)76．7％。
(2)在最優(yōu)條件下。二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程適合描述曝氣一Fen．
ton法氧化降解COD反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。在298K下，反應(yīng)時(shí)間
為t的COD出水濃度可表示為：COD,=(1．15x10-Sx+5．36xl葉
CODo-1-i,反應(yīng)速率常數(shù)k=1．1497x10-5l_／(min·mg)。
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力學(xué)模型能夠較好地預(yù)測(cè)該反應(yīng)條件下曝氣一Fenton法對(duì)滲treatment of mature municipal landfill leachate·Journal of Hazareous
濾液COD的去除效果．即該反應(yīng)動(dòng)力學(xué)符合二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力Materials，2叩，：潮6(1—2)
川¨．。一m·．州m曠呻¨．．一mn．洲m一州m．一m咿岫¨一Ⅶ”一m¨．刪¨．∥咖h．—m一”州m一咖¨．—”·m一-¨．一一¨t”一¨¨”刪¨．一咖¨．一哪¨．一Ⅶ“卅m“，-¨-¨州m一州“-一岫·-—m-—j裔}蟄臣_i目I；；—-一州¨m—mm．一m”州¨．·一mm—m¨-一”-m一-
(上接第83頁(yè)) 、。、
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