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EGSB厌氧污泥床反应器调试方案
南京工业大学 2013.4.13
EGSB调试及厌氧颗粒污泥的驯化
一、调试计划
1、颗粒污泥菌种
经研究决定EGSB颗粒污泥菌种选用山东金禾柠檬酸集团污水站的颗粒污泥，经现场考察，颗粒污泥的性状非常好。其粒度分布较均匀，大小在2-3mm,表面光滑，呈现灰黑色；颗粒的密度较大，沉降性能非常好，几乎几秒钟的时间，颗粒就与水分离，且水色清澈，没有浑浊现象。产气量大，静置几分钟时间，容器内就产生大量的气泡升浮到液面，需要不时地打开容器的瓶盖排气。见图示。
2、颗粒污泥的运输
由于调试时间紧，近日气温高，决定选用30吨槽罐车由高速公路运输。
由于颗粒污泥价格较高，考虑柠檬酸废水与三氯蔗糖废水在水质性质上存在一定的差异，需要积累和掌握三氯蔗糖废水颗粒污泥驯化的经验和要求，以减少调试的风险，保证调试时间。
基于上述的考虑，调试分两阶段进行。第一阶段先调试西北面的EGSB反应器，待调试成功进入第二阶段调试余下的反应器。
根据调试经验和试验结果，利用颗粒污泥进行驯化，所需颗粒污泥量要求大于12kg/m3,据此计算，第一阶段一个罐体所需干污泥量大于9600kg,按污泥的含水率为90%～93%计算，则湿污泥量为96t～120t。按100t采购，三辆槽罐车运输。
3、颗粒污泥的验收
运输车到现场后，应进行验收含水率、颗粒形态和污泥量检验验收： （1）含水率检测 现场准备一只100ml或1000ml玻璃量筒，运输车到现场后，取泥量至量筒的刻度，经5～10分钟的静置沉淀，泥水界面大于8ml或80ml,即含水率满足要求；
（2）颗粒形态观察 观察沉淀筒中的颗粒污泥的形态。如颗粒的大小约2～3mm，形状呈球形或橄榄状，颜色呈灰黑色，即形态满足要求；
（3）污泥量估算 根据槽罐车的形状，量测污泥的液位深度。通常液位超过罐顶，在罐顶人孔颈位附近。否则，量不够。
4、颗粒污泥的装填
（1）排空EGSB反应罐内污水，以免现存废水对接种颗粒污泥产生毒害作用； （2）直接装填，减少中间环节 从槽罐车到反应器宜直接装填，尽可能减少中间环节，以免打碎颗粒污泥；
（3）应采用螺杆泵增压提升 颗粒污泥输送提升应采用螺杆泵，以免导致颗粒污泥破碎解体；
（4）管道输送流速应小于1.0m/s，以免打碎污泥；
（5）适当加热 在输送污泥罐上设置间接加热装置，使污泥温度保持在35℃。
5、污泥驯化
(1）驯化时间：约20天
（2）污泥负荷：分三阶段增加负荷，第一阶段：0.05～1.5kgCOD/kgMLSS.d；第二阶段：1.6～3.0kgCOD/kgMLSS.d；第三阶段：3.1～5.0kgCOD/kgMLSS.d；
(3) 原水：第一阶段：生化系统出水；第二阶段：生化系统出水和预处理系统出水各一半水量；第三阶段：预处理系统出水；
(4) 进水量：50m3/h；进水频率：1次/h； (5) 进水管上设置流量计，以准确计量流量； (6) 进水水质浓度：2000mg/L～8000mg/L；
(7) 进水温度控制：原水温度通过加热器控制在37℃。
二、调试驯化必须注意以下几点 1营养元素和微量元素
在当废水中N、P等营养元素不足时，不易于形成颗粒，对于已经形成的颗粒污泥会发生细胞自溶，导致颗粒破碎，因此要适当加以补充。
（1）N源不足时，可添加氮肥、含氮量高的粪便、氨基酸渣及剩余活性污泥等；
（2）P源不足时，可适当投加磷肥。铁、镍、钴和锰等微量元素是产甲烷辅酶重要的组成部分，适量补充可以增加所有种群单位质量微生物中活细胞的浓度以及它们的酶活性。 2选择压
通常将水力负荷率和产气负荷率两者作用的总和称为系统的选择压。选择压对污泥床产生沿水流方向的搅拌作用和水力筛选作用，是EGSB等一系列无载体厌氧反应器形成颗粒污泥的必要条件。
高选择压条件下，水力筛选作用能将微小的颗粒污泥与絮体污泥分开，污泥床底聚集比较大的颗粒污泥，而比重较小的絮体污泥则进入悬浮层区，或被淘汰出反应器。定向搅拌作用产生的剪切力使颗粒产生不规则的旋转运动，有利于丝状微生物的相互缠绕，为颗粒的形成创造一个外部条件。
低选择压条件下，主要是分散微生物的生长，这将产生膨胀型污泥。当这些微生物不附着在固体支撑颗粒上生长时，形成沉降性能很差的松散丝状缠绕结构。液体上升流速在2.5～3.0m/d之间内，最有利于EGSB反应器内污泥的颗粒化。
3有机负荷率和污泥负荷率
可降解的有机物为微生物提供充足的碳源和能源，是微生物增长的物质基础。在微生物关键性的形成阶段，应尽量避免进水的有机负荷率剧烈变化。
实验研究表明，由絮状污泥作为种泥的初次启动时，有机负荷率在0.05～0.4 kgCOD/(kgVSS.d)时，有利于颗粒污泥的形成。 4 碱度
碱度对污泥颗粒化的影响表现在两方面：一是对颗粒化进程的影响；二是对颗粒污泥活性的影响。后者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，前者主要表现在对污泥颗粒分布及颗粒化速度的影响。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，但颗粒污泥的产甲烷活性低；进水碱度低的反应器其污泥颗粒化速度慢，但颗粒污泥的产甲烷活性高。因此，在污泥颗粒化过程中进水碱度可以适当
偏高(但不能使反应器体系的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产甲烷活性。 5接种污泥
颗粒污泥形成的快慢很大程度上决定于接种污泥的数量和性质。
根据Lettinga的经验，中温型EGSB反应器的污泥接种量需稠密型污泥12～15kgVSS/m3或稀薄型污泥6 kgVSS/m。高温型EGSB反应器最佳接种量在6～15kgVSS/m3。过低的接种污泥量会造成初始的污泥负荷过高，污泥量的迅速增长会使反应器内各种群数量不平衡，降低运行的稳定性，一旦控制不当便会造成反应器的酸化。较多的接种菌液可大大缩短启动所需的时间，但过多的接种污泥量没有必要。 6温度
温度对于EGSB的启动与保持系统的稳定性具有重要的影响。EGSB反应器在常温(25℃)，中温(33℃～41℃)和高温(55℃)下均能顺利启动，并形成颗粒污泥。但绝大多数EGSB启动过程的研究都是在中温条件下进行的，也有少数低温启动的报道。另外，不同种群产甲烷菌对生长的温度范围，均有严格要求。因此，需要对厌氧反应的介质保持恒温。不论何种原因导致反应温度的短期突变，对厌氧发酵过程均有明显的影响。
三、加速污泥颗粒化的方法
1 投加无机絮凝剂或高聚物
投加无机絮凝剂或高聚物为了保证反应器内的最佳生长条件，必要时可改变废水的成分，其方法是向进水中投加养分、维生素和促进剂等。
2 投加细微颗粒物
向反应器中投加适量的细微颗粒物如粘土、陶粒、颗粒活性炭等惰性物质，利用颗粒物的表面性质，加快细菌在其表面的富积，使之形成颗粒污泥的核心载体，有利于缩短颗粒污泥的出现时间。但投加过量的颗粒会在水力冲刷和沼气搅拌下相互撞击、摩擦,造成强烈的剪切作用，阻碍初成体的聚集和粘结，对于颗粒污泥的成长有害无益。
3 投加金属离子
适量惰性物如Ca2+、Mg2+和CO32-、SO42-等离子的存在，能够促进颗粒污泥初成体的聚集和粘结。多位研究者研究了颗粒化中惰性颗粒的作用。
四、厌氧颗粒污泥的形成
厌氧颗粒污泥是由产甲烷菌，产乙酸菌和水解发酵菌等构成的自凝聚体。其良好的沉淀性能和产甲烷活性是升流式厌氧污泥床反应器成功的关键，颗粒污泥的化学组成和微生物相对其结构和维持起着重要作用，颗粒化过程是一个多阶段过程，取决于废水组成，操作条件等因素。综述了近年来厌氧颗粒污泥及其形成机理的研究进展内容包括厌氧颗粒污泥的基本特性和微生物相，厌氧颗粒污泥结构及其颗粒化过程。
1、厌氧颗粒污泥的培养
启动与污泥活性提高阶段：反应器的有机负荷一般控制在2.0 kgCOD／m3·d以下，运行时间约需l～l.5个月。值得注意的是：
① 最初污泥负荷应低于0.1～0.2 kgCOD／kgTS.d；
② 在废水中的各种挥发性脂肪酸没有充分分解之前，不要增加反应器的负荷；
③ 应将反应器内的环境条件控制在有利于厌氧微生物（主要是产甲烷细菌）繁殖的范围。
④ 投产时，使反应器有效截留重质污泥并允许多余（稳定性差的）污泥流出反应器。
颗粒污泥形成阶段：有机负荷一般控制在2.0～5.0 kgCOD/m3.d。污泥在重质污泥颗粒的表面富集、絮凝并生长繁殖，最终形成粒径为1～5mm的颗粒污泥。此阶段也需l～1.5个月。
污泥床形成阶段：反应器的有机负荷大于5 kgCOD／m3.d。反应器内的污泥浓度逐步增大，颗粒污泥床的高度也相应增高。颗粒污泥床的形成约需3～4个月。
2、颗粒污泥的类型
杆菌颗粒污泥”，粒径约l～3mm。
松散球形颗粒污泥。主要由松散互卷的丝菌组成，丝菌附着在惰性粒子表面，也称为“丝菌颗粒污泥”，粒径约l～5mm；
紧密球状颗粒污泥。主要由甲烷八叠球菌组成，粒径较小，一般为 0.1～0.5mm
3、颗粒污泥的性质
颗粒污泥一般呈球形或椭球形，其颜色呈灰黑或褐黑色，肉眼可观察到颗粒的表面包裹着灰白色的生物膜。颗粒污泥的比重一般为1.01～1.05，粒径为0.5～3mm（最大可达5 mm，污泥指数（SVI）为10～20 mL/gSS（与颗粒的大小有关），沉降速度多在5～10 mm/s。成熟颗粒污泥的VSS/SS值为 70～80％。颗粒污泥含有碳酸钙等无机盐晶体以及纤维、砂粒等，还含有多种金属离子。颗粒污泥中的碳、氢、氮的含量分别为40～50％、7%和10％左右。
