UASB Praktische gids voor anaerobe korrelslibteelt

Korrelslib vormt de kern van een efficiënte werking van de UASB-reactor. De teelt volgt de principes van inenting van hoge-kwaliteit, gecontroleerde temperatuur en stabiele pH, lage F/M-opstart-, geleidelijke toename van de belasting en hydraulische screening. Onder mesofiele omstandigheden kan gemakkelijk afbreekbaar afvalwater (voedsel- en bierverwerking) in 1-2 maanden volwassen korrelslib vormen, terwijl conventioneel industrieel afvalwater 2-4 maanden nodig heeft om de teelt te voltooien.

1. Voorbehandeling van de reactor

Het UASB-waterdistributiesysteem moet grondig worden geïnspecteerd om een ​​uniforme waterverdeling zonder dode zones of verstoppingen te garanderen; de drie-fasenscheider moet worden afgesteld om een ​​adequate scheiding van gas-vloeistof-vaste stof te garanderen; het interieur van de reactor moet worden gereinigd van puin, roest en resterende verontreinigingen om de luchtdichtheid van de reactor te garanderen en het binnendringen van zuurstof te voorkomen.

2. Selectie en toevoeging van geïnoculeerd slib

Rijp UASB-korrelslib uit soortgelijke typen afvalwater heeft de voorkeur omdat dit de snelste opstartsnelheid- biedt en de optimale inentingsbron is. Ten tweede wordt slib uit anaerobe vergisters in gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties aanbevolen, omdat dit rijk is aan methanogenen en gemakkelijk verkrijgbaar is. Riviermodder, rioolslib en onverteerde dierlijke mest zijn ten strengste verboden, omdat dit soort slib een hoog zandgehalte heeft, talrijke giftige en schadelijke stoffen bevat en een hoog gehalte aan opgeloste zuurstof heeft, wat de anaerobe bacteriële gemeenschap direct zal verstoren. De inentingshoeveelheid moet worden gecontroleerd op 30%-50% van het effectieve volume van de reactor. De VSS-concentratie van het geïnoculeerde slib moet 2-4 kg/m³ bedragen en de VSS/TSS-verhouding moet groter zijn dan 0,7 om de slibactiviteit te garanderen.

3. Voedings- en omgevingscontrole

De anaërobe microbiële nutriëntenverhouding wordt strikt gecontroleerd op C:N:P=200-300:5:1. Stikstof, fosfor en essentiële sporenelementen zoals Fe, Co en Ni worden aangevuld afhankelijk van de afvalwaterkwaliteit. De alkaliteit van de gemengde vloeistof in de reactor moet boven de 1000 mg/L (berekend als CaCO₃) worden gehouden om de buffercapaciteit te garanderen. De temperatuur wordt stabiel geregeld op een mesofiel niveau van 35 ± 2 graden, met dagelijkse schommelingen van maximaal ± 0,5 graden. De teelt bij hoge-temperaturen moet worden gecontroleerd op 55±2 graden en plotselinge temperatuurveranderingen zijn verboden.

Fase 1: Microbiële aanpassingsperiode (10-20 dagen)

Het kerndoel is om de anaerobe micro-organismen in het geïnoculeerde slib zich te laten aanpassen aan de afvalwaterkwaliteit, hun activiteit te herstellen en aanvankelijke verzuring te voorkomen. De belangrijkste controle-indicator voor het opstarten is de slibbelasting F/M=0.05-0.1 kgCOD/kgVSS·d, waarbij blindelings gebruik wordt gemaakt van volumetrische laadcontrole. De influent CZV-concentratie moet onder de 1000 mg/l worden gehouden. Het oorspronkelijke afvalwater moet worden verdund met schoon water, met een hydraulische verblijftijd van minimaal 24 uur, met behulp van een continue laag-influentmethode. Controleer dagelijks de pH, vluchtige vetzuren (VFA) en CZV-verwijderingssnelheid in de reactor, waarbij de pH tussen 7,0 en 7,5 wordt geregeld. Een VFA-niveau lager dan 100 mg/l en een CZV-verwijderingspercentage van 40% of hoger worden als normaal beschouwd. Als de VFA hoger is dan 200 mg/l of de pH daalt tot onder 6,8, stop dan onmiddellijk de influentstroom en start deze pas opnieuw nadat de indicatoren zich hebben hersteld.

Fase 2: fase van korrelvorming (20-40 dagen)

Tijdens deze fase zullen zich kleine slibdeeltjes van 0,2-0,5 mm vormen en zullen de slibbezinkingsprestaties geleidelijk verbeteren. Nadat de waterkwaliteitsindicatoren zich gedurende 3-5 dagen hebben gestabiliseerd, verhoogt u langzaam de belasting, met een enkele verhoging van maximaal 10%-15%, waarbij u de slibbelasting geleidelijk verhoogt tot 0,1-0,2 kgCZV/kgVSS·d. De opwaartse stroomsnelheid van de reactor wordt geregeld op 1,0-1,5 m/uur. Licht uitvlokkend slib wordt geëlimineerd door middel van hydraulisch zeven; een klein slibverlies is normaal. Tijdens deze fase moet de initiële aggregatie van korrelvormig slib worden verzekerd, waarbij kleine, dichte slibdeeltjes op de bodem van de reactor worden waargenomen.

Fase 3: Snelle groeiperiode van korrelslib (40-90 dagen)

De deeltjesgrootte van het korrelslib neemt toe tot 0,5-2 mm, waardoor een stabiele gelaagde structuur ontstaat. De binnenste laag bestaat uit methanogene bacteriën zoals methanogene filamenten, terwijl de buitenste laag bestaat uit hydrolytisch zuurproducerende bacteriën. Het substraat valt van buiten naar binnen uiteen en de bacteriële gemeenschap functioneert synergetisch en stabiel. De belasting wordt gestaag verhoogd en bereikt geleidelijk een volumetrische belasting van 3,0-5,0 kg CZV/m³·d, terwijl de opwaartse stroomsnelheid op 1,5-2,0 m/u wordt gehandhaafd. De VFA in de reactor moet strikt worden gecontroleerd onder de 50 mg/l, en het methaangehalte in het biogas moet boven de 55% liggen. Plotselinge toename van de belasting of hydraulische veranderingen die tot deeltjesbreuk kunnen leiden, zijn verboden. Tijdens deze fase zal het korrelslib zich snel vermenigvuldigen en compacteren, waardoor de bezinkingsprestaties aanzienlijk worden geoptimaliseerd.

Fase 4: Granulaire rijpingsperiode (90-120 dagen)

Rijp korrelslib bevat ruim 80% deeltjes met een diameter van 0,5-3 mm. Het is bruinrood, rond, voelt stevig aan en is niet plakkerig, met een bezinkingssnelheid van 10-20 m/uur. De reactor bereikt zijn ontworpen volumetrische belasting en bereikt een CZV-verwijderingspercentage van meer dan 90% voor gemakkelijk biologisch afbreekbaar afvalwater, meer dan 85% voor conventioneel afvalwater, een stabiele VFA-concentratie van minder dan 50 mg/l in het effluent en een methaangehalte in het biogas van meer dan 60%. Na een continu en stabiel bedrijf gedurende meer dan 15 dagen is de korrelslibcultuur voltooid.

De temperatuur moet constant worden gehouden op een mesofiel bereik van 35 ± 2 graden, met dagelijkse schommelingen van maximaal ± 0,5 graden. Overmatige temperatuurschommelingen zullen de activiteit van methanogene bacteriën direct remmen. De pH-waarde in de reactor moet stabiel zijn op 7,0-7,5, waarbij de pH van het influent iets lager mag zijn, afhankelijk van de alkaliteitsbuffer in de reactor. pH-niveaus lager dan 6,8 of hoger dan 8,0 zijn verboden. Vluchtige vetzuren (VFA) zijn een belangrijke waarschuwingsindicator; tijdens normaal gebruik moeten deze lager zijn dan 50 mg/l. Er moet onmiddellijk een alarm worden geactiveerd als deze de 100 mg/l overschrijdt, en de belasting moet worden verminderd als deze de 200 mg/l overschrijdt. De opwaartse stroomsnelheid moet tijdens de opstartfase 1,0-1,5 m/u bedragen en tijdens de volwassenheidsfase 1,5-3,0 m/u. Een snelheid lager dan 1,0 m/uur veroorzaakt verdichting van het slibbed, waardoor granulatie wordt voorkomen. Belastingverhogingen moeten het principe volgen van kleine, frequente verhogingen, waarbij elke verhoging niet meer dan 10%-15% bedraagt. De volgende verhoging mag pas worden uitgevoerd nadat de indicatoren gedurende 3-5 dagen zijn gestabiliseerd. De nadruk moet liggen op het beheersen van de alkaliteit van de gemengde vloeistof in de reactor, en niet op de alkaliteit van het influent, waardoor voldoende alkaliteit wordt gewaarborgd. De verhouding tussen VFA en alkaliteit moet lager zijn dan 0,1.

Ten eerste scheiden micro-organismen extracellulaire polymeren af, waardoor de cellen aan elkaar hechten en kleine vlokken vormen. Vervolgens aggregeren de vlokken, met filamenteuze bacteriën zoals methanogene bacteriën als kern, geleidelijk om korrelige prototypes te vormen. Door middel van hydraulisch zeven wordt los, vlokhoudend slib geëlimineerd, waarbij dichte korrels achterblijven. Ten slotte wordt een stabiele gelaagde structuur gevormd, met een binnenlaag van methanogene bacteriën en een buitenlaag van zuur-producerende bacteriën. De korrels verdichten zich voortdurend en groeien uit tot volwassen korrelslib.

Verzuring en een pH lager dan 6,5 in de reactor worden voornamelijk veroorzaakt door te snelle toename van de belasting en onvoldoende alkaliteit. De oplossing is om de influent onmiddellijk te stoppen, blindelings grote hoeveelheden natriumbicarbonaat toe te voegen en de alkali nauwkeurig aan te vullen op basis van het alkaliteitstekort. Zodra de VFA onder de 50 mg/l zakt en de pH zich herstelt, start u de reactor opnieuw op met een lagere belasting. Moeilijkheden bij de vorming van korrelslib zijn vaak te wijten aan onvoldoende opwaartse stroomsnelheid en een te hoge SS in het influent. De opwaartse stroomsnelheid moet worden verhoogd tot boven 1,0 m/u, en de voorbehandeling van afvalwater om zwevende deeltjes te verwijderen moet worden versterkt. Breuk en verlies van korrels worden voornamelijk veroorzaakt door remming van toxische stoffen, accumulatie van VFA en pH-schommelingen. De toxiciteit van afvalwater moet worden onderzocht en voorbehandeld, en de bedrijfsparameters moeten worden gestabiliseerd, in plaats van simpelweg de hydraulische stroomsnelheid te verlagen. Een langzame start-en lage CZV-verwijderingspercentages zijn vaak te wijten aan een slechte activiteit van het inoculumslib en een onevenwicht aan voedingsstoffen. Er moet kwalitatief hoogstaand entslib worden toegevoegd, de C:N:P-verhouding moet worden aangepast en er moeten sporenelementen worden toegevoegd.

1. Kernprincipe: Gebruik altijd de slibbelasting (F/M) als kerncontrole-indicator, in plaats van simpelweg de volumetrische belasting; zorgen voor een stabiele temperatuur, pH en alkaliteit gedurende het hele proces, waardoor plotselinge parameterwijzigingen worden vermeden; geef prioriteit aan langzame en geleidelijke toename van de belasting en voer voortdurend hydraulische screening uit; wacht geduldig op de natuurlijke bacteriële successie, zonder geforceerde interventie.

2. Volwassen acceptatiecriteria: Korrelslibpercentage groter dan of gelijk aan 80%, deeltjesgrootte 0,5-3 mm, bezinkingssnelheid 10-20 m/uur; reactor bereikt ontwerpbelasting, CZV-verwijderingssnelheid voldoet aan normen, effluent VFA<50mg/L; biogas methane content stable >60%, geen significant slibverlies, continue stabiele werking gedurende meer dan 15 dagen.