UBF废水生物处理新工艺的研究现状及应用

    1984年，加拿大的Guiot[1]在AF和UASB的基础上开发出了上流式污泥床-过滤器(Upflow Blanket Filter，简称UBF)复合式厌氧反应器。相较于上述两种工艺，UBF反应器具有以下优点：(1)上部的填料层可以有效的阻止污泥的流失，还能够起到三相分离的作用，因此结构上较UASB要更简单；(2)与AF相比，UBF反应器只用部分填料，既减轻了滤器底部易出现的短流和堵塞，也少用了填料[2]。UBF目前是水污染防治领域中一项极具开发应用前景的生物处理新技术。

    1.研究进展

    目前国内外对UBF反应器的动力学模型、启动、运行性能及其影响因素都有研究。

    1.1 动力学模型

    物料在反应器中不同的流动情况直接与反应器内基质浓度、温度和反应时间等工艺条件密切相关，因此对反应器中流体流动模型的研究是反应器放大应用的一个重要环节。

    Nurdan B y kkamaci等人运用不同数学模型，对在不同有机负荷(OLR)和水力停留时间(HRT)条件下处理合成废水的UBF进行动力学分析，发现只Second-order模型和Stover-Kincannon模型最能描述反应器的动力学行为，相关系数分别高达98%和99%。

    刘忠生等人[3]提出了UBF液体流动组合模型，它将污泥床、污泥层和填料层视为相互隔开、各带死区的全混流反应单元，它们之间用上流和返混依次相连， 并有原料水自污泥床入口旁流(短路)到污泥层和填料层，进而利用该模型和比基质降解Monod方程建立了UBF基质降解动力学模型，并通过试验取得了精对苯二甲酸废水基质动力学常数。

    1.2 启动

    启动的目标是为需处理的污水培养最适宜的微生物，一旦活性污泥形成，不管是颗粒或絮体，反应器的运行都很稳定。因此，厌氧反应器能否成功地快速启动是决定反应器运行成败的先决条件[4]。

    Hashemian等人[5]对用聚氨酯为填料的UBF的启动进行了研究。认为虽然聚氨酯填料代价高，但能够缩短启动时间。Huub等人[6]对用聚氨酯为填料的UBF与UASB的启动进行了对比研究，发现UBF较UASB启动更快。可能是由于在前者中产甲烷菌群快速固定的缘故。

    李斗等人[7]采用UBF反应器以某化工厂生产废水(含大量环己烷、环己醇及少量酸钠)为处理对象对反应器的启动进行了试验研究，结果表明当COD容积负荷(VLR)为2.12kg/m3·d时，其COD去除率最高(82%)，反应器中形成厌氧颗粒污泥。试验验证了UBF在处理高浓度降解废水时，具有启动快特点。

    1.3 运行性能及其影响因素

    UBF是工业、生活油脂、印染、啤酒、制药、制糖、屠宰等行业高运行稳定、抗冲击负荷能力强是UBF的又一大显著特点，其对容积负荷、温度、pH的波动有较好的承受能力。浓度有机废水进行高效生化处理较理想的设备，启动速度快，运行效率高是其一大优点。影响其运行效能的因素如下：

    1.3.1温度

    根据热力学原理，温度越高，生化反应速率越大，同时，从生物学角度看，温度越高，酶的活性越大。但温度过高，将影响酶的活力和细菌的代谢功能，综合考虑各因素，反应器的试验温度采用厌氧菌中段最佳温度35℃。

    胡锋平[8] [9]在常温25℃采用两相厌氧法对养鸡场离心废水进行处理，结果表明：进水CODCr为18300mg/L，系统容积负荷17.26kgCODCr/m3·d，水力停留时间25.47h，CODCr去除率为76.13%，BOD5去除率为87.76%，产气率为0.410m3/kg·CODCr；在中温35℃时结果表明：进水CODCr为19000mg/L，系统容积负荷21.54kgCODCr/m3·d，水力停留时间21.17h，CODCr去除率为81.98%，BOD5去除率为90.45%，产气率为0.446m3/kg·CODCr。由此可得35℃比25℃时，处理效率较好，产气量也较大。

    1.3.2  填料

    UBF所用的填料可根据废水生物反应特性及水力学特征进行选择，投加填料后不仅可提高反应器中污泥浓度，减小污泥负荷，而且填料上生物膜内部缺氧区的存在可以抑制溶液中丝状微生物的生长，还使反应器内流化状态改善，增大厌氧菌与废水的接触时间，从而强化处理效果，对水质变化，如pH变化、抑制物浓度、废水浓度等均有较大的适应能力。

    目前常用的填料有：聚氨酯泡沫填料、YDT弹性填料、BIO-ECO聚丙烯填料、半软性纤维填料、陶瓷希腊环、聚乙烯拉西环、塑料环、活性炭、焦碳、浮石、砾石等[10]。其中应用最多的是聚氨酯泡沫填料。这是因为聚氯酯泡沫[11]的比表面积大(2400m2/m3)，空隙度高(97％)，具有网状结构，微生物能在其上密实而迅速地增殖，是厌氧优势菌落的良好基质。