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UASB生物制氢反应器的启动与运行参数的研究
UASB生物制氢反应器的启动与运行参数的研究
随着化石能源的逐渐枯竭和环境污染程度的不断加剧，寻求可替代化石能源的能源技术备受关注。生物制氢作为一种非常有前景的可替代化石能源的能源技术备受关注，已成为国际上研究的热点之一。而利用UASB反应器进行生物制氢技术则是比较常见的方法之一。本文就UASB生物制氢反应器的启动与运行参数进行研究。
一、UASB生物制氢反应器
UASB生物制氢反应器全称为上升式厌氧污泥床生物制氢反应器，是目前生产中采用较多的一种生物制氢反应器。UASB反应器采用反向浸润式进料、上升式跑床、内部分布式生物质和固定生物质四种处理方式进行生物处理。它可有效地处理高浓废水，并具有良好的处理效果以及较高的氢气生成效率。
二、UASB反应器的启动
UASB反应器的启动是反应器正常运行的基础和前提，启动过程中最为关键的环节就是形成可生物降解性有机物并自由沉降的好污泥。在UASB反应器启动过程中，充分合理的操作和细心的护理可将时间缩短，少出现一些问题。
1.污泥的获取
反应器启动的前提是必须获得一定量的高质量活性化的好污泥。可通过生化池、活性污泥池或其他类似处理池来获取。污泥处理过程中一定要注意保护污泥的活性。
2.反应器的填充
UASB反应器的填充物以中密度聚乙烯(PE)塑料珠为主，珠径3～5mm，填充度60%～70%，填充物和水的比例大致为1:2.5。在填充过程中，需注意要均匀、紧密。珠子下部头部压件可以达到半径的3～5cm处即可，尽可能地减少珠子的整体运动，使珠子通过静止状态达到中微观环境的增大。
3.进料方式的选择
反向浸润式进料是UASB反应器的核心技术之一，对反应器的启动和运营具有重要意义。具体操作方法是：在反应器底部设有上下两个网板，上部网板用于沉淀悬浮颗粒物和流经代。经沉积的大颗粒物通过UASB上升式流床反应器反向浸润式进料，在进入床体的同时被液体带入排放口汇入废水生化处理。进料的流速应符合小颗粒物能够在水中轻微悬浮，而大颗粒物则加速沉淀的原则。
4.调节反应器的温度和pH值
UASB反应器中，温度和pH值是关键的因素。反应器的最适温度在35℃左右，一般以水冷或风冷的方式进行降温，同时可以使用加热的方式升温。pH值的调节比较关键，对于酸性底物，进行碱化催化，避免pH值低于5，当pH值高于6时应当适度酸化。
5.污泥质量的监测
反应器中污泥的品质直接关系到反应器的运行，因此，反应器中污泥质量的监测是非常重要的。在污泥的活性发挥好的条件下，应经常监测其有机物降解率和氢气生成率等参数。
三、UASB反应器的运行参数
UASB反应器的运行参数直接关系到反应器生产力的大小和质量。因此，在进行反应器的运行时必须注意各项参数的监测和调整。
1.进料水的COD浓度
在反应器中加入进料水，COD浓度一般在8000-10000mg/L之间，如果浓度太低，会导致反应器的污泥不活跃，进料水浓度太大则会导致糟粕的堆积，影响反应器的正常运行。在进料水的中含有糖类、淀粉、蛋白质等物质，因此，如何有效地加强分解进料中的糖类、淀粉、蛋白质是一个值得研究的问题。
2.进料水的pH值
进料水的pH值范围在6.8-7.2之间，过低影响氢气生成速度，过高则会影响污泥的活性。使用酸和碱来调节pH值。
3.反应器的取出水的COD浓度
减少出水的COD浓度是目标之一，如果COD浓度超过每升50mg/L，说明生物反应器的活力有问题
4.反应器中振荡板的振荡频率
振荡板的振荡频率，需要根据反应器的具体运行情况进行调整，在一定程度上可以提高反应器的生产率。
5.反应器的运行温度
在反应器中，温度的影响非常大，过低或过高都会影响反应器的生产率。运行的最佳温度在30-45摄氏度。
四、反应器运行条件的调整
在反应器的运行过程中，根据进料水的不同特性和水质的含量差异，调整反应器的运行条件是非常重要的。对于反应器的运行条件进行调整的方法一般有以下几种:
1.根据产气量调整进料水的流速：进料水的流速变化会造成不同的液固比，进而影响产气量。
2.调控进料水的有机质负荷：改变进料水的有机质负荷可以降低反应器的负荷，提高反应器的稳定性和效率。
3:pH值的调节和控制：调节进料水的pH值是非常重要的，可以通过加酸或碱的方式实现。
4.污泥的减量：由于运行一段时间后，在反应器内已经积累了大量的污泥，这些污泥将会占据反应器的有效容积，限制进料量和产气量，因此，对污泥进行适当的减量是非常必要的。
5.增加进料循环比例：透过增加进料循环比例调节产气量。
综上所述，UASB生物制氢反应器的启动与运行参数是非常重要的，只有精心细心的操作和合理的调整，才能够保证反应器的正常运行和高效率生成氢气。当然，对于UASB反应器的启动和运行来说，现阶段对于