EGSB 厌氧颗粒污泥膨胀床：上升流速、容积负荷与启动控制

一、这是一份"指导性标准"，且只管工业有机废水

HJ 2023-2012《厌氧颗粒污泥膨胀床反应器废水处理工程技术规范》由原环境保护部 2012 年 12 月 24 日批准、2013 年 3 月 1 日实施，前言写明本标准为指导性标准、首次发布。第 1 章把适用范围限定为"采用 EGSB 反应器处理工业有机废水工程的设计、建设与运行管理"，并注明内循环厌氧反应器和厌氧流化床反应器的设计、运行可参考本标准。这一点很重要：市政污水、低浓度污水不在其适用范围内。

3.1 条的定义揭示了 EGSB 与普通 UASB 的本质差别——"通过回流和结构设计使废水在反应器内具有较高上升流速，反应器内部颗粒污泥处于膨胀状态的厌氧反应器"。换句话说，膨胀状态不是自然形成的，是设计出来的。

二、进水条件：八条阈值构成准入清单

4.2.2 条给出 EGSB 反应器进水应符合的条件，可以当作一张准入清单来用：

• pH 值宜为 6.0~8.0；
• 温度：常温厌氧宜 20~25 ℃，中温厌氧宜 35~40 ℃，高温厌氧宜 50~55 ℃；
• 营养组合比 COD:N:P 宜为 100~500:5:1；
• 悬浮物含量宜小于 2000 mg/L；
• 氨氮浓度宜小于 2000 mg/L；
• 硫酸盐浓度应小于 1000 mg/L，且 COD/SO₄²⁻ 比值应大于 10；
• COD 浓度宜大于 1000 mg/L；
• 严格控制重金属、氰化物、酚类等物质进入厌氧反应器的浓度。

4.2.3 条给了一个工程上很实用的降压手段：宜通过适当提高出水外回流比，降低进水中有毒物质（重金属、氰化物、酚类等）的浓度，减轻或消除其毒害作用。表 1 给出去除率预期：易降解废水（B/C 大于 0.3）COD 70%~90%、BOD₅ 60%~80%、SS 30%~50%；难降解废水（B/C 小于 0.1）COD 50%~70%、BOD₅ 40%~60%、SS 20%~40%。

三、主体设计的五个关键数

6.3.2.1 条给出容积公式 V = Q·S₀/(1000·NV)。6.3.2.2 条规定容积负荷应通过试验或参照类似工程确定，缺少资料时参考附录 A，EGSB 容积负荷范围宜为 10~30 kgCOD/(m³·d)。作为对照，同一时期发布的 HJ 2013-2012（UASB）在 6.3.1.4 条给出的有效水深是 5~8 m、6.3.1.5 条给出的上升流速宜小于 0.8 m/h，可见两者的量级差异。

EGSB 自身的几何参数为：

• 6.3.2.4 条：有效水深宜为 15~24 m；
• 6.3.2.5 条：反应器内废水上升流速宜为 3~7 m/h；
• 6.3.2.6 条：宜为圆柱状塔形，高径比宜为 3~8；
• 6.3.2.3 条：反应器个数不宜少于两个，并按并联设计，便于污泥培养和启动。

6.3.6.2 条把上升流速与回流直接挂钩：外循环与内循环均由水泵加压实现，回流比根据上升流速确定，上升流速 ν = (Q + Q回)/A。这条公式是 EGSB 与 UASB 最实质的设计差别——UASB 通常不需要专门的强制回流泵。6.3.6.4 条要求外循环、内循环进水点宜设在原水进水管道上，与原水混合后一起进入反应器。

四、布水、三相分离与出水

6.3.3.2 条（一管多孔式）：孔口流速应大于 2 m/s，穿孔管直径应大于 100 mm，配水管中心距反应器池底宜保持 150~250 mm。6.3.3.3 条（多管布水）：每个进水口负责的布水面积宜为 2~4 m²。

6.3.4.2 条：整体式三相分离器斜板倾角 α 为 55°~60°；分体式三相分离器反射板与隙缝之间的遮盖 Z₁ 宜为 100~200 mm，层与层之间间距 Z₂ 宜为 100~200 mm。6.3.4.4 条：采用双级三相分离器时，下级宜设在反应器中部、覆盖面积宜为 50%~70%，上级设在反应器上部。6.3.5.3 与 6.3.5.4 条：集水槽三角堰堰上水头应大于 25 mm，水位宜在堰齿 1/2 处，出水堰口负荷宜小于 1.7 L/(s·m)。

6.3.7.1 条给出污泥产率 0.05~0.10 kgVSS/kgCOD，排泥频率宜根据污泥浓度分布曲线确定，并要求在不同高度设置取样口；6.3.7.3 条要求排泥管管径大于 150 mm，底部排泥管可兼作放空管。

五、沼气侧的三条量化规则

6.5.1 条：沼气产量按产率计算，沼气产率一般为 0.45~0.50 Nm³/kgCOD。6.5.5 条给出储气柜容积规则：沼气用于民用炊事时按日产气量的 50%~60% 计算；用于锅炉、发电和部分民用时，应根据供应平衡曲线确定，无平衡曲线时容积应不低于日产气量的 10%。6.5.8 条给出利用方式的分界：沼气日产量低于 1300 m³ 宜作为炊事、采暖或厌氧换热热源，高于 1300 m³ 宜进行发电利用或作为上述热源。

六、启动：八条操作条款

第 10.2 节把启动写成一套可执行的动作，这也是本规范最有工程价值的部分：

• 10.2.2 条：应采用颗粒污泥接种，接种量宜为 10~20 kgVSS/m³，宜优先选用与拟处理废水种类一致的颗粒污泥；
• 10.2.3 条：颗粒污泥应大小均匀，粒径 0.5~3.0 mm，颗粒沉速 20~100 m/h，具有较高机械强度；
• 10.2.4 条：颗粒污泥宜在 4 ℃左右、含营养液的密封装置中储存，并尽量缩短保存时间；
• 10.2.5 条：启动负荷应小于 2 kgCOD/(m³·d)，上升流速小于 0.5 m/h（UASB 规范对应值为启动负荷小于 1 kgCODCr/(m³·d)、上升流速小于 0.2 m/h）；
• 10.2.6 条：应逐步升温，以每日升温 2 ℃ 为宜；
• 10.2.7 条：投加后缓慢增加循环流量，出水悬浮物增加过快时应适当降低循环流量；
• 10.2.8 条：出水 COD 去除率稳定、或出水挥发酸浓度低于 200~300 mg/L 后，可逐步提高容积负荷，提高幅度宜控制在设计负荷的 20%~30%；
• 10.3.1 条：运行期碱度（以 CaCO₃ 计）应高于 2000 mg/L，挥发性脂肪酸宜控制在 200 mg/L 以内。

10.3.2 条设定了停运红线：pH 降至 6.0 以下时，宜停止运行装置、检查原因，并加入碳酸氢钠等碱性物质。10.3.3 条要求反应区污泥浓度不宜低于 30 kgVSS/m³；10.3.4 条要求污泥层维持在三相分离器下 0.5~1.5 m。

七、附录 A 的工程统计：负荷取值范围的真实分布

附录 A（资料性附录）统计了实际工程的设计负荷，可直接用于比选：化工平均 12.0（最高 25.8、最低 5.3，14 家）；啤酒厂平均 16.6（30.2/13.0，12 家）；甜菜糖等平均 20.0（22.8/18.7，3 家）；酵母业与玉米加工平均 23.9（29.0/14.6，3 家）；柠檬酸与蔬菜加工平均 18.0（25.1/12.0，6 家）；食品加工平均 14.2（18.9/10.0，7 家）；制药厂平均 16.2（22.5/12.0，8 家）；淀粉和乙醇、调味品平均 15.0（25.0/9.0，16 家）。

把这些平均值与 6.3.2.2 条的 10~30 kgCOD/(m³·d) 对照，可以看出：绝大多数行业的平均值落在 12~24 之间，30 的上限只在个别高浓度易降解废水中出现。设计时把负荷直接取 25~30，是 EGSB 工程最常见的冒进点。

八、需要由试验确定的参数

规范明确要求由试验或类似工程确定的，首推容积负荷（6.3.2.2 条）；其次是循环回流比，规范只规定由上升流速反算、未给推荐区间；第三是升温后的具体运行温度与加热量，6.2.7 条只要求换热面积按热平衡计算并留 10%~20% 余量；第四是消毒与除臭等二次污染控制的具体工艺参数，规范只做原则性要求。

一句话总结 EGSB 的设计主线：用 15~24 m 的有效水深换取出水回流的空间，用 3~7 m/h 的上升流速换取颗粒污泥的膨胀与传质，再用低于 2 kgCOD/(m³·d) 的启动负荷和每日 2 ℃ 的升温节奏把这套高负荷系统安全地开起来。