厭氧反應器內(nèi)顆粒污泥形成的過程稱之為顆粒污泥化，顆粒污泥化是大多數(shù)UASB反應器啟動的目標和啟動成功的標志。污泥的顆�；�可以使UASB反應器允許有更高的有機物容積負荷和水力負荷。

初次啟動是對一個新建的UASB系統(tǒng)以未馴化的非顆粒污泥接種，使反應器達到設計負荷和有機物去除效率的過程，通過這一過程伴隨著顆�；�的完成。厭氧微生物，特別是甲烷菌增值很慢，厭氧反應器的啟動需要較長的時間，這被認為是高速厭氧反應器的一個不足之處。但一旦啟動完成，在停止運行后的再次啟動可以迅速完成。

1、UASB反應器初次啟動的若干認識

關于厭氧污泥的顆�；�和UASB的初次啟動有很多深入的研究，表1是Hulshoff Pol和Lettinga對第一次啟動的若干要點總結。

2、接種

接種的過程是相當簡單的，由于水中的溶解氧會很快被種泥中的兼性厭氧菌消耗并形成嚴格的厭氧條件，所以啟動時不需要嚴格的厭氧條件。

當沒有現(xiàn)成的顆粒污泥時，應用最多的種泥是污水處理廠消化池的消化污泥。稠的消化污泥對于顆粒化的形成有利，從而可加快初次啟動的速度。除了消化污泥之外，可用作接種的物料很多，例如牛糞和各類糞肥，下水道污泥等。一些污水溝沉淀物和富微生物的河泥也可以被用于接種，但不應當有太多砂子。污泥的接種質量濃度至少不低于10kgVSS/m3反應器容積。接種污泥的填充量應不超過反應器容積的60％。

“載體物質”對啟動初期細胞聚集體系形成是有益的，但加入任何形式的填料是不需要的。這里的“載體物質”僅指細胞本身的菌膠團物質，因此這種載體物質會自然存在于各種種泥中。Hulshoff Pol在其博士論文中討論了少量Ca2+對初次啟動的作用，認為它對顆�；�的發(fā)展是有促進作用的，原因是Ca2+的沉淀會形成這種載體內(nèi)核。但Ca2+的添加也不是必須的。一旦顆粒污泥形成，部分破裂的顆粒污泥碎片會成為新生的顆粒污泥的載體。

當用非顆粒污泥接種時，則應當注意反應器的操作。如前所述，為避免絮狀污泥在反應器里大量生長從而妨礙顆粒污泥的形成，必須將絮狀污泥和分散的細小污泥由反應器“洗出”，這是反應器完成顆�；�的先決條件。但是洗出應當是緩慢的逐步進行的過程，過度的洗出會使反應器內(nèi)污泥量減少太多而導致啟動失敗。表2為不同溫度下操作6m高的生產(chǎn)性UASB反應器所得到的污泥停留時間范圍。

3、啟動的階段

一般把UASB的初次啟動和顆粒化過程分為三個階段，分別為啟動與提高污泥活性階段、形成顆粒污泥階段、逐漸形成顆粒污泥床階段。

1. 階段1

啟動的初始階段。這一階段是指反應器負荷低于2kgCOD/(m3 d)的階段。這一階段反應器由0.5～1.5 kgCOD/(m3 d)或污泥負荷0.05～0.1 kgCOD/(kgVSS d)開始。這一階段洗出的污泥僅限于種泥中非常細小的分散污泥，洗出的原因主要是水的上流速度和逐漸產(chǎn)生的少量沼氣。

2. 階段2

反應器負荷上升至2～5 kgCOD/(m3 d)的啟動階段。在這一階段污泥的洗出量增大，其中大多為絮狀的污泥。洗出的原因是產(chǎn)氣和上流速度的增加引起的污泥床的膨脹。大量污泥洗出的結果是在留下的污泥中開始產(chǎn)生顆粒狀污泥。一般在從開始啟動到40d左右，可以在反應器底部觀察到顆粒污泥。在這一階段污泥負荷的增加較快，這是因為污泥對廢水的馴化過程基本完成，污泥的活性增加。這一階段末期，污泥的洗出由于顆粒污泥的形成而減少，顆粒污泥的良好沉淀性能使其保留在反應器內(nèi)。這一階段里，反應器內(nèi)的污泥濃度由于絮狀污泥的洗出降低到最低的程度。而實際上，在反應器里對較重的顆粒污泥和分散的、絮狀的污泥進行了選擇。

3. 階段3

這一階段指反應器負荷超過5 kgCOD/(m3 d)。在這一階段里，絮狀污泥變得迅速減少，而顆粒污泥加速形成，直到反應器內(nèi)不再有絮狀污泥存在。在這一階段反應器負荷可以增加到很高，當反應器大部分被顆粒污泥充滿時，其最大負荷可以超過50 kgCOD/(m3 d)。

4、啟動前應了解的廢水特征

廢水特征對厭氧反應器的操作有重要影響。因此必須對廢水特征有明確了解。工業(yè)廢水的種類時非常多的。即使同一類工業(yè)廢水，其性質也會因其工藝的不同區(qū)別很大。因此對一種廢水在啟動前，首先了解廢水特征。

1.首先要知道廢水的有機物濃度

過低濃度的廢水可能并不適合于傳統(tǒng)的UASB的應用。Lettinga等人曾認為低于100mgCOD/L的廢水不宜于使用UASB，或者說在此濃度下UASB的使用不能充分表現(xiàn)其優(yōu)越性。近年來由于EGSB反應器的發(fā)展和UASB上流速度的有效提高，因此又提出了低于100mgCOD/L的廢水不宜于使用UASB的說法。而在較高的濃度下廢水則可能需要稀釋回流。

2.廢水的厭氧可降解性

由廢水的可降解性可以預測出UASB反應器出水的質量或COD的去除效率。

3.廢水的pH值緩沖能力

堿度是衡量緩沖能力的一個參數(shù)，對堿度特別小的廢水，可以加入Na2CO3提高其堿度，具體看前面所述。另一個實用的檢查廢水緩沖能力的方法是向廢水中加入相當于COD濃度40％的乙酸（COD濃度計），假如廢水pH值仍然維持6.5以上，則其緩沖能力是沒有問題的。假如pH值在加乙酸后低于6.5，則說明廢水的緩沖能力不是非常強，在操作中應小心控制，后一種情況下，在廢水處理中產(chǎn)生的NH3也能提高其緩沖能力。

4.廢水中維持細菌生長必需的營養(yǎng)

厭氧菌需要的營養(yǎng)較少，粗略地講，N和P的需求大約為COD：N：P≈（350～500）：5：1。但由于發(fā)酵產(chǎn)酸菌的生長速率大大高于產(chǎn)甲烷菌，因此，較為精確的估算應當是CODBD：N：P：S約為（50/Y）：5：1：1。其中Y為細胞產(chǎn)率，對于發(fā)酵產(chǎn)酸菌，Y＝0.15；對于甲烷菌，Y＝0.03。典型地，對完全未酸化的廢水，取Y＝0.15；對于一個完全酸化的廢水，取Y＝0.03。此外，甲烷菌細胞組成中有較高濃度的鐵、鎳和鈷。在以冷凝液為主的廢水中，有時在例如玉米、土豆加工廢水中，這些元素可能非常少，在此情況下應當加入這些微量元素，有時也增加鋅和鉬。

5.廢水中懸浮物的含量

廢水中懸浮物的含量如果太高，則可能不大適宜于UASB處理。當廢水懸浮物質量濃度超過3000mg/L，并且它們不能生物降解而且能滯留在反應器內(nèi)，就會引起較大麻煩。但如果這些懸浮物能夠生物降解，或者它們不在反應器內(nèi)滯留，則不會引起任何問題。懸浮物能否在反應器內(nèi)滯留取決于懸浮物和污泥的顆粒大小與密度，當反應器形成顆粒污泥，在懸浮物不容易停留在反應器內(nèi)。對于可以降解的懸浮物，應當知道它降解的速率以便計算懸浮物在反應器里的保留量。

6.了解廢水中是否含有有毒化合物和在厭氧過程中轉化為有毒化合物

一般情況下，應當了解總氮（凱氏氮）和氨氮、硫酸鹽和亞硫酸鹽的濃度，并要了解在廢水產(chǎn)生的工廠里是否使用了殺菌劑、消毒劑等。

5、初次啟動的一些要點

UASB的反應器啟動的過程實質上是對菌種的馴化、選擇、增殖的過程。因此在啟動階段應有一定的目標和遵循某些基本規(guī)則。

初次啟動是一個需要熟練技藝和經(jīng)驗的過程，盡管許多人已成功完成過各類UASB的啟動，但不同規(guī)模、不同設計和處理不同廢水的UASB的啟動模式和啟動花費的時間有時相當不同，因此從根本上了解啟動的一些要點比一個啟動模式更有用。下面將敘述一下一般承認的要點和注意事項。

1.對啟動初期的目標應明確

在UASB的啟動初期，特別是第一階段，不能夠片面追求反應器的處理效率、產(chǎn)氣率的改進和出水的質量等。因為初期的目標是反應器逐漸進入“工作”狀態(tài)，從微生物角度看，它實質上是使菌種由休眠狀態(tài)恢復及活化的過程，在這一過程中，理所當然有一個停滯期存在。當菌種從休眠中恢復到營養(yǎng)細胞的狀態(tài)后，它們還要經(jīng)歷對廢水性質的適應。在整個顆�；�過程中，選擇、馴化、增殖過程都在進行，而原種泥中可能濃度較低的甲烷菌增長速度相對于產(chǎn)酸菌要慢得多。因此在顆粒污泥出現(xiàn)前的這一階段可能相對較長，這一階段里不可能有較大的反應器負荷。

2.進液的濃度

廢水質量濃度低于5000mgCOD/L時，一般不需要稀釋可直接進液，除非廢水中含高濃度的有毒物質。當廢水濃度過高時，最好將廢水稀釋到大約5000mgCOD/L。在沒有低濃度的其它稀釋水時，可以簡單地采用反應器出水的循環(huán)。但出水循環(huán)在啟動階段也應謹慎從事，因為啟動階段的出水有時仍會有相當濃度的未降解的COD，以這種出水不能有效稀釋進水有時反而會引起過負荷。在這種情況下如果負荷的因素更重要時，則不必采用出水的循環(huán)。當采用出水循環(huán)時，可以參照表3給出的要點。

3.負荷增加的操作方法

啟動的最初負荷可以從0.5～1 kgCOD/(m3 d)開始，當可生物降解的COD去除率達到80％后再逐步增大負荷。

為保險起見，反應器開始負荷不應太高，只要容積負荷略高于0.2 kgCOD/(m3 d)即可，水力時間大于24h。反應器開始操作，在最低的負荷下連續(xù)運轉直到有氣體產(chǎn)生，5d后，檢查產(chǎn)氣是否達到略高于0.1m3/(m3 d)。如果5d后反應器的產(chǎn)氣量仍未達到這一數(shù)值，可以停止進液3d后再恢復進液，直到產(chǎn)氣量增加。如果產(chǎn)氣量已達到0.1m3/(m3 d)，則下一步是檢查出水的VFA（揮發(fā)性脂肪酸）濃度了。出水VFA 濃度是非常重要的參數(shù)，出水VFA濃度過高，意味著甲烷菌活力還不夠高或環(huán)境因素使甲烷菌活力下降而導致VFA利用不充分。啟動階段，當環(huán)境因素例如pH值、溫度等正常時，出水VFA過高則表明反應器負荷相對于當時的菌種活力偏高。出水VFA若高于8mmol/L，則應當停止進液，直到反應器內(nèi)VFA低于3mmol/L后，再繼續(xù)以原濃度、原負荷進液。如果出水VFA低于3mmol/L，說明反應器運行狀態(tài)良好，反應器可以以原負荷繼續(xù)運行。這一階段需要運行很長時間而不改變負荷，運行時間可能有1個月之久。由于上流速度和產(chǎn)氣量很小，基本上沒有污泥洗出。出水VFA需至少每兩天測一次，直到連續(xù)進液多日，出水VFA始終保持在3mmol/L以下后，再采用增加負荷的措施。

增加負荷可以通過增大進液量或者降低進液稀釋比的方法進行。負荷每次可增加30％。如果廢水經(jīng)過很大程度的稀釋，則可以把稀釋比降低30％，仍維持HRT不變，則負荷也就增加了30％。負荷的增加必須使出水VFA比原先略有上升，當出水VFA高于8mmol/L，此時不停止進液但要觀察反應器內(nèi)pH值的變化防止“酸化”的發(fā)生。增大負荷后的短時間內(nèi)，產(chǎn)氣量也有可能降低，這是應為細小的甲烷菌微粒被洗出。幾天后產(chǎn)氣量會重新上升，出水VFA濃度也會下降。但是如果出水VFA增大到15 mmol/L，則必須把負荷降至原來的水平，并保證反應器內(nèi)pH值不低于6.5，萬一pH值下降至6.5以下，有必要加入堿調(diào)節(jié)pH值。待一切恢復正常后，可以把負荷提高的幅度降至20％。

以上負荷增加的步驟可以重復進行直到負荷達到2.0 kgCOD/(m3 d)，也就是說，負荷增大的步驟可能重復8～10次。每次操作所需要時間可能長短不一，有時可能長達兩周，有時僅有幾天。

當負荷達2.0 kgCOD/(m3 d)以上時，每次負荷可增加20％，增加負荷的時機（出水VFA濃度小于3mmol/L）及方式如前所述。負荷達到5.0 kgCOD/(m3 d)后，除了依照前面所述的方法操作外，也應當每周再檢查一次反應器中污泥的活性和污泥沿反應器高度的濃度變化。顆�；�很可能在負荷達到5.0 kgCOD/(m3 d)前后很快形成，其中反應器的負荷可以較快地增加。表4給出了一些促進顆�；�形成的操作要點。