UASB厭氧反應器

對于低濃度污水，主要用限制表面水力負荷來控制;對于中等濃度和高濃度污水，在高負荷下，單位橫截面上釋放的氣體體積可能成為一個臨界指。但是直到現(xiàn)在內(nèi)外所取得的成果表明，只要負荷率不過20kgCOD/m3.d，UASB高度尚未見到大于10m的報道，三代厭氧反應器除外。

污泥與液體的分離基于污泥絮凝、沉淀和過濾。所以在運行操作過程中，應該盡可能創(chuàng)造污泥能夠形成絮凝沉降的水力條件，使污泥具良好的絮凝、沉淀性能，不對于分離器的工作是具重要意義，對于整個機物去除率更加關重要。

別要注意避免氣泡進入沉淀區(qū)，要使固--液進入沉淀區(qū)之前就與氣泡很好分離。在氣--液表面上形成浮渣能迫使一些氣泡進入沉淀區(qū)，所以在設計中必須事先就考慮到:

(1)采用適當?shù)募夹g措施，盡可能避免浮渣的形成條件，防范浮渣層的形成;

(2)必須要沖散浮渣的設施或裝置，在污泥反應區(qū)一旦出現(xiàn)浮渣的情況下，能夠及時破壞浮渣層的形成，或能夠及時排除浮渣。

如上所述，UASB中污水與污泥的混合是靠上升的水流和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣泡來完成的。因此，一般采用多特點進水，使進水均勻地分布在床斷面上，其中的關鍵是要均勻--勻速、勻量。

UASB容積的計算一般按機物容積負荷或水力停留時間進行。設計時可通過試驗決定參數(shù)或參考同類廢水的設計和運行參數(shù)。

UASB的啟動

1、污泥的馴化

UASB設備啟動的難特點是獲得大量沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。加以馴化，一般需要3-6個月，如果靠設備自身積累，投產(chǎn)期長可長達1-2年。實踐表明，投加少量的載體，利于厭氧菌的附著，促進初期顆粒污泥的形成;比重大的絮狀污泥比輕的易于顆粒化;比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。

2、啟動操作要特點

(1)應一次投加足夠量的接種污泥;

(2)啟動初期從污泥床流出的污泥可以不予回流，以使別輕的和細碎污泥跟懸浮物連續(xù)地從污泥床排出體外，使較重的活性污泥在床內(nèi)積累，并促進其增殖逐步達到顆粒化;

(3)啟動開始廢水COD濃度較低時，未必就能讓污泥顆粒化速度加快;

(4)初污泥負荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比較合適;

(5)污水中原來存在的和厭氧分解出來的多種揮發(fā)酸未能效分解之前，不應隨意提高機容積負荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗;

(6)可降解的COD去除率達到70-80%左右時，可以逐步增加機容積負荷率;

(7)為促進污泥顆粒化，反應區(qū)內(nèi)的小空塔速度不可低于1m/d，采用較高的表面水力負荷利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開，使小顆粒污泥凝并為大顆粒。

UASB工藝的優(yōu)缺特點

UASB的主要優(yōu)點是:

1、UASB內(nèi)污泥濃，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;

2、機，水力停留時間短，采用中溫發(fā)酵時，容積負荷一般為10kgCOD/m3.d左右;

3、混合攪拌設備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對下部的污泥層也一定程度的攪動;

4、污泥床不填載體，節(jié)省造價及避免因填料發(fā)生堵賽問題;

5、UASB內(nèi)設三相分離器，通常不設沉淀池，被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應區(qū)內(nèi)，通常可以不設污泥回流設備。

主要缺特點是:

1、進水中懸浮物需要適當控制，不宜過高，一般控制在100mg/l以下;

2、污泥床內(nèi)短流現(xiàn)象，影響處理能力;

3、對水質(zhì)和負荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。

結語

UASB工藝近年來在內(nèi)外發(fā)展很快，面很寬，在各個行業(yè)都，性規(guī)模不等。實踐證明，它是污水實現(xiàn)資源化的一種技術成熟可行的污水處理工藝，既解決了環(huán)境污染問題，又能取得較好的效益，具廣闊的空間。

UASB反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內(nèi)部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的氣體向反應器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器氣體發(fā)射器的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的氣體被收集到反應器部的三相分離器的集氣室。

UASB反應器中的厭氧反應過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉化過程而將底物轉化為終產(chǎn)物——沼氣、水等機物

在厭氧消化反應過程中參與反應的厭氧微生物主要以下幾種：

① 解—發(fā)酵(酸化)細菌，它們將復雜結構的底物水解發(fā)酵成各種機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

② 乙酸化細菌，它們將*步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉化為氫、乙酸和二氧化碳；

③ 產(chǎn)甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉化為甲烷 。

反應器原理

UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力下沉降。沉淀斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內(nèi)，使反應區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

基本出要求:

(1)為污泥絮凝提供利的物理、化學和力學條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能;

(2)良好的污泥床常可形成一種相當穩(wěn)定的生物相，保持定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強的擾動力，較大的絮體具良好的沉淀性能，從而提高設備內(nèi)的污泥濃度;

(3)通過在污泥床設備內(nèi)設置一個沉淀區(qū)，使污泥細顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。

UASB內(nèi)的流態(tài)和污泥分布

UASB內(nèi)的流態(tài)相當復雜，反應區(qū)內(nèi)的流態(tài)與產(chǎn)氣量和反應區(qū)高度相關，一般來說，反應區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)氣的結果，部分斷面通過的氣量較多，形成一股上升的氣流，帶動部分混合液(指污泥與水)作向上運動。與此同時，這股氣、水流周圍的介質(zhì)則向下運動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠離這股上升氣、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具一定的產(chǎn)氣量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內(nèi)形成不同程度的混合區(qū)，這些混合區(qū)的大小與短流程度關。懸浮層內(nèi)混合液，由于氣體幣的運動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強的混合。在產(chǎn)氣量較少的情況下，時污泥層與懸浮層明顯的界線，而在產(chǎn)氣量較多的情況下，這個界面不明顯。關試驗表明，在沉淀區(qū)內(nèi)水流呈推流式，但沉淀區(qū)仍然還死區(qū)和混合區(qū)。

設置外部沉淀池的好處是:

(1)污泥回流可加速污泥的積累，縮短啟動周期;

(2)去除懸浮物，改善出水水質(zhì);

(3)當偶爾發(fā)生大量漂泥時，提高了可見性，能夠及時回收污泥保持工藝的穩(wěn)定性;

(4)回流污泥可作進一步分解，可減少剩余污泥量。

UASB的設計

UASB的工藝設計主要是計算UASB的容積、產(chǎn)氣量、剩余污泥量、營養(yǎng)需求的平衡量。

UASB的池形狀圓形、方形、矩形。污泥床高度一般為3-8m，多用鋼筋混凝土建造。當污水機物濃度比較高時，需要的沉淀區(qū)與反應區(qū)的容積比值小，反應區(qū)的面積可采用與沉淀區(qū)相同的面積和池形。當污水機物濃度低時，需要的沉淀面積大，為了反應區(qū)的一定高度，反應區(qū)的面積不能太大時，則可采用反應區(qū)的面積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部面積大于下部的池形。

氣液固三相分離器是UASB的重要組成部分，它對污泥床的正常運行和獲良好的出水水質(zhì)起十分重要的，因此設計時應給予別的重視。根據(jù)經(jīng)驗，三相分離器應滿足以下幾特點要求:

1、混和液進入沉淀區(qū)之關，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進入沉淀區(qū)影響沉淀;

2、沉淀器斜壁角度約可大于45度角;

3、沉淀區(qū)的表面水力負荷應在0.7m3/m2.h以下，進入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽低縫的流速不大于2m/m2.h;

4、處于集氣器的液一氣界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中;

5、應防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫

UASB厭氧反應器

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