UASB厌氧反应器

UASB厌氧反应器

对于低浓度污水，主要用限制表面水力负荷来控制;对于中等浓度和高浓度污水，在高负荷下，单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指。但是直到现在内外所取得的成果表明，只要负荷率不过20kgCOD/m3.d，UASB高度尚未见到大于10m的报道，三代厌氧反应器除外。

污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤。所以在运行操作过程中，应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件，使污泥具良好的絮凝、沉淀性能，不对于分离器的工作是具重要意义，对于整个机物去除率更加关重要。

别要注意避免气泡进入沉淀区，要使固--液进入沉淀区之前就与气泡很好分离。在气--液表面上形成浮渣能迫使一些气泡进入沉淀区，所以在设计中必须事先就考虑到:

(1)采用适当的技术措施，尽可能避免浮渣的形成条件，防范浮渣层的形成;

(2)必须要冲散浮渣的设施或装置，在污泥反应区一旦出现浮渣的情况下，能够及时破坏浮渣层的形成，或能够及时排除浮渣。

如上所述，UASB中污水与污泥的混合是靠上升的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此，一般采用多特点进水，使进水均匀地分布在床断面上，其中的关键是要均匀--匀速、匀量。

UASB容积的计算一般按机物容积负荷或水力停留时间进行。设计时可通过试验决定参数或参考同类废水的设计和运行参数。

UASB的启动

1、污泥的驯化

UASB设备启动的难特点是获得大量沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。加以驯化，一般需要3-6个月，如果靠设备自身积累，投产期长可长达1-2年。实践表明，投加少量的载体，利于厌氧菌的附着，促进初期颗粒污泥的形成;比重大的絮状污泥比轻的易于颗粒化;比甲烷活性高的厌氧污泥可缩短启动期。

2、启动操作要特点

(1)应一次投加足够量的接种污泥;

(2)启动初期从污泥床流出的污泥可以不予回流，以使别轻的和细碎污泥跟悬浮物连续地从污泥床排出体外，使较重的活性污泥在床内积累，并促进其增殖逐步达到颗粒化;

(3)启动开始废水COD浓度较低时，未必就能让污泥颗粒化速度加快;

(4)初污泥负荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比较合适;

(5)污水中原来存在的和厌氧分解出来的多种挥发酸未能效分解之前，不应随意提高机容积负荷，这需要跟踪观察和水样化验;

(6)可降解的COD去除率达到70-80%左右时，可以逐步增加机容积负荷率;

(7)为促进污泥颗粒化，反应区内的小空塔速度不可低于1m/d，采用较高的表面水力负荷利于小颗粒污泥与污泥絮凝分开，使小颗粒污泥凝并为大颗粒。

UASB工艺的优缺特点

UASB的主要优点是:

1、UASB内污泥浓，平均污泥浓度为20-40gVSS/1;

2、机，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3.d左右;

3、混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也一定程度的搅动;

4、污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题;

5、UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。

主要缺特点是:

1、进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/l以下;

2、污泥床内短流现象，影响处理能力;

3、对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。

结语

UASB工艺近年来在内外发展很快，面很宽，在各个行业都，性规模不等。实践证明，它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既解决了环境污染问题，又能取得较好的效益，具广阔的空间。

UASB反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没附着的气体向反应器部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没附着的气体被收集到反应器部的三相分离器的集气室。

UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为终产物——沼气、水等机物

在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要以下几种：

① 解—发酵(酸化)细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种机酸，乙醇，糖类，氢和二氧化碳；

② 乙酸化细菌，它们将*步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳；

③ 产甲烷菌，它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷 。

反应器原理

UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力下沉降。沉淀斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

基本出要求:

(1)为污泥絮凝提供利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能;

(2)良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度;

(3)通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。

UASB内的流态和污泥分布

UASB内的流态相当复杂，反应区内的流态与产气量和反应区高度相关，一般来说，反应区下部污泥层内，由于产气的结果，部分断面通过的气量较多，形成一股上升的气流，带动部分混合液(指污泥与水)作向上运动。与此同时，这股气、水流周围的介质则向下运动，造成逆向混合，这种流态造成水的短流。在远离这股上升气、水流的地方容易形成死角。在这些死角处也具一定的产气量，形成污泥和水的缓慢而微弱的混合，所以说在污泥层内形成不同程度的混合区，这些混合区的大小与短流程度关。悬浮层内混合液，由于气体币的运动带动液体以较高速度上升和下降，形成较强的混合。在产气量较少的情况下，时污泥层与悬浮层明显的界线，而在产气量较多的情况下，这个界面不明显。关试验表明，在沉淀区内水流呈推流式，但沉淀区仍然还死区和混合区。

设置外部沉淀池的好处是:

(1)污泥回流可加速污泥的积累，缩短启动周期;

(2)去除悬浮物，改善出水水质;

(3)当偶尔发生大量漂泥时，提高了可见性，能够及时回收污泥保持工艺的稳定性;

(4)回流污泥可作进一步分解，可减少剩余污泥量。

UASB的设计

UASB的工艺设计主要是计算UASB的容积、产气量、剩余污泥量、营养需求的平衡量。

UASB的池形状圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3-8m，多用钢筋混凝土建造。当污水机物浓度比较高时，需要的沉淀区与反应区的容积比值小，反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水机物浓度低时，需要的沉淀面积大，为了反应区的一定高度，反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部的池形。

气液固三相分离器是UASB的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的，因此设计时应给予别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几特点要求:

1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀;

2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角;

3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽低缝的流速不大于2m/m2.h;

4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中;

5、应防止集气器内产生大量泡沫

UASB厌氧反应器

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