長沙市UASB厭氧反應器

UASB內的流態相當復雜，反應區內的流態與產氣量和反應區高度相關，一般來說，反應區下部污泥層內，由于產氣的結果，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、水流周圍的介質則向下運動，造成逆向混合，這種流態造成水的短流。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，所以說在污泥層內形成不同程度的混合區，這些混合區的大小與短流程度關。

UASB內污泥濃度與設備的機負荷率關。是處理制糖廢水試驗時，UASB內污泥分布與負荷的關系。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說明接近完混合型流態，反應區內污泥的頒，當機負荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗表明，污水通過底部0.4-0.6m的高度，已90%的機物被轉化。由此可見厭氧污泥具高的活性，改變了以來認為厭氧處理過程進行緩慢的概念。在厭氧污泥中，積累大量高活性的厭氧污泥是這種設備具巨大處理能力的主要原因，而這又歸于污泥具良好的沉淀性能。

UASB具高的容積機負荷率，其主要原因是設備內，別是污泥層內保大量的厭氧污泥。工藝的穩定性和性很大程度上取決于生成具優良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應區內的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現污泥上浮流失，使UASB不能在較高的負荷下穩定運行。

UASB的設計

UASB的工藝設計主要是計算UASB的容積、產氣量、剩余污泥量、營養需求的平衡量。

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，需要的沉淀區與反應區的容積比值小，反應區的面積可采用與沉淀區相同的面積和池形。當污水機物濃度低時，需要的沉淀面積大，為了反應區的一定高度，反應區的面積不能太大時，則可采用反應區的面積小于沉淀區，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起十分重要的，因此設計時應給予別的重視。根據經驗，三相分離器應滿足以下幾特點要求:

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

2、沉淀器斜壁角度約可大于45度角;

3、沉淀區的表面水力負荷應在0.7m3/m2.h以下，進入沉淀區前，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、應防止集氣器內產生大量泡沫。

2、3兩個條件可以通過適當選擇沉淀器的深度-面積比來加以滿足。

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。但是直到現在內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，要使固--液進入沉淀區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，所以在設計中必須事先就考慮到:

(1)采用適當的技術措施，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，在污泥反應區一旦出現浮渣的情況下，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酵過程中產生的氣泡來完成的。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或參考同類廢水的設計和運行參數。

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地從污泥床排出體外，使較重的活性污泥在床內積累，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，反應區內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工藝的優缺特點

UASB的主要優點是:

1、UASB內污泥濃，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;

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

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

4、污泥床不填載體，節省造價及避免因填料發生堵賽問題;

5、UASB內設三相分離器，通常不設沉淀池，被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內，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、污泥床內短流現象，影響處理能力;

3、對水質和負荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。

UASB工藝近年來在內外發展很快，面很寬，在各個行業都，性規模不等。實踐證明，它是污水實現資源化的一種技術成熟可行的污水處理工藝，既解決了環境污染問題，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。厭氧反應發生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內部的循環，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，產乙酸和產甲烷等。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—發酵(酸化)細菌，它們將復雜結構的底物水解發酵成各種機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

② 乙酸化細菌，它們將*步水解發酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳；

③ 產甲烷菌，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 。

長沙市UASB厭氧反應器

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