UASB厭氧反應(yīng)器

UASB厭氧反應(yīng)器既適用于進(jìn)水BOD上限濃度可達(dá)數(shù)萬mg/l高濃度有機(jī)廢水，也適用于普通的城市生活污水等，也稱為uasb厭氧塔。其主要工作原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎(chǔ)上，結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污泥沉淀系統(tǒng)使氣、液、固三相得到分離。

一、設(shè)備構(gòu)造   

UASB厭氧反應(yīng)器是由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。

UASB厭氧反應(yīng)器在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)留存大量厭氧污泥，具有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(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，把它化為沼氣。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氣泡，污泥和水一起上升進(jìn)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(jìn)入氣室，集中在氣室，沼氣用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進(jìn)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，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)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。

UASB反應(yīng)器的基本特征是不用吸附載體，就能形成沉降性能良好的粒狀污泥，保持反應(yīng)器內(nèi)高濃度的微生物，因而可以承受較高的COD負(fù)荷(可高達(dá)30~50kgCOD/(m3·d)以上)，COD去除率可達(dá)90%以上。而好氧生物處理中，的好氧純生物流化床。深井曝氣等工藝COD負(fù)荷也只有10kgCOD/(m3·d)左右，COD去除率為70%~80%。

二、UASB厭氧反應(yīng)器特點

與其他厭氧生物反應(yīng)器相比，UASB的特點如下。

1、構(gòu)造簡單巧妙：

沉淀區(qū)設(shè)在反應(yīng)器的頂部，廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入，向上流過污泥床區(qū)與大量的厭氧細(xì)菌接觸，廢水中的有機(jī)物被厭氧菌分解成沼氣(主要成分為CH4和CO2)，廢水在升流的過程中夾帶著沼氣和厭氧菌固體物。沼氣在氣室區(qū)進(jìn)行固液分離，處理過的凈化水由反應(yīng)器頂部排走，廢水完成了處理的全過程。沉淀區(qū)的大部分污泥可返回污泥床區(qū)，可使反應(yīng)器內(nèi)保持足夠的生物量。由此可知，整個上半時集生物反應(yīng)與沉淀于一體，反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)機(jī)械攪拌，不裝填料，構(gòu)造較為簡單，運行管理方便。

2、反應(yīng)器內(nèi)可培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥：

UASB反應(yīng)器在處理大多數(shù)有機(jī)廢水時，只要操作方法正確，一般均可在反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥，厭氧顆粒污泥的特性是有很高的去除有機(jī)物活性，密度比絮體污泥大，具有良好的沉淀性能，時反應(yīng)器內(nèi)可維持很高的生物量。

3、實現(xiàn)了污泥泥齡(SRT)與水力停留時間(HRT)的分離：

由于在反應(yīng)器內(nèi)能維持很高的生物量，污泥泥齡很長，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的HRT較短，時SRT大于HRT，因而反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷率和很好的運行穩(wěn)定性，這是現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器與傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器的區(qū)別。

4、UASB反應(yīng)器對各類廢水有很大的適應(yīng)性：

UASB反應(yīng)器不僅可以出來高濃度有機(jī)廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等生產(chǎn)廢水，也可以出來中等濃度有機(jī)廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等生產(chǎn)廢水，并且可以出來低濃度有機(jī)廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應(yīng)器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下運行，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定運行。除了含有有毒有害物質(zhì)的有機(jī)廢水外，UASB反應(yīng)器幾乎可適應(yīng)不同行業(yè)排出的各類有機(jī)廢水。

5、能耗低，產(chǎn)泥量少：

由于UASB反應(yīng)器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現(xiàn)高效能的同時，達(dá)到了低能耗，并可提供大量的生物能沼氣，因此，UASB反應(yīng)器是一種產(chǎn)能型的廢水處理設(shè)備。由于SRT很長，不僅產(chǎn)生的污泥時穩(wěn)定的，而且產(chǎn)泥量很少，從而降低了污泥處理費用。

6、不能去除廢水中的氮和磷：

UASB反應(yīng)器與其他厭氧處理設(shè)備一樣，其不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應(yīng)的本質(zhì)決定的。在處理高、中等濃度廢水時，采用厭氧-好氧串聯(lián)工藝，即用UASB反應(yīng)器去除廢水中大部分含碳有機(jī)物作為預(yù)處理，而采用好氧處理設(shè)備去除殘余的含碳有機(jī)物和氮、磷等物質(zhì)，這是的廢水處理工藝選擇，具有很大的節(jié)能意義，并可以大大節(jié)省基建投資，降低運行成本。因而，有著很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

三、關(guān)于三相分離器    

在UASB反應(yīng)器中的三相分離器(GLS)是UASB反應(yīng)器特點和最重要的裝置。它同時具有兩個功能：

1、能收集從分離器下的反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣；

2、使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。

對上述兩種功能均要求三相分離器的設(shè)計避免沼氣氣泡上升到沉淀區(qū)，如其上升到表面將引起出水混濁、降低沉淀效率，并且損失了所產(chǎn)生的沼氣。設(shè)計三相分離器的原則是：

1、間隙和出水面的截而積比影響到進(jìn)入沉淀區(qū)和保持在污泥相中的絮體的沉淀速度。

2、分離器相對于出水液面的位置確定反應(yīng)區(qū)(下部)和沉淀區(qū)(上部)的比例。在多數(shù)UASB反應(yīng)器中內(nèi)部沉淀區(qū)是總體積的15％—20％。

3、三相分離器的傾角這個角度要使固體可滑回到反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，在實際中是在45～60℃之間。這個角度也確定了三相分離器的高度，從而確定了所需的材料。

4、分離器下氣液界面的面積確定了沼氣的釋放速率。適當(dāng)?shù)尼尫怕蚀蠹s是1～3m3/（m2·h）。速率低有形成浮渣層的趨勢，非常高導(dǎo)致形成氣沫層，兩者都導(dǎo)致堵塞釋放管。

對于低濃度污水處，當(dāng)水力負(fù)荷是限制性設(shè)計參數(shù)時，在三相分離器縫隙處保持大的過流面積，使得的上升流速在這一過水?dāng)嗝嫔媳M可能的低是十分重要的。原則上只有出水截面的面積(而不是縫隙面積)才是決定保持在反應(yīng)器中最小沉速絮體的關(guān)鍵。

四、進(jìn)水和配水系統(tǒng)的要求    

進(jìn)水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的功能，為了保證這兩個功能的實現(xiàn)，需要滿足如下原則：

1、進(jìn)水裝置的設(shè)計使分配到各點的流量相同，確保單位面積的進(jìn)水量基本相同，防止發(fā)生短路等現(xiàn)象；

2、很容易觀察進(jìn)水管的堵塞，當(dāng)堵塞發(fā)現(xiàn)后、必須很容易被清除。

3、應(yīng)盡可能的(雖然不是必須的)滿足污泥床水力攪拌的需要，保證進(jìn)水有機(jī)物與污泥迅速混合，防止局部產(chǎn)生酸化現(xiàn)象。

為確保進(jìn)水等量地分布在池底，每個進(jìn)水管僅與—個進(jìn)水點相連接是狀態(tài)，只要保證每根配水管流量相等，即可取得均勻布水的要求；因此有必要采用特殊的布水分配裝置，以保證一根配水管只服務(wù)一個配水點，為了保證每一個進(jìn)水點達(dá)到應(yīng)得的進(jìn)水流量，建議采用高于反應(yīng)器的水箱式(或渠道式)進(jìn)水分配系統(tǒng)。圖1—1給出了一種連續(xù)流的布水器形式，這種敞開的布水器的—個好處是可以容易用肉眼觀察堵塞情況。對高濃度廢水由于水力負(fù)荷較低，采用脈沖式進(jìn)水分配裝置是一種較好的選擇。

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