深圳市UASB厭氧反應器

　　構造

　　UASB厭氧反應器包括以下幾個部分：進水和配水、反應器的池體和三相分離器。

　　在UASB厭氧反應器中重要的設備是三相分離器，這一設備安裝在反應器的部并將反應器分為下部的反應區(qū)和上部的沉淀區(qū)。為了在沉淀器中取得對上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器一個主要的就是盡可能效地分離從污泥床/層中產(chǎn)生的沼，別是在高負荷的情況下，在集室下面反射板的是防止沼通過集室之間的縫隙逸出到沉淀室，另外擋板還利于減少反應室內(nèi)高產(chǎn)量所造成的液體絮動。反應器的設計應該是只要污泥層沒膨脹到沉淀器，污泥顆?；蛐鯛钗勰嗑湍芑氐椒磻?應該認識到時污泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事。相反，存在于沉淀器內(nèi)的膨脹的泥層將網(wǎng)捕分散的污泥顆粒/絮體，同時它還對可生物降解的溶解性COD起到一定的去除)。只一方面，存在一定可供污泥層膨脹的自由空間，以防止重的污泥在暫時性的機或水力負荷沖擊下流失是很重要的。水力和機(產(chǎn)率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。UASB厭氧反應器原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎上，并結合在反應器內(nèi)設置污泥沉淀使、液、固三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥)是UASB厭氧反應器良好的根本點 。

　　附屬設備

　　1、剩余沼燃燒器

　　一般不允許將剩余沼向空中放，以防污染大。在確剩余沼法利用時，可安裝余燃燒器將其燒掉。燃燒器應裝在安地區(qū)，并應在其前安裝閥門和阻火器。剩余體燃燒器，是—種安裝置，要能自動點火和自動滅火。剩余體燃燒器和消化池蓋、或貯柜之間的距離，一般至少需要15m，并應設置在容易監(jiān)視的開闊地。

　　2、保溫加熱設備

　　厭氧消化像其他生物處理工藝一樣受溫度影響很大，厭氧工藝受溫度影響更加突出。中溫厭氧消化的溫度范圍從30～35℃，可以計算在20℃和10℃的消化速率大約分別是30℃下大值的35%和12%。所以，加溫和保溫的重要性是不言而喻的。如果工或附近可利用的廢熱或者需要從出水中間收效量，則安裝熱交換器是必要的。

　　3、監(jiān)控設備

　　為提高厭氧反應器的性，必須設置各種類型的計量設備和儀表，如控制進水量、投藥量等計量設備和pH計(酸度計)、溫度測量等自動化儀表。自動計量設備和儀表是的基礎。對UASB厭氧反應器實行監(jiān)控的主要兩個，一個是了解進出水的情況，以便觀測進水是否滿足工藝設計情況;另外一個是為了控制各工藝的，判斷工藝是否正常。由于UASB厭氧反應器的殊性還要增加一些檢測項目，如揮發(fā)性機酸(VFA)、堿度和甲烷等。但是，這些設備屬于規(guī)準設備，一些設備還很難形成在線的測量和控制。

深圳市UASB厭氧反應器

　　分離裝置

　　三相分離器是UASB厭氧反應器點和重要的裝置。它同時具兩個功能：

　　1) 能收集從分離器下的反應室產(chǎn)生的沼;

　　2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。

　　三相分離器設計要點匯總：

　　1) 集室的隙縫部分的面積應該占反應器部面積的15～20%;

　　2) 在反應器高度為5～7m時，集室的高度在1.5～2m;

　　3) 在集室內(nèi)應保持液界面以釋放和收集體，防止浮渣或泡沫層的形成;

　　4) 在集室的上部應該設置消泡噴嘴，當處理污水嚴重泡沫問題時消泡;

　　5) 反射板與隙縫之間的遮蓋應該在100～200mm以避免上升的體進入沉淀室;

　　6) 出管的直管應該充足以從集室引出沼，別是泡沫的情況。

　　對于低濃度污水處理，當水力負荷是限制性時，在三相分離器縫隙處保持大的過流面積，使得大的上升流速在這一過水斷面上盡可能的低是十分重要的 。

　　UASB厭氧反應器優(yōu)點：

　　廢水厭氧生物技術由于其巨大的處理能力和潛在的空間，一直是水處理技術研究的熱點。從傳統(tǒng)的厭氧接觸工藝發(fā)展到現(xiàn)今流行的UASB工藝，廢水厭氧處理技術已日趨成熟。隨著發(fā)展與資源、能耗、占地等因素間矛盾的進一步突出，現(xiàn)的厭氧工藝又面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，尤其是如何處理發(fā)展帶來的大量高濃度機廢水，使得研發(fā)技術更優(yōu)化的厭氧工藝非常必要。內(nèi)循環(huán)厭氧處理技術(以下簡稱IC厭氧技術)就是在這一背景下產(chǎn)生的處理技術，它是20世紀80年代中期由荷蘭PAQUES研發(fā)成功，并推入廢水處理工程市場，目前已成功于土豆加工、啤酒、食品和檸檬酸等廢水處理中。實踐證明，該技術去除機物的能力遠遠超過普通厭氧處理技術(如UASB)，而且IC反應器容積小、投資少、、，是一種值得推廣的厭氧處理技術。

　　升流式厭氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed，簡稱UASB)，是由荷蘭的Lettinga教授等在20世紀70年 代時開發(fā)的厭氧生物反應器。反應器工作時，污水經(jīng)過均勻布水 進人反應器底部，污水自下而上地通過厭氧污泥床反應器。

　　UASB厭氧反應器三個重要的前提：

　　① 應器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥;

　?、?產(chǎn)和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌;

　?、?設計的三相分離器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反應器內(nèi)。良好的顆粒污泥床的形成，使得機負荷和去除率髙，不需要攪拌，能適應負荷沖擊和溫度與pH值的變化。

　　UASB厭氧反應器具如下的主要特點：

　?、?污泥的顆?；狗磻鲀?nèi)的平均濃度達50 gVSS/L以上，污泥齡一般為30天以上;

　　② 反應器的水力停留吋間相應較短;

　?、?反應器具很髙的容積負荷;

　?、?不僅適合于處理髙、中濃度的機工業(yè)廢水，也適合于處理低濃度的城市污水;

　?、?UASB厭氧反應器集生物反應和沉淀分離于一體，;

　　⑥ 滯設置填料，節(jié)省了，提髙了容積利用率;

　?、?一般也需設置攪拌設備，上升水流和沼產(chǎn)生的上升流起到攪拌;

　　⑧ 構造簡單，方便。

　　UASB的設計

　　UASB的工藝設計主要是計算UASB的容積、產(chǎn)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。

　　液固三相分離器是UASB的重要組成部分，它對污泥床的正常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點要求:

　　1、混和液進入沉淀區(qū)之關，必須將其中的泡予以脫出，防止泡進入沉淀區(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、處于集器的液一界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中;

　　5、應防止集器內(nèi)產(chǎn)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體體積可能成為一個臨界指標。但是直到現(xiàn)在外所取得的成果表明，只要負荷率不超過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，不僅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至關重要。

　　別要注意避免泡進入沉淀區(qū)，要使固--液進入沉淀區(qū)之前就與泡很好分離。在--液表面上形成浮渣能迫使一些泡進入沉淀區(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)生的泡來完成的。因此，一般采用多點進水，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參數(shù)。

　　UASB的啟動

　　1、污泥的馴化

　　UASB設備啟動的難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?；?比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。

　　2、啟動操作要點

　　(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?；?

　　(3)啟動開始廢水COD濃度較低時，未必就能讓污泥顆?；俣燃涌?

　　(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?；磻獏^(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、機負荷高，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?？梢圆辉O污泥回流設備。

　　主要缺點是:

　　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厭氧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(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體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的體向反應器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器體發(fā)射器的底部，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的體被收集到反應器部的三相分離器的集室。

　　UASB厭氧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、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：

　?、?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;

　?、?乙酸化細菌，它們將一步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉化為氫、乙酸和二氧化碳;

　?、?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)、液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和室三部分組成。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。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼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，然后穿過水層進入室，集中在室沼，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。沉淀至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，然后出污泥床。