嘉興市UASB厭氧反應(yīng)器

   UASB厭氧反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)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(yīng)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(yīng)器部上升。上升到表的污泥撞擊三相反應(yīng)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，附著和沒附著的氣體被收集到反應(yīng)器部的三相分離器的集氣室。

UASB內(nèi)的流態(tài)和污泥分布

    UASB內(nèi)的流態(tài)相當(dāng)復(fù)雜，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的流態(tài)與產(chǎn)氣量和反應(yīng)區(qū)度相關(guān)，一般來說，反應(yīng)區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)氣的結(jié)果，部分?jǐn)嗤ㄟ^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(yùn)動。與此同時，這股氣、水流周圍的介質(zhì)則向下運(yùn)動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠(yuǎn)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(guān)。懸浮層內(nèi)混合液，由于氣體幣的運(yùn)動帶動液體以較速度上升和下降，形成較強(qiáng)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，這個界不明顯。關(guān)試驗(yàn)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)。

    UASB內(nèi)污泥濃度與設(shè)備的機(jī)負(fù)荷率關(guān)。是處理制糖廢水試驗(yàn)時，UASB內(nèi)污泥分布與負(fù)荷的關(guān)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，說明接近完混合流態(tài)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的頒，當(dāng)機(jī)負(fù)荷很時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗(yàn)表明，污水通過底部0.4-0.6m的度，已90%的機(jī)物被轉(zhuǎn)化。由此可見厭氧污泥具的活性，改變了*以來認(rèn)為厭氧處理過程進(jìn)行緩慢的概念。在厭氧污泥中，積累大量活性的厭氧污泥是這種設(shè)備具巨大處理能力的主要原因，而這又歸于污泥具的沉淀性能。

    UASB具的容積機(jī)負(fù)荷率，其主要原因是設(shè)備內(nèi)，別是污泥層內(nèi)保大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和性很大程度上取決于生成具優(yōu)點(diǎn)沉降性能和很甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使UASB不能在較的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。

    根據(jù)UASB內(nèi)污泥形成的形態(tài)和達(dá)到的COD容積負(fù)荷，可以將污泥顆?；^程大致分為三個運(yùn)行期:

(1)接種啟動期:從接種污泥開始到污泥床內(nèi)的COD容積負(fù)荷達(dá)到5kgCOD/m3.d左右，此運(yùn)行期污泥沉降性能一般;

(2)顆粒污泥形成期:這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是小顆粒污泥開始出現(xiàn)，當(dāng)污泥床內(nèi)的總SS量和總VSS量降至?xí)r本運(yùn)行期即告結(jié)束，這一運(yùn)行期污泥沉降性能不太;

(3)顆粒污泥成熟期:這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是顆粒污泥大量形成，由下*逐步充滿整個UASB。當(dāng)污泥床容積負(fù)荷達(dá)到16kgCOD/m3.d以上時，可以認(rèn)為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該運(yùn)行期污泥沉降性很。

外設(shè)沉淀池防止污泥流失

     在UASB內(nèi)雖氣液固三相分離器，混合液進(jìn)入沉淀區(qū)前已把氣體分離，但由于沉淀區(qū)內(nèi)的污泥仍具較的產(chǎn)甲烷活性，繼續(xù)在沉淀區(qū)內(nèi)產(chǎn)氣;或者由于沖擊負(fù)荷及水質(zhì)突然變化，可能使反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥膨脹，結(jié)果沉淀區(qū)不佳，發(fā)生污泥流失而影響了水質(zhì)和污泥床中污泥濃度。為了減少所帶的懸浮物進(jìn)入水體，外部另設(shè)一沉淀池，沉淀下來的污泥回流到污泥床內(nèi)。

設(shè)置外部沉淀池的處是:

(1)污泥回流可加速污泥的積累，縮短啟動周期;

(2)懸浮物，改善水質(zhì);

(3)當(dāng)偶爾發(fā)生大量漂泥時，提了可見性，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(jìn)一步分解，可減少剩余污泥量。

UASB的設(shè)計(jì)

     UASB的工藝設(shè)計(jì)主要是計(jì)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。污泥床度一般為3-8m，多用鋼筋混凝土建造。當(dāng)污水機(jī)物濃度比較時，需要的沉淀區(qū)與反應(yīng)區(qū)的容積比值小，反應(yīng)區(qū)的積可采用與沉淀區(qū)相同的積和池形。當(dāng)污水機(jī)物濃度時，需要的沉淀積大，為了反應(yīng)區(qū)的一定度，反應(yīng)區(qū)的積不能太大時，則可采用反應(yīng)區(qū)的積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部積大于下部的池形。

     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(yùn)行和獲的水質(zhì)起重要的，因此設(shè)計(jì)時應(yīng)給予別的重視。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，三相分離器應(yīng)滿足以下幾特點(diǎn)要求:

1、混和液進(jìn)入沉淀區(qū)之關(guān)，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(jìn)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)的表水力負(fù)荷應(yīng)在0.7m3/m2.h以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽縫的流速不大于2m/m2.h;

4、處于集氣器的液一氣界上的污泥要很地使之浸沒于水中;

5、應(yīng)防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。

2、3兩個條件可以通過適當(dāng)選擇沉淀器的深度-積比來加以滿足。

     對于濃度污水，主要用限制表水力負(fù)荷來控制;對于中等濃度和濃度污水，在負(fù)荷下，單位橫截上釋放的氣體體積可能成為一個臨界指標(biāo)。但是直到現(xiàn)在外所取得的成果表明，只要負(fù)荷率不超過20kgCOD/m3.d，UASB度尚未見到大于10m的報(bào)道，三代厭氧反應(yīng)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(yùn)行操作過程中，應(yīng)該盡可能創(chuàng)造污泥能夠形成絮凝沉降的水力條件，使污泥具的絮凝、沉淀性能，不僅對于分離器的是具重要意義，對于整個機(jī)物率更加至關(guān)重要。

     別要注意避免氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，要使固--液進(jìn)入沉淀區(qū)之前就與氣泡很分離。在氣--液表上形成浮渣能迫使一些氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，所以在設(shè)計(jì)中必須事先就考慮到:

(1)采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)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(shè)施或裝置，在污泥反應(yīng)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。

在厭氧消化反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要以下幾種：

    ① 解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌，它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種機(jī)酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

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

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

反應(yīng)器原理

    UASB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。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具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機(jī)物，把它轉(zhuǎn)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(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，并在重力下沉降。沉淀至斜壁上的污泥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從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

UASB的啟動

1、污泥的馴化

    UASB設(shè)備啟動的難特點(diǎn)是獲得大量沉降性能的厭氧顆粒污泥。加以馴化，一般需要3-6個月，如果靠設(shè)備自身積累，投產(chǎn)期長可長達(dá)1-2年。實(shí)踐表明，投加少量的載體，利于厭氧菌的附著，促進(jìn)初期顆粒污泥的形成;比的絮狀污泥比輕的易于顆?；?比甲烷活性的厭氧污泥可縮短啟動期。

2、啟動操作要特點(diǎn)

(1)應(yīng)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(xì)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(jìn)其增殖逐步達(dá)到顆?；?

(3)啟動開始廢水COD濃度較時，未必就能讓污泥顆?；俣燃涌?

(4)初污泥負(fù)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揮發(fā)酸未能效分解之前，不應(yīng)隨意提機(jī)容積負(fù)荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗(yàn);

(6)可降解的COD率達(dá)到70-80%左右時，可以逐步增加機(jī)容積負(fù)荷率;

(7)為促進(jìn)污泥顆?；磻?yīng)區(qū)內(nèi)的小空塔速度不可于1m/d，采用較的表水力負(fù)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。

在厭氧消化反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要以下幾種：

① 解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌，它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種機(jī)酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

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

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

嘉興市UASB厭氧反應(yīng)器

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