新鄉(xiāng)市UASB厭氧反應器

    廢水厭氧生物處理是環(huán)境工程與能源工程中的一項重要技術，是機廢水強力的處理方法，

    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)下產生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內部的循環(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器部上升。上升到表的污泥撞擊三相反應器氣體發(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器部的三相分離器的集氣室。

原理

    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)下產生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內部的循環(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器部上升。上升到表的污泥撞擊三相反應器氣體發(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器部的三相分離器的集氣室。置于 集氣室單元縫隙之下的擋板的為氣體發(fā)射器和防止沼氣氣泡進入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)的絮動，會阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經過分離器縫隙進入沉淀區(qū)。

    由于分離器的斜壁沉淀區(qū)的過流積在接近水時增加，因此上升流速在接近排放特點降。由于流速降污泥絮體在沉淀區(qū)可以絮凝和沉淀。累積在三相分離器上的污泥絮體在一定程度上將超過其保持在斜壁上的摩擦力，其將滑回反應區(qū)，這部分污泥又將與進水機物發(fā)生反應。

構造

    UASB厭氧反應器包括以下幾個部分：進水和配水系統(tǒng)、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*個主要的就是盡可能效地分離從污泥床/層中產生的沼氣，別是在負荷的情況下，在集氣室下反射板的是防止沼氣通過集氣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產氣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，存在于沉淀器內的膨脹的泥層將網捕分散的污泥顆粒/絮體，同時它還對可生物降解的溶解性COD起到一定的)。只一方，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(產氣率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。UASB厭氧反應器系統(tǒng)原理是在形成沉降性能的污泥凝絮體的基礎上，并結合在反應器內設置污泥沉淀系統(tǒng)使氣、液、固三相得到分離。形成和保持沉淀性能的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒污泥)是UASB厭氧反應器系統(tǒng)運行的根本特點 。

附屬設備

    1、剩余沼氣燃燒器

    一般不允許將剩余沼氣向空氣中排放，以防。在確剩余沼氣法利用時，可安裝余氣燃燒器將其燒掉。燃燒器應裝在安地區(qū)，并應在其前安裝閥門和阻火器。剩余氣體燃燒器，是—種安裝置，要能自動特點火和自動滅火。剩余氣體燃燒器和消化池蓋、或貯氣柜之間的距離，一般至少需要15m，并應設置在容易的開闊地。

    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。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，加溫和保溫的是不言而喻的。如果工或附近可利用的廢熱或者需要從中間收效量，則安裝熱交換器是必要的。

    3、監(jiān)控設備

    為提厭氧反應器的運行性，必須設置各種類的計量設備和儀表，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自動控制的基礎。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運行，判斷工藝運行是否正常。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，這些設備屬于設備，一些設備還很難形成在線的測量和控制。

    分離裝置

    三相分離器是UASB厭氧反應器特點和重要的裝置。它同時具兩個功能：

    1) 能收集從分離器下的反應室產生的沼氣;

    2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。

    三相分離器設計要特點匯總：

    1) 集氣室的隙縫部分的積應該占反應器部積的15～20%;

    2) 在反應器度為5～7m時，集氣室的度在1.5～2m;

    3) 在集氣室內應保持氣液界以釋放和收集氣體，防止浮渣或泡沫層的形成;

    4) 在集氣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以避免上升的氣體進入沉淀室;

    6) 出氣管的直管應該以從集氣室引出沼氣，別是泡沫的情況。

    對于濃度污水處理，當水力負荷是限制性設計參數(shù)時，在三相分離器縫隙處保持大的過流積，使得大的上升流速在這一過水斷上盡可能的是重要的 。

UASB厭氧反應器：

    廢水厭氧生物技術由于其巨大的處理能力和潛在的前景，一直是水處理技術研究的熱特點。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，現(xiàn)的厭氧工藝又臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，尤其是如何處理發(fā)展帶來的大量濃度機廢水，使得技術更優(yōu)點化的厭氧工藝非常必要。厭氧處理技術（以下簡稱IC厭氧技術）就是在這一背景下產生的處理技術，它是20世紀80年代中期由荷蘭PAQUES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、、、，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。反應器時，污水經過均勻布水 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厭氧反應器運行三個重要的前提：

    應器內形成沉降性能的顆粒污泥或絮狀污泥；   

    ②  產氣和進水的均勻分布所形成的的自然攪拌；

    ③  的三相分離器，能使沉淀性能的污泥保留在反應器內。的顆粒污泥床的形成，使得機負荷和率髙，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：

    ① 污泥的顆?；狗磻鲀鹊钠骄鶟舛冗_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；

    ③ 反應器具很髙的容積負荷；

    ④ 不僅適合于處理髙、中濃度的機工業(yè)廢水，也適合于處理濃度的城市污水；

    ⑤ 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；

    ⑦ 一般也需設置攪拌設備，上升水流和沼氣產生的上升氣流起到攪拌；

    ⑧ 構造，操作運行方便。

新鄉(xiāng)市UASB厭氧反應器

UASB厭氧反應器

引言

    厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝性，在毋需外源能量的條件下，以被還原機物作為受氫體，同時產生能源值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于濃度機廢水，進水BOD濃度可達數(shù)mg/l，也可適用于濃度機廢水，如城市污水等。

    厭氧生物處理過程能耗;機容積負荷，一般為5-10kgCOD/m3.d，可達30-50kgCOD/m3.d;剩余污泥量少;厭氧菌對營養(yǎng)需求、耐毒、可降解的機物分子量;耐沖擊負荷能力強;產出的沼氣是一種清潔能源。

    在社會提倡循環(huán)，關注工業(yè)廢棄物實施資源化再生利用的今天，厭氧生物處理顯然是能夠使污水資源化的優(yōu)點選工藝。近年來，污水厭氧處理工藝發(fā)展迅速，各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，包括厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和流化床，以及三代厭氧工藝EGSB和IC厭氧反應器，發(fā)展迅速。

    而升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注:以下簡稱UASB)工藝由于具厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙，作為能夠將污水中的物轉化成再生清潔能源--沼氣的一項技術。對于不同含固量污水的適應性也強，且其結構、運行操作維護管理相對，造也相對較，技術已經成熟，正日益受到污水處理業(yè)界的重視，得到的和。

    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(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。當污水機物濃度比較時，需要的沉淀區(qū)與反應區(qū)的容積比值小，反應區(qū)的積可采用與沉淀區(qū)相同的積和池形。當污水機物濃度時，需要的沉淀積大，為了反應區(qū)的一定度，反應區(qū)的積不能太大時，則可采用反應區(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行和獲的水質起重要的，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(qū)之關，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進入沉淀區(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)的表水力負荷應在0.7m3/m2.h以下，進入沉淀區(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-積比來加以滿足。

    對于濃度污水，主要用限制表水力負荷來控制;對于中等濃度和濃度污水，在負荷下，單位橫截上釋放的氣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(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，對于整個機物率更加至關重要。

    別要注意避免氣泡進入沉淀區(qū)，要使固--液進入沉淀區(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(fā)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運行參數(shù)。

    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

    (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揮發(fā)酸未能效分解之前，不應隨意提機容積負荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗;

    (6)可降解的COD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(qū)內的小空塔速度不可于1m/d，采用較的表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)點缺特點

    UASB的主要優(yōu)點是:

    1、UASB內污泥濃，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;

    2、機負荷，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)酵過程中產生的沼氣的上升運動，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)省造及避免因填料發(fā)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(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應區(qū)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，一般控制在100mg/l以下;

    2、污泥床內短流現(xiàn)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。

結語

    UASB工藝近年來在外發(fā)展很快，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)資源化的一種可行的污水處理工藝，既解決了環(huán)境問題，又能取得較的效益，具廣闊的前景。

    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)下產生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內部的循環(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器部上升。上升到表的污泥撞擊三相反應器氣體發(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器部的三相分離器的集氣室。

    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：

• 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*步水解發(fā)酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳；
• 產甲烷菌，它們將的底物如乙酸、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)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內存留大量厭氧污泥，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，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經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，使反應區(qū)內積累大量的污泥，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。

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