UASB厭氧反應(yīng)器構(gòu)造

   UASB厭氧反應(yīng)器的構(gòu)造主要由進(jìn)水分配系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)組成。另外，根據(jù)不同廢水水質(zhì)，UASB反應(yīng)器的構(gòu)造所不同，主要可分為敞開式和式兩種。

廢水由池底進(jìn)入反應(yīng)器，向上流過由絮狀或顆粒污泥組成的污泥床，隨著廢水與污泥相接觸發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起污泥床擾動，通過反應(yīng)區(qū)經(jīng)氣體分離后的混合液進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)行，澄清后的處理過的水排走，沉淀下來的微生物固體，即厭氧污泥靠重力沉降返回到反應(yīng)區(qū)，集氣室收集的沼氣由沼氣管排出反應(yīng)器。UASB反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)攪拌裝置，上升的水流和產(chǎn)生的沼氣可滿足攪拌要求，反應(yīng)器內(nèi)不需填裝填料，構(gòu)造，運行，便于維護(hù)管理。由于UASB反應(yīng)器設(shè)置三相分離器，使得反應(yīng)器內(nèi)污泥不易流失，所以反應(yīng)器內(nèi)能維持很的污泥濃度。同時，反應(yīng)器的SRT(污泥停留時間)大，HRT(水力停留時間)小，這使反應(yīng)器很的容積負(fù)荷率并性。

UASB厭氧反應(yīng)器運行三個重要的前提：

① 應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能的顆粒污泥或絮狀污泥；

② 產(chǎn)氣和進(jìn)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(yīng)器內(nèi)。的顆粒污泥床的形成，使得機(jī)負(fù)荷和率髙，不需要攪拌，能適應(yīng)負(fù)荷沖擊和溫度與pH值的變化。

UASB厭氧反應(yīng)器具如下的主要特點：

① 污泥的顆粒化使反應(yīng)器內(nèi)的平均濃度達(dá)50 gVSS/L以上，污泥齡一般為30天以上；

② 反應(yīng)器的水力停留吋間相應(yīng)較短；

③ 反應(yīng)器具很髙的容積負(fù)荷；

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

⑤ UASB厭氧反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，；

⑥ 滯設(shè)置填料，節(jié)省了，提髙了容積利用率；

⑦ 一般也需設(shè)置攪拌設(shè)備，上升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起到攪拌；

⑧ 構(gòu)造，操作運行方便。

UASB厭氧反應(yīng)器構(gòu)造

1、預(yù)處理設(shè)施
一般預(yù)處理系統(tǒng)包括粗格柵、細(xì)格柵或水力篩、沉砂池、調(diào)節(jié)(酸化)池、營養(yǎng)鹽和pH調(diào)控系統(tǒng)。格柵和沉砂池的是粗大固體物和機(jī)的可沉固體，這對對于保護(hù)各種類厭氧反應(yīng)器的布水管免于堵塞是必需的。當(dāng)污水中含砂礫時，例如以薯干為原料的釀酒廢水，怎么強(qiáng)調(diào)砂礫的也不過分。不可生物降解的固體，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)積累會占據(jù)大量的池容，反應(yīng)器池容的不斷減少終將導(dǎo)致系統(tǒng)完失效。
由于厭氧反應(yīng)對水質(zhì)、水量和沖擊負(fù)荷較為敏感，所以對于工業(yè)廢水適當(dāng)尺寸的調(diào)節(jié)池，對水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)是厭氧反應(yīng)穩(wěn)定運行的。調(diào)節(jié)池的是均質(zhì)和均量，一般還可考慮兼沉淀、混合、加藥、中和和預(yù)酸化等功能。在調(diào)節(jié)池中設(shè)沉淀池時，容積需扣除沉淀區(qū)的體積；根據(jù)顆粒化和pH調(diào)節(jié)的要求，當(dāng)廢水堿度和營養(yǎng)鹽不夠需要補(bǔ)充堿度和營養(yǎng)鹽(N、P)等；可采用計量泵自動投加酸、堿和藥劑，通過調(diào)節(jié)池水力或機(jī)械攪拌達(dá)中和。
同時，酸化池或兩相系統(tǒng)是和改變，對厭氧過程抑制的物質(zhì)、改善生物反應(yīng)條件和可生化性也是厭氧預(yù)處理的主要手段，也是厭氧預(yù)處理的。僅考慮溶解性廢水時，一般不需考慮酸化。對于復(fù)雜廢水，可在調(diào)節(jié)池中取得一定程度的酸化，但是完的酸化是沒必要的，甚至是害處的。因為達(dá)到完酸化后，污水pH會下降，需采用投藥調(diào)整pH值。另外證據(jù)表明完酸化對UASB反應(yīng)器的顆粒過程不利的。對以下情況考慮酸化或相分離可能是利的：
1) 當(dāng)采用預(yù)酸化可或改變對甲烷菌毒或抑制性化合物的結(jié)構(gòu)時；
2) 當(dāng)廢水存在較的Ca2+時，部分酸化可避免顆粒污泥表產(chǎn)生CaCO3結(jié)垢；
3) 當(dāng)處理含含懸浮物和/或采用負(fù)荷，對非溶解性組分；
4) 在調(diào)節(jié)池中取得部分酸化效果可以通過調(diào)節(jié)池的設(shè)計取得。例如，上向流進(jìn)水方式，在反應(yīng)器底部形成污泥層(1.0m)。底部布水孔口設(shè)計為5～10m2/孔即可。
2、UASB反應(yīng)器體積的設(shè)計
a) 負(fù)荷設(shè)計法
采用機(jī)負(fù)荷(q)或水力停留時間(HRT) 設(shè)計UASB反應(yīng)器是為主要的方法。一旦q或HRT確定，反應(yīng)器的體積(V)可以很容易根據(jù)公式(1或2)計算。對某種定廢水，反應(yīng)器的容積負(fù)荷一般應(yīng)通過試驗確定。

V = QSo/q　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)

V =KQ.HRT　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2)

式中：Q---廢水流量，m3/d；
So---進(jìn)水機(jī)物濃度，gCOD/L或gBOD5/L。

表1給出不同類廢水外采用UASB反應(yīng)器處理的負(fù)荷數(shù)據(jù)，需要說明的是表中法一一注明采用的預(yù)處理條件和厭氧污泥類等情況，這些條件對選擇設(shè)計負(fù)荷是至關(guān)重要的。下表供設(shè)計人員設(shè)計時參考，選用前必須進(jìn)行必要的實驗和進(jìn)一步查詢關(guān)的。

表1外性UASB裝置的設(shè)計負(fù)荷統(tǒng)計表負(fù)荷kgCOD/m3·d(外資料) 負(fù)荷kgCOD/m3·d(資料)

b) 經(jīng)驗公式方法
采用同樣經(jīng)驗公式描述不同厭氧處理系統(tǒng)處理生活污水HRT與率(E)之間的關(guān)系，并且對不同反應(yīng)器處理生活污水的數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計，得出了參數(shù)值。

式中：C1 ,C2——反應(yīng)常數(shù)。

c) 動力學(xué)方法
許多者致力于動力學(xué)的研究，根據(jù)眾多研究結(jié)果匯總了酸性發(fā)酵和甲烷發(fā)酵過程重要的動力學(xué)常數(shù)。到目前為止，動力學(xué)的，還沒使它能夠在選擇和設(shè)計厭氧處理系統(tǒng)過程中成為力的工具，通過評所獲得的實驗結(jié)果的經(jīng)驗方法現(xiàn)在仍是設(shè)計和優(yōu)點化厭氧消化系統(tǒng)的選擇。

3、UASB反應(yīng)器的設(shè)計
1) 反應(yīng)器的體積和度
采用水力停留時間進(jìn)行設(shè)計時，體積(V)按公式(1)或(2)計算。選擇反應(yīng)器度的原則是設(shè)計、運行和上綜合考慮的結(jié)果。從設(shè)計、運行方考慮：度會影響上升流速，流速增加系統(tǒng)擾動和污泥與進(jìn)水之間的接觸。但流速過會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能超過一定的限值，從而使反應(yīng)器的度受到限制；度與CO2溶解度關(guān)，反應(yīng)器越溶解的CO2濃度越，因此，pH值越。如pH值于優(yōu)點值，會危害系統(tǒng)的效率。
從上考慮: 土方工程隨池深增加而增加，但占地積則相反；考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷匦螚l件，一般將反應(yīng)器建造在半地下減少建筑和保溫。的反應(yīng)器度(深度)一般是在4到6m之間，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)優(yōu)點的運行范圍。
2) 反應(yīng)器的升流速度
對于UASB反應(yīng)器還其他的流速關(guān)系(圖2)。對于日平均上升流速的*值見表3，應(yīng)該注意對短時間(如2～6h)的峰值是可以承受的(即暫時的峰流量可以接收)。

表3 UASB和EGSB允許上升流速(平均日流量) Vr＝0.25~3.0m/h

 0.75~1.0m/h 顆粒污泥

絮狀污泥Vs≤1.5m/h

顆粒污泥Vo≤12m/h Vg＝1m/h

3) 反應(yīng)器的截積和反應(yīng)器的長、寬(或直徑)
在確定反應(yīng)器的容積和度(H)之后，可確定反應(yīng)器的截積(A)。從而確定反應(yīng)器的長和寬，在同樣的積下正方形池的周長比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表積為600m2的反應(yīng)器為例，30×20m的反應(yīng)器與15m×40m的反應(yīng)器周長相差10%，這意味著建筑要增加10%。但從布水均勻性考慮，矩形在長/寬比較大較為合適。從布水均勻性和性考慮，矩形池在長/寬比在2:1以下較為合適。長/寬比在4:1時增加。
圓形反應(yīng)器在同樣的積下，其周長比正方形的少12%。但這一優(yōu)點僅僅在采用單個池子時才成立。當(dāng)建立兩個或兩個以上反應(yīng)器時，矩形反應(yīng)器可以采用共用壁。對于采用公共壁的矩形反應(yīng)器，池的長寬比對造也較大的影響。如果不考慮其他因素，這是一個在設(shè)計中需要優(yōu)點化的參數(shù)。
4) 單元反應(yīng)器大體積和分格化的反應(yīng)器
在UASB反應(yīng)器的設(shè)計中，采用分格化對運行操作是益的。先，分格化的單元尺寸不會過大，可避免體積過大帶來的布水均勻性等問題；同時多個反應(yīng)器對系統(tǒng)的啟動也是益的，可先啟動一個反應(yīng)器，再用這個反應(yīng)器的污泥去接種其他反應(yīng)器；另外，利于維護(hù)和檢修，可放空一個反應(yīng)器進(jìn)行檢修，而不影響系統(tǒng)的運行。從目前實踐看大的單體UASB反應(yīng)器(不是優(yōu)點的)可為1000-2000m3。
5) 單元反應(yīng)器的系列化
單元的化根據(jù)三相分離器尺寸進(jìn)行，三相分離器的式趨向于多層箱體的設(shè)備化結(jié)構(gòu)。以2×5m的三相分離器為例，原則上講配合形式。但從化和系列化考慮，要求具通用性和性。所以，池子寬度是以5m為模數(shù)，長度方向是以2m為模數(shù)。布置單元尺寸的方式可分成單池單個分離器和單池兩個分離器的形式。原則上如果采用管道或渠道布水，池子的長度是不受限制。如前所述，由于長寬比涉及到反應(yīng)器，所以要結(jié)合池子組數(shù)考慮適當(dāng)?shù)拈L寬比。對寬度為10m的單個反應(yīng)器，2:1的長寬比的反應(yīng)器可達(dá)到2000m3的池容。對更大的反應(yīng)器，如果需要也可采用雙池共用壁的式。

洛陽市UASB厭氧反應(yīng)器

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