UASB厭氧反應(yīng)器

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    升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注：以下簡稱UASB）工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn)。對于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng)，且其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對簡單，造價也相對較低，技術(shù)已經(jīng)成熟，正日益受到污水處理業(yè)界的重視，得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。

    厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機(jī)物作為受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水，進(jìn)水BOD高濃度可達(dá)數(shù)萬mg/l，也可適用于低濃度有機(jī)廢水，如城市污水等。

      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(yùn)行，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定運(yùn)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。

      本公司另有IC厭氧反應(yīng)器、EGSB厭氧反應(yīng)器等厭氧污水處理設(shè)備供您選擇，詳情點(diǎn)擊：厭氧污水處理設(shè)備

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1．污泥床

錦繡山河所生產(chǎn)的UASB厭氧反應(yīng)器污泥床位于UASB反應(yīng)器的底部(如圖11-3所示)，具有很高的污泥生物量，污泥濃度(MLSS)一般為10~80g／L，可高達(dá)100~150g／L。污泥以顆粒污泥的形態(tài)存在，活性生物量(或細(xì)菌)占70％~80％以上，生物相組成比較復(fù)雜，主要是桿菌、球菌和絲狀菌等。污泥粒徑在0.5~5mm，具有優(yōu)良的沉降性能，沉降速度為1.2~1.4cm／s，其典型的污泥容積指數(shù)(SVl)為10~20mL/g。

污泥床的容積一般占整個UASB反應(yīng)器的30％。但它對有機(jī)物的降解量一般可占整個反應(yīng)器的70％~90％。污泥床對有機(jī)物的有效降解，可產(chǎn)生大量沼氣，沼氣氣泡經(jīng)過積累和合并逐漸形成較大的氣泡，氣泡上逸使整個污泥床得到良好混合。

2．污泥懸浮層

懸浮污泥層位于污泥床的上部，約占整個UASB反應(yīng)器的70％，污泥濃度低于污泥床，通常為15~30g／L，由高度絮凝的污泥組成，一般為非顆粒污泥，其沉速小于顆粒污泥，污泥容積指數(shù)一般在30~40mL／g之間，來自污泥床的上升氣泡可使懸浮污泥層得到良好混合。懸浮污泥層中絮凝污泥的濃度自下而上逐漸減小。它對有機(jī)物的降解量占整個UASB反應(yīng)器的10％~30％。

3．沉淀區(qū)

沉淀區(qū)位于UASB反應(yīng)器的頂部，其作用是使水流夾帶的固體顆粒(主要是懸浮污泥層的絮凝污泥)沉淀下來，并沿沉淀區(qū)底部的斜壁重新回到反應(yīng)區(qū)(包括污泥床和污泥懸浮層)，以保證反應(yīng)器中污泥不致流失。通過調(diào)整沉淀區(qū)的水位，可調(diào)整反應(yīng)器集氣室的有效空間。

4．三相分離器

三相分離器一般設(shè)在沉淀區(qū)的下部，有時也設(shè)在反應(yīng)器的頂部，具體視反應(yīng)器的型式而定。三相分離器由氣體收集器和折流擋板組成。它的主要作用是分離氣體(沼氣)、固體(污泥)和液體(廢水)，將沼氣導(dǎo)入集氣室，將處理出水引入出水區(qū)，將固體顆粒返回反應(yīng)區(qū)。三相分離器是UASB反應(yīng)器的主要特點(diǎn)。它相當(dāng)于傳統(tǒng)污水處理工藝中的二沉池，并具有污泥回流的功能。三相分離器的合理設(shè)計是保旺其正常運(yùn)行的重要條件。

UASB反應(yīng)器的主體是一個無填料的設(shè)備，它的構(gòu)造和運(yùn)行具有以下幾個突出的特點(diǎn)：

①高濃度高活性的顆粒污泥。這種污泥是在一定條件下。通過控制反應(yīng)器的水力性狀和有機(jī)污染物負(fù)荷培養(yǎng)而成的。顆粒污泥的好壞直接影響UASB反應(yīng)器的運(yùn)行性能。

②具有集泥、水和氣分離于一體的三相分離器。三相分離器可以自動分離泥、水、氣，起到澄清出水、持留污泥、回收沼氣的作用。

③自動攪拌。通過產(chǎn)氣和氣泡上逸，混合液自動攪拌，操作管理簡便。

在UASB反應(yīng)器的運(yùn)行中，廢水以一定的流速自底部進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)的上升流速一般為0.5~1.5m／h，宜控制在0.6~0.9m／h之間。水流依次流經(jīng)污泥床、懸浮污泥層、三相分離器和沉淀區(qū)。進(jìn)水有機(jī)物與污泥床和懸浮污泥層中的微生物充分接觸并被厭氧分解。產(chǎn)生的沼氣上逸，將顆粒污泥托起。由于產(chǎn)生大量氣泡，即使在較低的有機(jī)和水力負(fù)荷下也能看到污泥床明顯的膨脹。隨著產(chǎn)氣量的增加，氣泡上升所致的攪拌作用(在上升過程中，微小的沼氣氣泡可相互結(jié)合而變成較大的氣泡，將顆粒污泥攜帶主反應(yīng)器的上部。氣泡破裂后，絕大部分顆粒污泥返回到反應(yīng)區(qū))漸趨劇烈，使污泥床呈沸騰和流化狀態(tài)。在氣體攪拌下，沉淀性能較差的絮體污泥被浮選至反應(yīng)器上部，形成懸浮污泥層；沉淀性能良好的顆粒污泥則淀積于反應(yīng)器下部，形成高濃度的污泥床。隨著水流的上升流動，氣、水、泥三相混合液(消化液)上升至三相分離器中，氣體遇到反射板或擋板后折向集氣室而被有效分離；污泥和水進(jìn)入上部的靜止沉淀區(qū)，在重力作用下發(fā)生泥水分離。由于三相分離器的作用，UASB反應(yīng)器中的污泥存在一個沉淀、分離和再絮凝的良好環(huán)境，有利于污泥沉降性能的改善。

UASB反應(yīng)器是各種厭氧反應(yīng)器中處理負(fù)荷高的裝置。之所以有如此高的處理能力，是因為在反應(yīng)器內(nèi)以產(chǎn)甲烷細(xì)菌為主體的厭氧微生物形成了粒徑為l~5mm的顆粒污泥。培育具有良好沉降性能的顆粒污泥，是成功運(yùn)行UASB反應(yīng)器的關(guān)鍵。

1．顆粒污泥的培育過程

研究表明，UASB反應(yīng)器中顆粒污泥的形成過程可分為三個階段：

階段為啟動與污泥活性提高階段。在此階段，反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷一般控制在2.0kgCOD／(m3．d)以下，運(yùn)行時間約需1~1.5個月。值得注意的是：①初污泥負(fù)荷應(yīng)低于0.1~0.2kgCOD／(kgTS．d)；②在廢水中的各種揮發(fā)性脂肪酸沒充分分解之前，不要增加反應(yīng)器的負(fù)荷；③應(yīng)將反應(yīng)器內(nèi)的環(huán)境條件控制在有利于厭氧微生物(主要是產(chǎn)甲烷細(xì)菌)繁殖的范圍；④投產(chǎn)時，使反應(yīng)器有效截留重質(zhì)污泥并允許多余(穩(wěn)定性差的)污泥流出反應(yīng)器。

第二階段為顆粒污泥形成階段。在此階段，有機(jī)負(fù)荷一般控制在2.0~5.0kgCOD／(m3．d)。由于有機(jī)負(fù)荷的逐漸提高，粒徑較小和沉降性較差的污泥隨出水流出反應(yīng)器，重質(zhì)污泥則留在反應(yīng)器內(nèi)。由于產(chǎn)氣及其攪拌作用，反應(yīng)器內(nèi)的污泥在重質(zhì)污泥顆粒的表面富集、絮凝并生長繁殖，終形成粒徑為l~5mm的顆粒污泥。此階段也需l~1.5個月。

第三階段為污泥床形成階段。在此階段，反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷大于5kgCOD／(m3．d)。隨著有機(jī)負(fù)荷的不斷增加，反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度逐步增大，顆粒污泥床的高度也相應(yīng)增高。

正常運(yùn)行時，有機(jī)負(fù)荷可逐漸增至30~50kgCOD／(m3·d)或更高。若接種污泥充足，操作控制得當(dāng)，顆粒污泥床的形成約需3~4個月。

2．顆粒污泥的類型

UASB反應(yīng)器中的污泥有三種不同的存在形態(tài)，即絮凝污泥、無載體顆粒污泥和以載體為中心的顆粒污泥。絮凝污泥是在反應(yīng)器運(yùn)行中從污泥床洗脫出來的輕質(zhì)污泥；無載體顆粒污泥是比重較大的固體顆粒通過自身絮凝而逐漸形成的顆粒污泥；有載體顆粒污泥是通過污泥顆粒與廢水中的懸浮粒子或人工投加的無機(jī)物質(zhì)(如Ca2+、Mg2+和Ba2+)接觸并附著生長而成的顆粒污泥。顆粒污泥分為三種類型：①球形顆粒污泥。主要由桿菌和絲菌組成，也稱為“桿菌顆粒污泥”，粒徑約l~3mm。②松散球形顆粒污泥。主要由松散互卷的絲菌組成，絲菌附著在惰性粒子表面，也稱為“絲菌顆粒污泥”，粒徑約l~5mm；③緊密球狀顆粒污泥。主要由甲烷八疊球菌組成，粒徑較小，一般為0.1~0.5mm。

3．顆粒污泥的性質(zhì)

顆粒污泥一般呈球形或橢球形，其顏色呈灰黑或褐黑色，肉眼可觀察到顆粒的表面包裹著灰白色的生物膜。顆粒污泥的密度一般為1.0l~1.05g／cm3，粒徑為0.5~3mm(大可達(dá)5mm)，污泥指數(shù)(SVl)為10~20mL／gSS(與顆粒的大小有關(guān))，沉降速度多在5~10mm／s。成熟顆粒污泥的VSS／SS值為70％~80％。顆粒污泥含有碳酸鈣等無機(jī)鹽晶體以及纖維、砂粒等，還含有多種金屬離子。顆粒污泥中的碳、氫、氮的含量分別為40％~50％、7％和10％左右。