江蘇UASB厭氧反應器

原理

UASB反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部，污水向上通過含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內部的循環，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。上升到表面的污泥撞擊三相反應器氣體發射器的底部，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面，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射器和防止沼氣氣泡進入沉淀區，否則將引起沉淀區的絮動，會阻礙顆粒沉淀。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。

由于分離器的斜壁沉淀區的過流面積在接近水面時增加，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過其保持在斜壁上的摩擦力，其將滑回反應區，這部分污泥又將與進水機物發生反應

構造

UASB反應器括以下幾個部分：進水和配水系統、反應器的池體和三相分離器。

在UASB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和上部的沉淀區。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，別是在高負荷的情況下，在集氣室下面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高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，污泥顆粒或絮狀污泥就能滑回到反應室(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(產氣率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。UASB系統原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎上，并結合在反應器內設置污泥沉淀系統使氣、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系統良好運行的根本特點

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，以防污染大氣。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，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，并應設置在容易監視的開闊地。

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。中溫厭氧消化的優溫度范圍從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，則安裝熱交器是必要的。

3、監控設備

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自動控制的基礎。對UASB反應器實行監控的主要兩個，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運行，判斷工藝運行是否正常。由于UASB反應器的殊性還要增加一些檢測項目，如揮發性機酸(VFA)、堿度和甲烷等。但是，這些設備屬于規準設備，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反應器特點重要置。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，集氣室的高度在1.5～2m;

3) 在集氣室內應保持氣液界面以釋放和收集氣體，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是十分重要的。

江蘇UASB厭氧反應器

由于UASB反應器厭氧消化過程微生物的不斷增長，或進水不可降解懸浮固體的積累，隨著反應器內污泥濃度的增加，出水水質會得到改善，但污泥過一定高度，污泥將隨出水一起沖出反應器。因此，當反應器內的污泥達到某一預定zui大高度智慧需要排泥。UASB厭氧反應器的工藝流程

 一般污泥排放應該遵循事先建立的規程，在一定的時間間隔(如每周)排放一定體積的污泥，其等于這一期間所積累的量。更加可靠的方法是確定污泥濃度分布曲線排泥，原則上兩種污泥排放方法：

①從所希望的高程直接排放；

②采用泵將污泥排出。

 污泥排泥的高度是重要的，它應是排出活性的污泥并將的高活性的污泥保留在反應器中。一般在污泥床的底層將形成濃污泥，而在上層是稀的絮狀污泥，剩余污泥應該從污泥床的上部排出。在反應器底部“濃”污泥可能由于積累顆粒和小砂粒活性變，這時建議偶爾從反應器的底部排泥，這樣可以避免或減少在反應器內積累的砂粒。

①建議清水區高度0.5~1.5m。

②污泥排放可采用定時排泥，周排泥一般為1~2次。

③需要設置污泥液面監測儀，可根據污泥面高度確定排泥時間。

④剩余污泥排泥特點以設在污泥區中上部為宜。

⑤對于矩形池排泥應沿池縱向多特點排泥。

⑥由于反應器底部可能會積累顆粒物質和小砂粒，應考慮下部排泥的可能性，這樣可以避免或減少在反應器內部積累的砂粒。

⑦對一管多孔式水管，可以考慮進水管兼作排泥或放空管。UASB厭氧反應器的工藝流程

 一般認為排去剩余污泥的位置是UASB反應器的高度處。但是大部設計者把排泥設備安裝在靠近反應器的底部，也人在三相分離器下0.5m處設排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮狀體污泥，而不會把顆粒污泥排走。UASB反應器排污泥系統必須同時考慮上、中、下不同位置設排泥設備，應根據運行中的具體情況考慮實際排泥的要求而確定在位置排泥。

對于一個新建的UASB反應器來說，啟動過程主要是用未經馴化的絮狀污泥(如污水處理的消化污泥)對其進行接種，并經過一定時間的啟動調試運行，使反應器達到設計負荷并實現機物的去除效果，通常這一過程會伴隨著污泥顆粒化的實現，因此也稱為污泥的顆粒化。由于厭氧微生物，別是甲烷菌增殖很慢，厭氧反應器的啟動需要很長時間。但是，一旦啟動完成，在停止運動后的再次啟動可以迅速完成。

 當沒現成的厭氧污泥或顆粒污泥時，采用zui多的是城市污水處理的消化污泥。除了消化污泥之外，可用作接種的物料很多，例如牛糞和各類糞肥、下水道污泥等。一些污水溝的污泥和沉淀物或福微生物的河泥也可以被用于接種，甚至好氧活性污泥也可以作為接種污泥，并同樣能培養出顆粒污泥。污泥的接種濃度以6~8kgVSS/m3(按反應器總效容積計算)為宜，至少不于5kgVSS/m3，接種污泥的填充量應不過反應器容積的60%。

 當采用不是顆粒污泥的接種污泥時，為了培養顆粒污泥或沉降性能好的活性污泥，都存在著一個將絮狀污泥和分散的細小污泥從反應器內“洗出”的過程，這是UASB反應器實現顆粒化的先決條件。這一過程是一個微生物逐步篩選和進化的過程，控制的關鍵因素是反應器內的水力停留時間或上升流速。經驗表明，合適的升流速度的范圍應在0.4~1.0m/h之間，如果必要可以采用出水回流的方式以適當提高反應器內的升流速度。一般來說，在顆粒污泥培養期內隨出水而被沖出反應器的污泥時沒必要再將其回流到反應器中區的。

  從負荷角度考慮UASB反應器的初次啟動和顆粒化過程，可分為三個階段。

階段1：即啟動的初始階段，這一階段是負荷的階段[2kgCOD/(m3·d)]。

階段2：即當反應器負荷上升至2~5kgCOD/(m3·d)的啟動階段。在這階段污泥的洗出量增大，其中大多為細小的絮狀污泥。實際上，這一階段在反應器里對較重的污泥顆粒和分散的、絮狀的污泥進行，使這一階段的末期留下的污泥中開始產生顆粒狀污泥或保留沉淀性能良好的污泥。所以在5kgCOD/(m3·d)左右是反應器中以顆粒污泥或絮狀污泥為主的一個重要的分界。

階段3：這一階段是指反應器負荷過5kgCOD/(m3·d)。在此時，絮狀污泥迅速減少，而顆粒污泥加速形成直到反應器內不再絮狀污泥存在。當反應器負荷大于5kgCOD/(m3·d)，由于顆粒污泥的不斷形成，反應器的大部分被顆粒污泥充滿時，其zui大負荷可以過20 kgCOD/(m3·d)。當反應器運行在小于5 kgCOD/(m3·d)，系統中雖然可能形成顆粒污泥，但是，反應器的污泥性質由占主導地位的絮狀污泥所確定。