鞍山市USAB厭氧反應器

　　簡介：

　　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。厭氧反應發生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼(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體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的體向反應器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器體發射器的底部，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的體被收集到反應器部的三相分離器的集室。

　　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。厭氧反應發生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼(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體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的體向反應器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器體發射器的底部，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的體被收集到反應器部的三相分離器的集室。置于 集室單元縫隙之下的擋板的為體發射器和防止沼泡進入沉淀區，否則將引起沉淀區的絮動，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。

　　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放點降低。由于流速降低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超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厭氧反應器包括以下幾個部分：進水和配水、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，三相分離器一個主要的就是盡可能效地分離從污泥床/層中產生的沼，別是在高負荷的情況下，在集室下面反射板的是防止沼通過集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使、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厭氧反應器良好的根本點 。

　　附屬設備

　　1、剩余沼燃燒器

　　一般不允許將剩余沼向空中放，以防污染大。在確剩余沼法利用時，可安裝余燃燒器將其燒掉。燃燒器應裝在安地區，并應在其前安裝閥門和阻火器。剩余體燃燒器，是—種安裝置，要能自動點火和自動滅火。剩余體燃燒器和消化池蓋、或貯柜之間的距離，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，則安裝熱交換器是必要的。

　　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的基礎。對UASB厭氧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，判斷工藝是否正常。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厭氧反應器點和重要的裝置。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;

　　2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。

　　三相分離器設計要點匯總：

　　1) 集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，集室的高度在1.5～2m;

　　3) 在集室內應保持液界面以釋放和收集體，防止浮渣或泡沫層的形成;

　　4) 在集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以避免上升的體進入沉淀室;

　　6) 出管的直管應該充足以從集室引出沼，別是泡沫的情況。

　　對于低濃度污水處理，當水力負荷是限制性時，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低是十分重要的 。

鞍山市USAB厭氧反應器

　　UASB厭氧反應器優點：

　　廢水厭氧生物技術由于其巨大的處理能力和潛在的空間，一直是水處理技術研究的熱點。從傳統的厭氧接觸工藝發展到現今流行的UASB工藝，廢水厭氧處理技術已日趨成熟。隨著發展與資源、能耗、占地等因素間矛盾的進一步突出，現的厭氧工藝又面臨著嚴峻的挑戰，尤其是如何處理發展帶來的大量高濃度機廢水，使得研發技術更優化的厭氧工藝非常必要。內循環厭氧處理技術(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研發成功，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，該技術去除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、投資少、、，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 代時開發的厭氧生物反應器。反應器工作時，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厭氧反應器三個重要的前提：

　　① 應器內形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥;

　　② 產和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌;

　　③ 設計的三相分離器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反應器內。良好的顆粒污泥床的形成，使得機負荷和去除率髙，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 污泥的顆粒化使反應器內的平均濃度達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、中濃度的機工業廢水，也適合于處理低濃度的城市污水;

　　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，上升水流和沼產生的上升流起到攪拌;

　　⑧ 構造簡單，方便。

　　UASB的由來

　　1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農業大學拉丁格(Lettinga)教授通過物理結構設計，利用重力場對不同密度物質的差異，發明了三相分離器。使活性污泥停留時間與廢水停留時間分離，形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應器的雛型。1974年荷蘭CSM在其6m3反應器處理甜菜制糖廢水時，發現了活性污泥自身固定化機制形成的生物聚體結構，即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現，不僅促進了以UASB為代表的二代厭氧反應器的和發展，而且還為三代厭氧反應器的誕生奠定了基礎。

　　UASB工作原理

　　UASB由污泥反應區、液固三相分離器(包括沉淀區)和室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，具良好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。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼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，然后穿過水層進入室，集中在室沼，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，污水中的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后出污泥床。

　　基本要求:

　　(1)為污泥絮凝提供利的物理、化學和力學條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能;

　　(2)良好的污泥床常可形成一種相當穩定的生物相，保持定的微生態環境，能抵抗較強的擾動力，較大的絮體具良好的沉淀性能，從而提高設備內的污泥濃度;

　　(3)通過在污泥床設備內設置一個沉淀區，使污泥細顆粒在沉淀區的污泥層內進一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內。

　　UASB工藝的優缺點

　　UASB的主要優點是:

　　1、UASB內污泥濃，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;

　　2、機負荷高，水力停留時間短，采用中溫發酵時，容積負荷一般為10kgCOD/m3.d左右;

　　3、混合攪拌設備，靠發酵過程中產生的沼的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態，對下部的污泥層也一定程度的攪動;

　　4、污泥床不填載體，節省造價及避免因填料發生堵賽問題;

　　5、UASB內設三相分離器，通常不設沉淀池，被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內，通常可以不設污泥回流設備。

　　主要缺點是:

　　1、進水中懸浮物需要適當控制，不宜過高，一般控制在100mg/l以下;

　　2、污泥床內短流現象，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工藝近年來在外發展很快，面很寬，在各個行業都，性規模不等。實踐證明，它是污水實現資源化的一種技術成熟可行的污水處理工藝，既解決了環境污染問題，又能取得較好的效益，具廣闊的空間。

　　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。厭氧反應發生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼(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體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的體向反應器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器體發射器的底部，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的體被收集到反應器部的三相分離器的集室。

　　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、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：

　　① 解—發酵(酸化)細菌，它們將復雜結構的底物水解發酵成各種機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳;

　　② 乙酸化細菌，它們將一步水解發酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳;

　　③ 產甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、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、液固三相分離器(包括沉淀區)和室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，具良好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。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼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，然后穿過水層進入室，集中在室沼，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，污水中的污泥發生絮凝，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內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后出污泥床。