烏海市UASB厭氧反應器

UASB厭氧反應器運行三個重要的前提：

    ①反應器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥；

    ②產(chǎn)氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌；

    ③的三相分離器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反應器內(nèi)。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?；狗磻鲀?nèi)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 不適合于處理髙、中濃度的機工業(yè)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(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)造簡單，操作運行方便。

UASB的啟動

1、污泥的馴化

    UASB設(shè)備啟動的難特點是獲得大量沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。加以馴化，一般需要3-6個月，如果靠設(shè)備自身積累，投產(chǎn)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;比重大的絮狀污泥比輕的易于顆粒化;比甲烷活性高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(nèi)積累，并促進其增殖逐步達到顆粒化;

    (3)啟動開始廢水COD濃度較低時，未必就能讓污泥顆?；俣燃涌?

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

    (6)可降解的COD去除率達到70-80%左右時，可以逐步增加機容積負荷率;

    (7)為促進污泥顆?；?，反應區(qū)內(nèi)的小空塔速度不可低于1m/d，采用較高的表面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(chǎn)生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內(nèi)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。上升到表面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。

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(chǎn)生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內(nèi)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。上升到表面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(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(jīng)過分離器縫隙進入沉淀區(qū)。

    由于分離器的斜壁沉淀區(qū)的過流面積在接近水面時增加，因此上升流速在接近排放特點降低。由于流速降低污泥絮體在沉淀區(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。

UASB內(nèi)的流態(tài)和污泥分布

    UASB內(nèi)的流態(tài)相當復雜，反應區(qū)內(nèi)的流態(tài)與產(chǎn)氣量和反應區(qū)高度相關(guān)，一般來說，反應區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)氣的結(jié)果，部分斷面通過的氣量較多，形成一股上升的氣流，帶動部分混合液(指污泥與水)作向上運動。與此同時，這股氣、水流周圍的介質(zhì)則向下運動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠離這股上升氣、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具一定的產(chǎn)氣量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內(nèi)形成不同程度的混合區(qū)，這些混合區(qū)的大小與短流程度關(guān)。懸浮層內(nèi)混合液，由于氣體幣的運動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強的混合。在產(chǎn)氣量較少的情況下，時污泥層與懸浮層明顯的界線，而在產(chǎn)氣量較多的情況下，這個界面不明顯。關(guān)試驗表明，在沉淀區(qū)內(nèi)水流呈推流式，但沉淀區(qū)仍然還死區(qū)和混合區(qū)。

    UASB內(nèi)污泥濃度與設(shè)備的機負荷率關(guān)。是處理制糖廢水試驗時，UASB內(nèi)污泥分布與負荷的關(guān)系。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說明接近完混合型流態(tài)，反應區(qū)內(nèi)污泥的頒，當機負荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗表明，污水通過底部0.4-0.6m的高度，已90%的機物被轉(zhuǎn)化。由此可見厭氧污泥具高的活性，改變了以來認為厭氧處理過程進行緩慢的概念。在厭氧污泥中，積累大量高活性的厭氧污泥是這種設(shè)備具巨大處理能力的主要原因，而這又歸于污泥具良好的沉淀性能。

    UASB具高的容積機負荷率，其主要原因是設(shè)備內(nèi)，別是污泥層內(nèi)保大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和性很大程度上取決于生成具優(yōu)良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應區(qū)內(nèi)的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使UASB不能在較高的負荷下穩(wěn)定運行。

    根據(jù)UASB內(nèi)污泥形成的形態(tài)和達到的COD容積負荷，可以將污泥顆?；^程大致分為三個運行期:

    (1)接種啟動期:從接種污泥開始到污泥床內(nèi)的COD容積負荷達到5kgCOD/m3.d左右，此運行期污泥沉降性能一般;

    (2)顆粒污泥形成期:這一運行期的特點是小顆粒污泥開始出現(xiàn)，當污泥床內(nèi)的總SS量和總VSS量降低時本運行期即告結(jié)束，這一運行期污泥沉降性能不太好;

    (3)顆粒污泥成熟期:這一運行期的特點是顆粒污泥大量形成，由下上逐步充滿整個UASB。當污泥床容積負荷達到16kgCOD/m3.d以上時，可以認為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該運行期污泥沉降性很好。

外設(shè)沉淀池防止污泥流失

    在UASB內(nèi)雖氣液固三相分離器，混合液進入沉淀區(qū)前已把氣體分離，但由于沉淀區(qū)內(nèi)的污泥仍具較高的產(chǎn)甲烷活性，繼續(xù)在沉淀區(qū)內(nèi)產(chǎn)氣;或者由于沖擊負荷及水質(zhì)突然變化，可能使反應區(qū)內(nèi)污泥膨脹，結(jié)果沉淀區(qū)固液分離不佳，發(fā)生污泥流失而影響了水質(zhì)和污泥床中污泥濃度。為了減少出水所帶的懸浮物進入水體，外部另設(shè)一沉淀池，沉淀下來的污泥回流到污泥床內(nèi)。

設(shè)置外部沉淀池的好處是:

    (1)污泥回流可加速污泥的積累，縮短啟動周期;

    (2)去除懸浮物，改善出水水質(zhì);

    (3)當偶爾發(fā)生大量漂泥時，提高了可見性，能夠及時回收污泥保持工藝的穩(wěn)定性;

    (4)回流污泥可作進一步分解，可減少剩余污泥量。

UASB的主要優(yōu)點是:

    1、UASB內(nèi)污泥濃，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;

    2、機，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(shè)備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)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)省造價及避免因填料發(fā)生堵賽問題;

    5、UASB內(nèi)設(shè)三相分離器，通常不設(shè)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(nèi)，通?？梢圆辉O(shè)污泥回流設(shè)備。

    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(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)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：

    ① 解—發(fā)酵(酸化)細菌，它們將復雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)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*步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳；

    ③ 產(chǎn)甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 。

烏海市UASB厭氧反應器

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