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丹東市UASB厭氧反應(yīng)器

廢水厭氧生物技術(shù)由于其巨大的處理能力和潛在的空間，一直是水處理技術(shù)研究的熱特點(diǎn)。從傳統(tǒng)的厭氧接觸工藝發(fā)展到現(xiàn)今流行的UASB工藝，廢水厭氧處理技術(shù)已日趨成熟。隨著發(fā)展與資源、能耗、占地等因素間矛盾的進(jìn)一步突出，現(xiàn)的厭氧工藝又面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，尤其是如何處理發(fā)展帶來的大量高濃度機(jī)廢水，使得研發(fā)技術(shù)更優(yōu)化的厭氧工藝非常必要。內(nèi)循環(huán)厭氧處理技術(shù)（以下簡稱IC厭氧技術(shù)）就是在這一背景下產(chǎn)生的處理技術(shù)，它是20世紀(jì)80年代中期由荷蘭PAQUES研發(fā)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(shí)踐證明，該技術(shù)去除機(jī)物的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)過普通厭氧處理技術(shù)（如UASB），而且IC反應(yīng)器容積小，是一種值得推廣的厭氧處理技術(shù)。

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(jì)70年 代時開發(fā)的厭氧生物反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如左圖 所示。反應(yīng)器工作時，污水經(jīng)過均勻布水 進(jìn)人反應(yīng)器底部，污水自下而上地通過厭氧污泥床反應(yīng)器。

UASB反應(yīng)器運(yùn)行三個重要的前提：①反應(yīng)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(jìn)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(yīng)器內(nèi)。良好的顆粒污泥床的形成，使得機(jī)負(fù)荷和去除率髙，不需要攪拌，能適應(yīng)負(fù)荷沖擊和溫度與pH值的變化。

UASB反應(yīng)器具如下的主要特點(diǎn)：

① 污泥的顆?；狗磻?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 不適合于處理髙、中濃度的機(jī)工業(yè)廢水，也適合于處理低濃度的城市污水；

⑤ UASB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)造簡單，操作運(yùn)行方便。

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

厭氧生物處理過程能耗低;機(jī)容積，一般為5-10kgCOD/m3.d，可達(dá)30-50kgCOD/m3.d;剩余污泥量少;厭氧菌對營養(yǎng)需求低、耐毒、可降解的機(jī)物分子量高;耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng);產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源。

在社會提倡循環(huán)，關(guān)注工業(yè)廢棄物實(shí)施資源化再生利用的今天，厭氧生物處理顯然是能夠使污水資源化的優(yōu)選工藝。近年來，污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速，各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，包括厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和流化床，以及三代厭氧工藝EGSB和IC厭氧反應(yīng)器，發(fā)展十分迅速。

而升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注:以下簡稱UASB)工藝由于具厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn)，作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源--沼氣的一項(xiàng)技術(shù)。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，得到的歡迎和。

UASB工作原理

UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)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(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣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(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力下沉降。沉淀斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

基本出要求:

(1)為污泥絮凝提供利的物理、化學(xué)和力學(xué)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?？尚纬梢环N相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，保持定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強(qiáng)的擾動力，較大的絮體具良好的沉淀性能，從而提高設(shè)備內(nèi)的污泥濃度;

(3)通過在污泥床設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個沉淀區(qū)，使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn)一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。

UASB內(nèi)的流態(tài)和污泥分布

UASB內(nèi)的流態(tài)相當(dāng)復(fù)雜，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的流態(tài)與產(chǎn)氣量和反應(yīng)區(qū)高度相關(guān)，一般來說，反應(yīng)區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)氣的結(jié)果，部分?jǐn)嗝嫱ㄟ^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(yùn)動。與此同時，這股氣、水流周圍的介質(zhì)則向下運(yùn)動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠(yuǎn)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(yùn)動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強(qiáng)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(yàn)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(jī)負(fù)荷率關(guān)。是處理制糖廢水試驗(yàn)時，UASB內(nèi)污泥分布與負(fù)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(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的頒，當(dāng)機(jī)負(fù)荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗(yàn)表明，污水通過底部0.4-0.6m的高度，已90%的機(jī)物被轉(zhuǎn)化。由此可見厭氧污泥具高的活性，改變了以來認(rèn)為厭氧處理過程進(jìn)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(jī)負(fù)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(yīng)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(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)UASB內(nèi)污泥形成的形態(tài)和達(dá)到的COD容積負(fù)荷，可以將污泥顆粒化過程大致分為三個運(yùn)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(fù)荷達(dá)到5kgCOD/m3.d左右，此運(yùn)行期污泥沉降性能一般;

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

(3)顆粒污泥成熟期:這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是顆粒污泥大量形成，由下上逐步充滿整個UASB。當(dāng)污泥床容積負(fù)荷達(dá)到16kgCOD/m3.d以上時，可以認(rèn)為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該運(yùn)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(jìn)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(fù)荷及水質(zhì)突然變化，可能使反應(yīng)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(jìn)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(dāng)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(jìn)一步分解，可減少剩余污泥量。

UASB的設(shè)計(jì)

UASB的工藝設(shè)計(jì)主要是計(jì)算UASB的容積、產(chǎn)氣量、剩余污泥量、營養(yǎng)需求的平衡量。

UASB的池形狀圓形、方形、矩形。污泥床高度一般為3-8m，多用鋼筋混凝土建造。當(dāng)污水機(jī)物濃度比較高時，需要的沉淀區(qū)與反應(yīng)區(qū)的容積比值小，反應(yīng)區(qū)的面積可采用與沉淀區(qū)相同的面積和池形。當(dāng)污水機(jī)物濃度低時，需要的沉淀面積大，為了反應(yīng)區(qū)的一定高度，反應(yīng)區(qū)的面積不能太大時，則可采用反應(yīng)區(qū)的面積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部面積大于下部的池形。

丹東市UASB厭氧反應(yīng)器

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