UASB厌氧反应器原理

UASB厌氧反应器原理

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优点

    厌氧污水处理工艺的基建投资一般情况下比氧化沟和 SBR 工艺高，但随着规模的增大，氧化沟和 SBR 的基建费也成倍增加，而常规活性污泥法的投资则以较小的比例增加，两者的差距越来越小。当污水达到一定规模后，常规活性污泥法的投资比氧化沟与 SBR 还省，所以，污水规模越大，常规活性污泥法的优点就越大。常规活性污泥法、A/O和A2/O法的主要缺特点是处理单元多，操作管理复杂，别是污泥厌氧消化要求高水平的管理，消化过程产生的沼气是可燃易爆气体，更要求安操作，这些都增加了管理的难度。但由于大型污水背靠大城市，技术力量强，管理水平较高，能满足这种要求，因而常规活性污泥法的缺特点不会成为限制使用的因素。

    与污水的好氧生物处理工艺相比，污水的厌氧生物处理工艺具以下主要特点：

①大量降能耗，而且还可以回收生物能(沼气);

    厌氧生物处理工艺中没为微生物提供氧气的鼓风曝气装置，可以降大量的能耗。在大量去除机物的同时，厌氧处理工艺还会伴大量沼气产生。而沼气中的甲烷是一种可以燃烧的气体，具很高的利用值，可以直接用于锅炉燃烧或发电;

②污泥产量很;

    由于污水中大部分机污染物在厌氧生物处理过程中被转化为沼气——甲烷和二氧化碳，而用于细胞合成的机物相对较少;同时，微生物增殖速率好氧工艺要比厌氧高很多，产酸菌的产率Y为0.15~0.34kgVSS/kgCOD，产甲烷菌的产率Y为0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的产率约为0.25~0.6kgVSS/kgCOD。

③厌氧可以对好氧微生物不能降解的一些机物进行降解或部分降解;因此，对于污水中含难降解机物质时，利用厌氧工艺进行处理后的效果更好一些，或者也可以将厌氧工艺作作为提高污水可生化性预处理工艺，为后续好氧处理工艺处理效果提供基础。

分离装置

    三相分离器是UASB厌氧反应器特点和重要置。它同时具两个功能：

1) 能收集从分离器下的反应室产生的沼气;

2) 使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。

三相分离器设计要特点汇总

1) 集气室的隙缝部分的面积应该占反应器部面积的15～20%;

2) 在反应器高度为5～7m时，集气室的高度在1.5～2m;

3) 在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体，防止浮渣或泡沫层的形成;

4) 在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理污水严重泡沫问题时消泡;

5) 反射板与隙缝之间的遮盖应该在100～200mm以避免上升的气体进入沉淀室;

6) 出气管的直管应该以从集气室引出沼气，别是泡沫的情况。

UASB厌氧反应器具如下的主要特点

① 污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度达50 gVSS/L以上，污泥龄一般为30天以上；

② 反应器的水力停留吋间相应较短；

③ 反应器具很髙的容积负荷；

④ 不仅适合于处理髙、中浓度的机工业废水，也适合于处理浓度的城市污水；

⑤ UASB厌氧反应器集生物反应和沉淀分离于一体，；

⑥ 滞设置填料，节省了，提髙了容积利用率；

⑦ 一般也需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上升气流起到搅拌；

 ⑧ ，操作运行方便。

基本要求

(1)为污泥絮凝提供利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能;

(2)良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度;

(3)通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。

UASB厌氧反应器原理

UASB内的流态和污泥分布

    UASB内的流态相当复杂，反应区内的流态与产气量和反应区高度相关，一般来说，反应区下部污泥层内，由于产气的结果，部分断面通过的气量较多，形成一股上升的气流，带动部分混合液(指污泥与水)作向上运动。与此同时，这股气、水流周围的介质则向下运动，造成逆向混合，这种流态造成水的短流。在远离这股上升气、水流的地方容易形成死角。在这些死角处也具一定的产气量，形成污泥和水的缓慢而微弱的混合，所以说在污泥层内形成不同程度的混合区，这些混合区的大小与短流程度关。悬浮层内混合液，由于气体币的运动带动液体以较高速度上升和下降，形成较强的混合。在产气量较少的情况下，时污泥层与悬浮层明显的界线，而在产气量较多的情况下，这个界面不明显。关试验表明，在沉淀区内水流呈推流式，但沉淀区仍然还死区和混合区。

    UASB内污泥浓度与设备的机负荷率关。是处理制糖废水试验时，UASB内污泥分布与负荷的关系。从图中可看出污泥层污泥浓度比悬浮层污泥浓，悬浮层的上下部分污泥浓度差较小，说明接近完混合型流态，反应区内污泥的颁，当机负荷很高时污泥层和悬浮层分界不明显。试验表明，污水通过底部0.4-0.6m的高度，已90%的机物被转化。由此可见厌氧污泥具高的活性，改变了以来认为厌氧处理过程进行缓慢的概念。在厌氧污泥中，积累大量高活性的厌氧污泥是这种设备具巨大处理能力的主要原因，而这又归于污泥具良好的沉淀性能。

    UASB具高的容积机负荷率，其主要原因是设备内，别是污泥层内保大量的厌氧污泥。工艺的稳定性和性很大程度上取决于生成具沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是颗粒状污泥。与此相反，如果反应区内的污泥以松散的絮凝状体存在，往往出现污泥上浮流失，使UASB不能在较高的负荷下。

UASB的启动

1、污泥的驯化

     UASB设备启动的难特点是获得大量沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。加以驯化，一般需要3-6个月，如果靠设备自身积累，投产期长可长达1-2年。实践表明，投加少量的载体，利于厌氧菌的附着，促进初期颗粒污泥的形成;比重大的絮状污泥比轻的易于颗粒化;比甲烷活性高的厌氧污泥可缩短启动期。

​2、启动操作要特点

(1)应一次投加足够量的接种污泥;

(2)启动初期从污泥床流出的污泥可以不予回流，以使别轻的和细碎污泥跟悬浮物连续地从污泥床排出体外，使较重的活性污泥在床内积累，并促进其增殖逐步达到颗粒化;

(3)启动开始废水COD浓度较时，未必就能让污泥颗粒化速度加快;

(4)初污泥负荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比较合适;

(5)污水中原来存在的和厌氧分解出来的多种挥发酸未能效分解之前，不应随意提高机容积负荷，这需要跟踪观察和水样化验;

(6)可降解的COD去除率达到70-80%左右时，可以逐步增加机容积负荷率;

(7)为促进污泥颗粒化，反应区内的小空塔速度不可于1m/d，采用较高的表面水力负荷利于小颗粒污泥与污泥絮凝分开，使小颗粒污泥凝并为大颗粒。