鶴崗市UASB厭氧反應(yīng)器

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(lái)說(shuō),，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^(guò)的氣量較多,，形成一股上升的氣流，帶動(dòng)部分混合液(指污泥與水)作向上運(yùn)動(dòng),。與此同時(shí),，這股氣、水流周圍的介質(zhì)則向下運(yùn)動(dòng),，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(shuō)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(dòng)帶動(dòng)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(shí)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(gè)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(shí),，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(shuō)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(shí)污泥層和懸浮層分界不明顯,。試驗(yàn)表明，污水通過(guò)底部0.4-0.6m的高度,，已90%的機(jī)物被轉(zhuǎn)化,。由此可見(jiàn)厭氧污泥具高的活性，改變了以來(lái)認(rèn)為厭氧處理過(guò)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,。

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(yíng)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(shí),，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(shí),，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(shí),，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,。

氣液固三相分離器是UASB的重要組成部分,，它對(duì)污泥床的正常運(yùn)行和獲良好的出水水質(zhì)起十分重要的，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予別的重視,。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),，三相分離器應(yīng)滿足以下幾特點(diǎn)要求:

1、混和液進(jìn)入沉淀區(qū)之關(guān),，必須將其中的氣泡予以脫出,，防止氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)影響沉淀;

2、沉淀器斜壁角度約可大于45度角;

3,、沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在0.7m3/m2.h以下,，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過(guò)沉淀槽低縫的流速不大于2m/m2.h;

4,、處于集氣器的液一氣界面上的污泥要很好地使之浸沒(méi)于水中;

5,、應(yīng)防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。

2,、3兩個(gè)條件可以通過(guò)適當(dāng)選擇沉淀器的深度-面積比來(lái)加以滿足,。

對(duì)于低濃度污水，主要用限制表面水力負(fù)荷來(lái)控制;對(duì)于中等濃度和高濃度污水,，在高負(fù)荷下,，單位橫截面上釋放的氣體體積可能成為一個(gè)臨界指。但是直到現(xiàn)在內(nèi)外所取得的成果表明,，只要負(fù)荷率不過(guò)20kgCOD/m3.d,，UASB高度尚未見(jiàn)到大于10m的報(bào)道,，三代厭氧反應(yīng)器除外。

污泥與液體的分離基于污泥絮凝,、沉淀和過(guò)濾,。所以在運(yùn)行操作過(guò)程中，應(yīng)該盡可能創(chuàng)造污泥能夠形成絮凝沉降的水力條件,，使污泥具良好的絮凝,、沉淀性能，不對(duì)于分離器的工作是具重要意義,，對(duì)于整個(gè)機(jī)物去除率更加關(guān)重要,。

別要注意避免氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，要使固--液進(jìn)入沉淀區(qū)之前就與氣泡很好分離,。在氣--液表面上形成浮渣能迫使一些氣泡進(jìn)入沉淀區(qū),，所以在設(shè)計(jì)中必須事先就考慮到:

(1)采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，盡可能避免浮渣的形成條件,，防范浮渣層的形成;

(2)必須要沖散浮渣的設(shè)施或裝置,，在污泥反應(yīng)區(qū)一旦出現(xiàn)浮渣的情況下，能夠及時(shí)破壞浮渣層的形成,，或能夠及時(shí)排除浮渣,。

如上所述，UASB中污水與污泥的混合是靠上升的水流和發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡來(lái)完成的,。因此,，一般采用多特點(diǎn)進(jìn)水，使進(jìn)水均勻地分布在床斷面上,，其中的關(guān)鍵是要均勻--勻速,、勻量。

UASB容積的計(jì)算一般按機(jī)物容積負(fù)荷或水力停留時(shí)間進(jìn)行,。設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)試驗(yàn)決定參數(shù)或參考同類廢水的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù),。

UASB的啟動(dòng)

1、污泥的馴化

UASB設(shè)備啟動(dòng)的難特點(diǎn)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(gè)月，如果靠設(shè)備自身積累,，投產(chǎn)期長(zhǎng)可長(zhǎng)達(dá)1-2年,。實(shí)踐表明，投加少量的載體,，利于厭氧菌的附著,，促進(jìn)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(dòng)期,。

2,、啟動(dòng)操作要特點(diǎn)

(1)應(yīng)一次投加足夠量的接種污泥;

(2)啟動(dòng)初期從污泥床流出的污泥可以不予回流,，以使別輕的和細(xì)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(jìn)其增殖逐步達(dá)到顆?；?

(3)啟動(dòng)開(kāi)始廢水COD濃度較低時(shí)，未必就能讓污泥顆?；俣燃涌?

(4)初污泥負(fù)荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比較合適;

(5)污水中原來(lái)存在的和厭氧分解出來(lái)的多種揮發(fā)酸未能效分解之前,，不應(yīng)隨意提高機(jī)容積負(fù)荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗(yàn);

(6)可降解的COD去除率達(dá)到70-80%左右時(shí),，可以逐步增加機(jī)容積負(fù)荷率;

(7)為促進(jìn)污泥顆?；磻?yīng)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(fù)荷利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開(kāi),，使小顆粒污泥凝并為大顆粒。

UASB工藝的優(yōu)缺特點(diǎn)

UASB的主要優(yōu)點(diǎn)是:

1,、UASB內(nèi)污泥濃,，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;

2、機(jī),，水力停留時(shí)間短,，采用中溫發(fā)酵時(shí),，容積負(fù)荷一般為10kgCOD/m3.d左右;

3,、混合攪拌設(shè)備，靠發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動(dòng),，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài),，對(duì)下部的污泥層也一定程度的攪動(dòng);

4、污泥床不填載體,，節(jié)省造價(jià)及避免因填料發(fā)生堵賽問(wèn)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(lái)的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi),，通常可以不設(shè)污泥回流設(shè)備,。

主要缺特點(diǎn)是:

1,、進(jìn)水中懸浮物需要適當(dāng)控制，不宜過(guò)高,，一般控制在100mg/l以下;

2、污泥床內(nèi)短流現(xiàn)象,，影響處理能力;

3、對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感,，耐沖擊力稍差,。

UASB工藝近年來(lái)在內(nèi)外發(fā)展很快,，面很寬,，在各個(gè)行業(yè)都,，性規(guī)模不等,。實(shí)踐證明，它是污水實(shí)現(xiàn)資源化的一種技術(shù)成熟可行的污水處理工藝,，既解決了環(huán)境污染問(wèn)題,，又能取得較好的效益，具廣闊的空間,。

UASB反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部，污水向上通過(guò)包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床,。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過(guò)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(duì)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(méi)附著的氣體向反應(yīng)器部上升,。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)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(méi)附著的氣體被收集到反應(yīng)器部的三相分離器的集氣室。

UASB反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過(guò)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(guò)不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過(guò)程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣,、水等機(jī)物

在厭氧消化反應(yīng)過(guò)程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要以下幾種：

① 解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌，它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種機(jī)酸,，乙醇，糖類,，氫和二氧化碳；

② 乙酸化細(xì)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(jiǎn)單的底物如乙酸,、甲醇和二氧化碳,、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 ,。

反應(yīng)器原理

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(guò)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(dòng)形成一個(gè)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(shí)，折向反射板的四周,，然后穿過(guò)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(guò)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,。沉淀斜壁上的污泥沿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。

鶴崗市UASB厭氧反應(yīng)器

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