反应器原理

    UASB由污泥反应区、液固三相分离器(包括沉淀区)和室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的机物，把它转化为沼。沼以微小泡形式不断放出，微小泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的泡，在污泥床上部由于沼的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入室，集中在室沼，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后出污泥床。

型UASB厌氧反应器

UASB厌氧反应器优点：

    废水厌氧生物技术由于其巨大的处理能力和潜在的空间，一直是水处理技术研究的热点。从传统的厌氧接触工艺发展到现今流行的UASB工艺，废水厌氧处理技术已日趋成熟。随着发展与资源、能耗、占地等因素间矛盾的进一步突出，现的厌氧工艺又面临着严峻的挑战，尤其是如何处理发展带来的大量高浓度机废水，使得研发技术更优化的厌氧工艺非常必要。内循环厌氧处理技术（以下简称IC厌氧技术）就是在这一背景下产生的强效处理技术，它是20世纪80年代中期由荷兰PAQUES研发成功，并推入废水处理工程市场，目前已成功于土豆加工、啤酒、食品和柠檬酸等废水处理中。

UASB的启动

1、污泥的驯化

    UASB设备启动的难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浓度较低时，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低于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。

附属设备

1、剩余沼燃烧器

    一般不允许将剩余沼向空中放，以防污染大。在确剩余沼法利用时，可安装余燃烧器将其烧掉。燃烧器应装在安地区，并应在其前安装阀门和阻火器。剩余体燃烧器，是—种安装置，要能自动点火和自动灭火。剩余体燃烧器和消化池盖、或贮柜之间的距离，一般至少需要15m，并应设置在容易监视的开阔地。

2、保温加热设备

    厌氧消化像其他生物处理工艺一样受温度影响很大，厌氧工艺受温度影响更加突出。中温厌氧消化的温度范围从30～35℃，可以计算在20℃和10℃的消化速率大约分别是30℃下大值的35%和12%。所以，加温和保温的重要性是不言而喻的。如果工或附近可利用的废热或者需要从出水中间收效量，则安装热交换器是必要的。

3、监控设备

     为提高厌氧反应器的可靠性，必须设置各种类型的计量设备和仪表，如控制进水量、投药量等计量设备和pH计(酸度计)、温度测量等自动化仪表。自动计量设备和仪表是的基础。对UASB厌氧反应器实行监控的主要两个，一个是了解进出水的情况，以便观测进水是否满足工艺设计情况;另外一个是为了控制各工艺的，判断工艺是否正常。由于UASB厌氧反应器的殊性还要增加一些检测项目，如挥发性机酸(VFA)、碱度和甲烷等。但是，这些设备属于规准设备，一些设备还很难形成在线的测量和控制  。

厌氧生物处理的三个阶段是怎样的?

    理论研究认为三个阶段，即厌氧消化过程分为水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段三部分。

    水解发酵阶段和产乙酸产氢阶段又可合称为酸性发酵阶段。在这个阶段，污水中的复杂机物，在酸性腐化菌或产酸菌的下，分解成简单的机物，如机酸，醇类等，以及CO2、NH3和H2S等机物。由于机酸的积累，污水的pH值下降到6以下。此后，由于机酸和含氮化合物的分解，产生碳酸盐和氨等使酸性减退，pH值回升到6.6～6.8左右。

    ⑴ 水解酸化阶段。污水中复杂的大分子、不溶性的机物在细胞外酶的下水解为小分子、溶解性机物，然后渗入细胞体内，水解产生挥发性机酸、醇类及醛类等。

    ⑵ 产氢产乙酸阶段。在产氢产酸菌的下，各种机酸分解转化为乙酸、氢和二氧化碳。

    ⑶ 产甲烷阶段。产甲烷菌将乙酸、氢及二氧化碳转化为甲烷。 

水解酸化法的优点?

    ⑴ 池体不需要密闭，也不需要三相分离器，管理方便简单。

    ⑵ 大分子机物经水解酸化后，生成小分子机物，可生化性较好，即水解酸化可以改变原污水的可生化性，从而减少反应时间和处理能耗。

    ⑶ 水解酸化属于厌氧处理的前期，没达到厌氧发酵的终阶段，因而出水中也就没厌氧发酵所产生的难闻味，改善了污水处理的环境。

    ⑷ 水解酸化反应所需时间较短，因此所需构筑物体积很小，一般与沉淀池相当，可节约基建投资。

    ⑸ 时间酸化对固体机物的降解效果较好，而且产生的剩余污泥很少，实现了污泥、污水一次处理，具消化池的部分功能。

    UASB工艺近年来在外发展很快，面很宽，在各个行业都，性规模不等。实践证明，它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既解决了环境污染问题，又能取得较好的效益，具广阔的空间。

    UASB厌氧反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持利。在污泥层形成的一些体附着在污泥颗粒上，附着和没附着的体向反应器部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器体发射器的底部，引起附着泡的污泥絮体脱。泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没附着的体被收集到反应器部的三相分离器的集室。

    UASB厌氧反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为终产物——沼、水等机物

UASB的设计

    UASB的工艺设计主要是计算UASB的容积、产量、剩余污泥量、营养需求的平衡量。UASB的池形状圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3-8m，多用钢筋混凝土建造。当污水机物浓度比较高时，需要的沉淀区与反应区的容积比值小，反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水机物浓度低时，需要的沉淀面积大，为了反应区的一定高度，反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部的池形。液固三相分离器是UASB的重要组成部分，它对污泥床的正常和获良好的出水水质起十分重要的，因此设计时应给予别的重视。

三相分离器应满足以下几点要求:

    1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的泡予以脱出，防止泡进入沉淀区影响沉淀;

    2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角;

    3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽低缝的流速不大于2m/m2.h;

    4、处于集器的液一界面上的污泥要很好地使之浸没于水中;

    5、应防止集器内产生大量泡沫。

构造

    UASB厌氧反应器包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器。

    在UASB厌氧反应器中重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体/颗粒的满意的沉淀效果，三相分离器*个主要的就是尽可能效地分离从污泥床/层中产生的沼，别是在高负荷的情况下，在集室下面反射板的是防止沼通过集室之间的缝隙逸出到沉淀室，另外挡板还利于减少反应室内高产量所造成的液体絮动。反应器的设计应该是只要污泥层没膨胀到沉淀器，污泥颗粒或絮状污泥就能滑回到反应室(应该认识到时污泥层膨胀到沉淀器中不是一件坏事。相反，存在于沉淀器内的膨胀的泥层将网捕分散的污泥颗粒/絮体，同时它还对可生物降解的溶解性COD起到一定的去除)。只一方面，存在一定可供污泥层膨胀的自由空间，以防止重的污泥在暂时性的机或水力负荷冲击下流失是很重要的。水力和机(产率)负荷率两者都会影响到污泥层以及污泥床的膨胀。UASB系统原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮体的基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统使、液、固三相得到分离。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮状污泥或颗粒型污泥)是UASB系统良好的根本点 。

型UASB厌氧反应器

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