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UASB厌氧反应器

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工作原理

    经过调节pH和温度的废水入反应器底部的混合区，并与来自外循环回流的泥水混合液充分混合后进入颗粒污泥膨胀床区进行COD生化降解，此处的COD容积负荷很高，大部分进水COD在此处被降解，产生大量沼气。由于沼气气泡形成过程中对液体做的膨胀功产生了气提的，使得沼气、污泥和水的混合物上升，经过填料区的降解后，混合液至反应器部的三相分离器，沼气在该处与泥水分离后并被导出处理系统。泥水混合物则沿挡泥板下降至反应器底部的混合区，并于进水充分混合后再次进入污泥膨胀床区，形成所谓内循环。根据不同的进水COD负荷和反应器的不同构造，外循环回流量可达进水流量的0.5-10倍。经膨胀床处理后的废水除一部分参与循环外，其余污水继续上升，污水进入填料区进行剩余COD降解与产沼气过程，提高和了出水水质。由于大部分COD已经被降解，所以填料区的COD负荷较，产气量也较小。该处产生的沼气也是由三相分离器收集，通过集气管导出处理系统。经过填料区处理后的废水经三相分离器后，上清液经出水区排走，颗粒污泥则返回污泥床。

厌氧塔部件组成

UBF的组成：

    厌氧塔塔塔体为玻璃钢整体缠绕的圆筒型塔体，分段连接法兰。具体结构由塔体、布水系统、污泥床、生物载体区、三相分离器、浮渣速排装置和回流系统等组成。

Ⅱ、负荷率--表示消化装置处理能力的一个参数，负荷率三种表示方法:

①容积负荷率--反应器单位效容积在单位时间内接纳的机物量kg/m3•d。

②污泥负荷率--反应器内单位重的污泥在单位时间内接纳的机物量kg/kg•d。

③投配率--每天向单位效容积投加的材料的体积m3/m3•d。

投配率的倒数为平均停留时间或消化时间，单位为d(天)，投配率池可用百分率表示。

负荷率的影响:

①当机物负荷率很高时，营养充分，代谢产物机酸产量很大，过甲烷菌的吸收利用能力，机酸积累pH下降，是效不稳定状态。

②负荷率适中，产酸细菌代谢产物中的机物(机酸)基本上能被甲烷菌利用，并转化为沼气，残存机酸量仅为几百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱碱性，是稳定发酵状态。

③当机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，pH>7.5是碱性发酵状态，是效发酵状态。

Ⅲ、温度控制--发酵要求较高的温度，每去除8000mg/L的COD所产沼气，能使水温升高10℃，一般工艺设计中温消化30~35℃。

Ⅳ、pH的控制--当液料pH<6.5或高于8.0，则要调整液料pH。

pH<6.8~7，应减少机负荷率，

pH<6.5，应停止加料，必要时加入石灰中和。

    在这个阶段产生两种重要的厌氧反应是否正常的底物就是挥发性脂肪酸（VFA）和氨氮。VFA过高会使废水的PH下降，逐渐影响到产甲烷菌的正常进行，使产气量减小，同时整个反应的自然碱度也会较少，系统平衡PH的能力减弱，整个反应会形成恶性循环，使得整个反应器失败。氨氮它起到一个平衡的，一方面，它能够中和一部分VFA，使废水PH具更大的缓冲能力，同时又给生物体合成自生生长需要的营养物质，但过高的氨氮会给微生物带来毒性，废水中的氨氮主要是由于蛋白质的分解带来的，的生活污水中含20-50mg/l左右的氨氮，这个范围是厌氧微生物非常理想的范围。

    另外一个重要指标就是废水中氢气的浓度，以含碳17的脂肪酸降解为例：

CH3(CH2)15COO-+14H2O—> 7CH3COO-+CH3CH2COO-+7H++14H2

    脂肪酸的降解都会产生大量的氢气，如果要使上述反应得以正常进行，必须在下一反应中消耗掉足够的氢气，来维持这一反应的平衡。如果废水的氢气指标过高，表明废水的产甲烷反应已经受到严重抑制，需要进行修复，一般来说氢气浓度升高是伴随PH指标降的，所以不难监测到废水中氢气的变化情况，但废水本身一定的缓冲能力，所以完通过PH下降来判断氢气浓度的变化一定的滞后性，所以通过监测废水中氢气浓度的变化是对整个反应器反应状态一个快捷的表现形式。

 基本出要求:

(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

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。