UASB厌氧反应器的设计

一、UASB厌氧反应器的设计 

厌氧处理已经成功地于各种高、中浓度的废水处理中。虽然中、高浓度的废水在相当程度上得到了解决，但是当污水中含降性物质时，如含硫酸盐的味精废水在处理上仍一定的难度。在厌氧处理较为的是UASB反应器，其与其它的厌氧处理工艺一定的共同特点。

含厌氧处理单元的水处理过程一般括预处理、厌氧处理(括沼气的收集、处理和利用)、好氧后处理和污泥处理等部分，

二、UASB系统设计

1、预处理设施

一般预处理系统括粗格栅、细格栅或水力筛、沉砂池、调节(酸化)池、营养盐和pH调控系统。格栅和沉砂池的是去除粗大固体物和机的可沉固体，这对对于保护各种类型厌氧反应器的布水管免于堵塞是应的。当污水中含砂砾时，例如以薯干为原料的酿酒废水，强调去除砂砾的重要性也不过分。不可生物降解的固体，在厌氧反应器内积累会占据大量的池容，反应器池容的不断减少终将导致系统完失效。

由于厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于工业废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应的。调节池的是均质和均量，一般还可考虑兼沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。在调节池中设沉淀池时，容积需扣除沉淀区的体积;根据颗粒化和pH调节的要求，当废水碱度和营养盐不够需要补充碱度和营养盐(N、P)等;可采用计量泵自动投加酸、碱和药剂，通过调节池水力或机械搅拌达中和。

同时，酸化池或两相系统是去除和改变，对厌氧过程降的物质、改善生物反应条件和可生化性也是厌氧预处理的主要手段，也是厌氧预处理的。仅考虑溶解性废水时，一般不需考虑酸化。对于复杂废水，可在调节池中取得一定程度的酸化，但是完的酸化是没必要的，甚至是害处的。因为达到完酸化后，污水pH会下降，需采用投药调整pH值。另外证据表明完酸化对UASB反应器的颗粒过程不利的。对以下情况考虑酸化或相分离可能是利的:

1) 当采用预酸化可去除或改变对甲烷菌毒或降性化合物的结构时;

2) 当废水存在较高的Ca2+时，部分酸化可避免颗粒污泥表面产生CaCO3结垢;

3) 在调节池中取得部分酸化效果可以通过调节池的设计取得。例如，上向流进水方式，在反应器底部形成污泥层(1.0m)。底部布水孔口设计为5~10m2/孔即可。

2、UASB反应器体积的设计

a) 负荷设计法

采用机负荷(q)或水力停留时间(HRT) 设计UASB反应器是主要的方法。一旦q或HRT确定，反应器的体积(V)可以很容易根据公式(1或2)计算。对某种特定废水，反应器的容积负荷一般应通过试验确定。

V= QSo/q (1)

V=KQ.HRT (2)

式中:Q---废水流量，m3/d;

So---进水机物浓度，gCOD/L或gBOD5/L。

b) 经验公式方法

采用同样经验公式描述不同厌氧处理系统处理生活污水HRT与去除率(E)之间的关系，并且对不同反应器处理生活污水的数据进行了统计，得出了参数值。

式中:C1 ,C2--反应常数。

c) 动力学方法

许多者致力于动力学的研究，根据众多研究结果汇总了酸性发酵和甲烷发酵过程重要的动力学常数。到目前为止，动力学的，还没使它能够在和设计厌氧处理系统过程中成为力的工具，通过评所获得的实验结果的经验方法现在仍是设计和优化厌氧消化系统的。

3、UASB反应器的详细设计

1)反应器的体积和高度

采用水力停留时间进行设计时，体积(V)按公式(1)或(2)计算。反应器高度的原则是设计、运行和上综合考虑的结果。从设计、运行方面考虑:高度会影响上升流速，高流速增加系统扰动和污泥与进水之间的接触。但流速过高会引起污泥流失，为保持足够多的污泥，上升流速不能过一定的限值，从而使反应器的高度受到限制;高度与CO2溶解度关，反应器越高溶解的CO2浓度越高，因此，pH值越。如pH值于优值，会危害系统的效率。

从上考虑: 土方工程随池深增加而增加，但占地面积则相反;考虑当地的气候和地形条件，一般将反应器建造在半地下减少建筑和保温。的反应器高度(深度)一般是在4到6m之间，并且在大多数情况下这也是系统的运行范围。

2) 反应器的升流速度

对于UASB反应器还其他的流速关系(图2)。对于日平均上升流速的值见表3，应该注意对短时间(如2~6h)的高峰值是可以承受的(即暂时的高峰流量可以接收)。

表3 UASB和EGSB允许上升流速(平均日流量) Vr=0.25~3.0m/h

0.75~1.0m/h 颗粒污泥

絮状污泥 Vs≤1.5m/h

颗粒污泥 Vo≤12m/h Vg=1m/h

3) 反应器的截面积和反应器的长、宽(或直径)

在确定反应器的容积和高度(H)之后，可确定反应器的截面积(A)。从而确定反应器的长和宽，在同样的面积下正方形池的周长比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面积为600m2的反应器为例，30×20m的反应器与15m×40m的反应器周长相差10%，这意味着建筑要增加10%。但从布水均匀性考虑，矩形在长/宽比较大较为合适。从布水均匀性和性考虑，矩形池在长/宽比在2:1以下较为合适。长/宽比在4:1时增加十分突出。

圆形反应器在同样的面积下，其周长比正方形的少12%。但这一特点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用壁。对于采用公共壁的矩形反应器，池型的长宽比对造也较大的影响。如果不考虑其他因素，这是一个在设计中需要优化的参数。