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技術(shù)加工UASB厭氧反應(yīng)器參數(shù)說明

UASB的由來
1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農(nóng)業(yè)大學(xué)拉丁格(Lettinga)教授通過物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用重力場對不同密度物質(zhì)的差異，發(fā)明了三相分離器。使活性污泥停留時(shí)間與廢水停留時(shí)間分離，形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的雛型。1974年荷蘭CSM在其6m3反應(yīng)器處理甜菜制糖廢水時(shí)，發(fā)現(xiàn)了活性污泥自身固定化機(jī)制形成的生物聚體結(jié)構(gòu)，即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現(xiàn)，不僅促進(jìn)了以UASB為代表的二代厭氧反應(yīng)器的和發(fā)展，而且還為三代厭氧反應(yīng)器的誕生奠定了基礎(chǔ)。
UASB工作原理
UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和室三部分組成。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。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼的攪動(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，然后穿過水層進(jìn)入室，集中在室沼，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進(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。沉淀至斜壁上的污泥沼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，然后出污泥床。
基本出要求:
(1)為污泥絮凝提供利的物理、化學(xué)和力學(xué)條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能;
(2)良好的污泥床?？尚纬梢环N相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，保持定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強(qiáng)的擾動(dòng)力，較大的絮體具良好的沉淀性能，從而提高設(shè)備內(nèi)的污泥濃度;
(3)通過在污泥床設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個(gè)沉淀區(qū)，使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn)一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。
四、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)量和反應(yīng)區(qū)高度相關(guān)，一般來說，反應(yīng)區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)的結(jié)果，部分?jǐn)嗝嫱ㄟ^的量較多，形成一股上升的流，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、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、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具一定的產(chǎn)量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內(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)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)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)。

技術(shù)加工UASB厭氧反應(yīng)器參數(shù)說明

厭氧反應(yīng)器也叫厭氧處理工藝以下幾種
一、沼池(厭氧消化器)采用技術(shù)分析和評價(jià)
在我已建成的沼工程中，所采用的厭氧消化工藝，主要以下四類，即塞流式消化器，升流式固體反應(yīng)器，升流式厭氧污泥床和污泥床濾器。
1塞流式反應(yīng)器(Plug Flow Reactor，簡稱PFR)
塞流式反應(yīng)器也稱推流式反應(yīng)器，是一種長方形的非完混合式反應(yīng)器。高濃度懸浮固體發(fā)酵原料從一端進(jìn)入，從另一端出。
優(yōu)點(diǎn):1不需要攪拌，池形，能耗低;2適用于高SS廢水的處理，尤其適用于牛糞的厭氧消化，用于農(nóng)場較好的效益;3方便，故障少，穩(wěn)定性高。
缺點(diǎn):1固體物容易沉淀于池底，影響反應(yīng)器的效體積，使HRT和SRT降低，效率較低;2需要固體和微生物的回流作為接種物;3因該反應(yīng)器面積/體積比較大，反應(yīng)器內(nèi)難以保持*的溫度;4易產(chǎn)生厚的結(jié)殼。
北京市大興區(qū)留民營的雞糞高溫沼工程采用了該反應(yīng)器。實(shí)踐表明，該反應(yīng)器耐粗放管理，采用高溫(55℃)發(fā)酵，產(chǎn)率較高，并且可以殺滅害生物。但因雞糞沉渣較多，易生成沉淀而影響反應(yīng)器的效率。
2升流式固體反應(yīng)器(Upflow Solids Reactor，簡稱USR)
升流式固體反應(yīng)器是一種、適用于高懸浮固體原料的反應(yīng)器。原料從底部進(jìn)入消化器內(nèi)，與消化器里的活性污泥接觸，使原料得到快速消化。未消化的生物質(zhì)固體顆粒和沼發(fā)酵微生物靠自然沉降滯留于消化器內(nèi)，上清液從消化器上部溢出，這樣可以得到比水力滯留期高得多的固體滯留期(SRT)和微生物滯留期(MRT)，從而提高了固體機(jī)物的分解率和消化器的效率。
都師范大學(xué)利用USR進(jìn)行了雞糞沼發(fā)酵研究，其進(jìn)料濃度為TS=5%~6%，COD=42~55g/l，懸浮固體為45~55g/l，在35℃條件下，USR的負(fù)荷可達(dá)10kgCOD/m3•d，產(chǎn)率488m3/m3•d，CH4含量60%左右，COD去除率85%左右，SS去除率為6616%。據(jù)計(jì)算當(dāng)HRT為5天時(shí)SRT為25天。
留民營雞糞污水中溫沼發(fā)酵工程、房山區(qū)琉璃河豬糞廢水沼發(fā)酵工程、房山區(qū)南韓繼和平谷縣南獨(dú)樂河豬糞廢水沼工程的厭氧消化器均采用USR工藝，，效果較好。
3升流式厭氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed，簡稱UASB)
UASB是由Lettinga等于1974~1978年研究成功的一項(xiàng)新工藝，是上發(fā)展較快的消化器。由于該消化器，低，而引起人們的普遍興趣。該消化器適用于處理可溶性廢水，要求較低的懸浮固體含量。北京環(huán)境于1983年先開展了利用UASB處理丙酮丁醇廢水的工藝研究，至今我已對COD為300~500mg/l的生活污水，1000~2000mg/l啤酒廢水，3000~5000mg/l的屠宰廢水，8000~10000mg/l的豆制品廢水及30000~40000mg/l的酒醪濾液等進(jìn)行了研究工作，并且多數(shù)已投產(chǎn)。該工藝將污泥的沉降與回流置于一個(gè)裝置內(nèi)，降低了造價(jià)。
該工藝的優(yōu)點(diǎn)為:1除三相分離器外，消化器，沒攪拌裝置及供微生物附著的填料;2長的SRT和MRT使其達(dá)到了很高的負(fù)荷率;3顆粒污泥的形成，使微生物天然固定化，改善了微生物的環(huán)境條件，增加了工藝的穩(wěn)定性;4出水的懸浮固體含量低。
缺點(diǎn):1需要安裝三相分離器;2進(jìn)水中只能含低濃度的懸浮固體;3需要效的布水器使其進(jìn)料能均勻分布于消化器的底部;4當(dāng)沖擊負(fù)荷或進(jìn)料中懸浮固體含量升高，以及遇到過量毒物質(zhì)時(shí)，會(huì)引起污泥流失，要求較高的管理水平。
UASB是近年來在沼發(fā)酵工程中多的工藝，多用于工業(yè)廢水和生活污水的厭氧消化。經(jīng)過固液分離后的畜禽糞便污水也可以采用UASB進(jìn)行厭氧消化處理。UASB工藝在工廢水處理中已得到。北京啤酒采用UASB工藝的厭氧消化工程已被定為推廣項(xiàng)目。
4污泥床濾器(UBF)
它是將UASB和厭氧濾器結(jié)合為一體的厭氧消化器。其下部為污泥床，上部設(shè)置纖維填料。由于附著于纖維填料上的生物膜補(bǔ)充了污泥床上部微生物的不足，所以效益較高。

相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求:
1、混和液進(jìn)入沉淀區(qū)之關(guān)，必須將其中的泡予以脫出，防止泡進(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，通過沉淀槽低縫的流速不大于2m/m2.h;
4、處于集器的液一界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中;
5、應(yīng)防止集器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。
2、3兩個(gè)條件可以通過適當(dāng)沉淀器的深度-面積比來加以滿足。
對于低濃度污水，主要用限制表面水力負(fù)荷來控制;對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體體積可能成為一個(gè)臨界指標(biāo)。但是直到現(xiàn)在外所取得的成果表明，只要負(fù)荷率不過20kgCOD/m3.d，UASB高度尚未見到大于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、沉淀和過濾。所以在操作過程中，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，不僅對于分離器的工作是具重要意義，對于整個(gè)機(jī)物去除率更加至關(guān)重要。
別要注意避免泡進(jìn)入沉淀區(qū)，要使固--液進(jìn)入沉淀區(qū)之前就與泡很好分離。在--液表面上形成浮渣能迫使一些泡進(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)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)酵過程中產(chǎn)生的泡來完成的。因此，一般采用多點(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)可通過試驗(yàn)決定參數(shù)或參考同類廢水的設(shè)計(jì)和參數(shù)。

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)負(fù)荷高，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)酵過程中產(chǎn)生的沼的上升運(yùn)動(dòng)，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對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)分離出來的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，通?？梢圆辉O(shè)污泥回流設(shè)備。
主要缺點(diǎn)是:
1、進(jìn)水中懸浮物需要適當(dāng)控制，不宜過高，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、對水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。
九、結(jié)語
UASB工藝近年來在外發(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)境污染問題，又能取得較好的效益，具廣闊的空間。

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