厭氧流化床反應(yīng)器是一種高效的生物膜法處理方法。它是利用砂等大表面積的物質(zhì)為載體。厭氧微生物以膜形式結(jié)在砂或其它載體的表面，在污水中成流動(dòng)狀態(tài)，微生物與污水中的有機(jī)物進(jìn)行接觸吸附分解有機(jī)物，從而達(dá)到處理的目的。厭氧反應(yīng)器，在國(guó)內(nèi)外厭氧處理中采用以砂為載體，設(shè)備結(jié)構(gòu)為內(nèi)外兩個(gè)圓筒，利用特制的軸流泵，使污水和有機(jī)生物膜的砂在外筒中進(jìn)行循環(huán)，達(dá)到流化的目的。由于砂的比表面積大，每立方米可5500-6500m2/m3(折合一般填料40-50m3)，因而生物接觸面積特別大，因而處理效率很高，每立方米有效反應(yīng)器容積可每天處理COD達(dá)35-45公斤COD/m3。
由于厭氧消化過(guò)程微生物的不斷增長(zhǎng)，或進(jìn)水不可降解懸浮固體的積累，隨著反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會(huì)得到改善，但污泥超過(guò)一定高度，污泥將隨出水一起沖出反應(yīng)器。因此，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的污泥達(dá)到某一預(yù)定高度智慧需要排泥。
一般污泥排放應(yīng)該遵循事先建立的規(guī)程，IC厭氧反應(yīng)器在一定的時(shí)間間隔(如每周)排放一定體積的污泥，其等于這一期間所積累的量。
更加可靠的方法是確定污泥濃度分布曲線排泥，IC厭氧反應(yīng)器原則上有兩種污泥排放方法：
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②采用泵將污泥排出。
污泥排泥的高度是重要的，它應(yīng)是排出低活性的污泥并將的高活性的污泥保留在反應(yīng)器中。一般在污泥床的底層將形成濃污泥，而在上層是稀的絮狀污泥，剩余污泥應(yīng)該從污泥床的上部排出。在反應(yīng)器底部的“濃"污泥可能由于積累顆粒和小砂粒活性變低，這時(shí)建議偶爾從反應(yīng)器的底部排泥，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)積累的砂粒。①建議清水區(qū)高度0.5~1.5m。②污泥排放可采用定時(shí)排泥，周排泥一般為1~2次。③需要設(shè)置污泥液面監(jiān)測(cè)儀，可根據(jù)污泥面高度確定排泥時(shí)間。④剩余污泥排泥點(diǎn)以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜。⑤對(duì)于矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多點(diǎn)排泥。⑥由于反應(yīng)器底部可能會(huì)積累顆粒物質(zhì)和小砂粒，應(yīng)考慮下部排泥的可能性，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)部積累的砂粒。⑦對(duì)一管多孔式水管，可以考慮進(jìn)水管兼作排泥或放空管。
一般認(rèn)為排去剩余污泥的位置是反應(yīng)器的高度處。但是大部設(shè)計(jì)者推薦把排泥設(shè)備安裝在靠近反應(yīng)器的底部，也有人在三相分離器下0.5m處設(shè)排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮狀體污泥，而不會(huì)把顆粒污泥排走。UASB反應(yīng)器排污泥系統(tǒng)必須同時(shí)考慮上、中、下不同位置設(shè)排泥設(shè)備，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行中的具體情況考慮實(shí)際排泥的要求而確定在什么位置排泥。
對(duì)于一個(gè)新建的UASB反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)過(guò)程主要是用未經(jīng)馴化的絮狀污泥(如污水處理廠的消化污泥)對(duì)其進(jìn)行接種，并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的啟動(dòng)調(diào)試運(yùn)行，使反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷并實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的去除效果，通常這一過(guò)程會(huì)伴隨著污泥顆?；膶?shí)現(xiàn)，因此也稱(chēng)為污泥的顆?；Ｓ捎趨捬跷⑸?，特別是甲烷菌增殖很慢，厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)需要很長(zhǎng)時(shí)間。但是，一旦啟動(dòng)完成，在停止運(yùn)動(dòng)后的再次啟動(dòng)可以迅速完成。
當(dāng)沒(méi)有現(xiàn)成的厭氧污泥或顆粒污泥時(shí)，采用多的是城市污水處理廠的消化污泥。除了消化污泥之外，可用作接種的物料很多，例如牛糞和各類(lèi)糞肥、下水道污泥等。一些污水溝的污泥和沉淀物或福微生物的河泥也可以被用于接種，甚至好氧活性污泥也可以作為接種污泥，并同樣能培養(yǎng)出顆粒污泥。污泥的接種濃度以6~8kgVSS/m3(按反應(yīng)器總有效容積計(jì)算)為宜，至少不低于5kgVSS/m3，接種污泥的填充量應(yīng)不超過(guò)反應(yīng)器容積的60%。
當(dāng)采用不是顆粒污泥的接種污泥時(shí)，為了培養(yǎng)顆粒污泥或沉降性能好的活性污泥，都存在著一個(gè)將絮狀污泥和分散的細(xì)小污泥從反應(yīng)器內(nèi)“洗出"的過(guò)程，這是UASB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)顆粒化的先決條件之一。這一過(guò)程是一個(gè)微生物逐步篩選和進(jìn)化的過(guò)程，控制的關(guān)鍵因素之一是反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間或上升流速。經(jīng)驗(yàn)表明，合適的升流速度的范圍應(yīng)在0.4~1.0m/h之間，如果有必要可以采用出水回流的方式以適當(dāng)提高反應(yīng)器內(nèi)的升流速度。一般來(lái)說(shuō)，在顆粒污泥培養(yǎng)期內(nèi)隨出水而被沖出反應(yīng)器的污泥時(shí)沒(méi)有必要再將其回流到反應(yīng)器中區(qū)的。
從負(fù)荷角度考慮UASB的初次啟動(dòng)和顆?；^(guò)程，可分為三個(gè)階段。
階段1：即啟動(dòng)的初始階段，這一階段是低負(fù)荷的階段[2kgCOD/(m3·d)]。
階段2：即當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷上升至2~5kgCOD/(m3·d)的啟動(dòng)階段。在這階段污泥的洗出量增大，其中大多為細(xì)小的絮狀污泥。實(shí)際上，這一階段在反應(yīng)器里對(duì)較重的污泥顆粒和分散的、絮狀的污泥進(jìn)行選擇，使這一階段的末期留下的污泥中開(kāi)始產(chǎn)生顆粒狀污泥或保留沉淀性能良好的污泥。所以在5kgCOD/(m3·d)左右是反應(yīng)器中以顆粒污泥或絮狀污泥為主的一個(gè)重要的分界。
階段3：這一階段是指反應(yīng)器負(fù)荷超過(guò)5kgCOD/(m3·d)。在此時(shí)，絮狀污泥迅速減少，而顆粒污泥加速形成直到反應(yīng)器內(nèi)不再有絮狀污泥存在。當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷大于5kgCOD/(m3·d)，由于顆粒污泥的不斷形成，反應(yīng)器的大部分被顆粒污泥充滿(mǎn)時(shí)，其負(fù)荷可以超過(guò)20 kgCOD/(m3·d)。當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行在小于5 kgCOD/(m3·d)，系統(tǒng)中雖然可能形成顆粒污泥，但是，反應(yīng)器的污泥性質(zhì)由占主導(dǎo)地位的絮狀污泥所確定。
UASB反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)UASB反應(yīng)器的基本特征是不用吸附載體，就能形成沉降性能良好的粒狀污泥，保持反應(yīng)器內(nèi)高濃度的微生物，因而可以承受較高的COD負(fù)荷(可高達(dá)30~50kgCOD/(m3·d)以上)，COD去除率可達(dá)90%以上。而好氧生物處理中，效果的好氧純生物流化床。深井曝氣等工藝COD負(fù)荷也只有10kgCOD/(m3·d)左右，COD去除率為70%~80%。與其他厭氧生物反應(yīng)器相比，UASB的特點(diǎn)如下。
1、構(gòu)造簡(jiǎn)單巧妙：
沉淀區(qū)設(shè)在反應(yīng)器的頂部，廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入，向過(guò)污泥床區(qū)與大量的厭氧細(xì)菌接觸，廢水中的有機(jī)物被厭氧菌分解成沼氣(主要成分為CH4和CO2)，廢水在升流的過(guò)程中夾帶著沼氣和厭氧菌固體物。沼氣在氣室區(qū)進(jìn)行固液分離，處理過(guò)的凈化水由反應(yīng)器頂部排走，廢水完成了處理的全過(guò)程。沉淀區(qū)的大部分污泥可返回污泥床區(qū)，可使反應(yīng)器內(nèi)保持足夠的生物量。由此可知，整個(gè)上半時(shí)集生物反應(yīng)與沉淀于一體，反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)機(jī)械攪拌，不裝填料，構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便。
2、反應(yīng)器內(nèi)可培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥：
UASB反應(yīng)器在處理大多數(shù)有機(jī)廢水時(shí)，只要操作方法正確，一般均可在反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥，厭氧顆粒污泥的特性是有很高的去除有機(jī)物活性，密度比絮體污泥大，具有良好的沉淀性能，時(shí)反應(yīng)器內(nèi)可維持很高的生物量。
3、實(shí)現(xiàn)了污泥泥齡(SRT)與水力停留時(shí)間(HRT)的分離：
由于在反應(yīng)器內(nèi)能維持很高的生物量，污泥泥齡很長(zhǎng)，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的HRT較短，時(shí)SRT大于HRT，因而反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷率和很好的運(yùn)行穩(wěn)定性，這是現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器與傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器的區(qū)別。
4、UASB反應(yīng)器對(duì)各類(lèi)廢水有很大的適應(yīng)性：
UASB反應(yīng)器不僅可以出來(lái)高濃度有機(jī)廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等生產(chǎn)廢水，也可以出來(lái)中等濃度有機(jī)廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等生產(chǎn)廢水，并且可以出來(lái)低濃度有機(jī)廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應(yīng)器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下運(yùn)行，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定運(yùn)行。除了含有有毒有害物質(zhì)的有機(jī)廢水外，UASB反應(yīng)器幾乎可適應(yīng)不同行業(yè)排出的各類(lèi)有機(jī)廢水。
5、能耗低，產(chǎn)泥量少：
由于UASB反應(yīng)器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實(shí)現(xiàn)能的同時(shí)，達(dá)到了低能耗，并可提供大量的生物能沼氣，因此，UASB反應(yīng)器是一種產(chǎn)能型的廢水處理設(shè)備。由于SRT很長(zhǎng)，不僅產(chǎn)生的污泥時(shí)穩(wěn)定的，而且產(chǎn)泥量很少，從而降低了污泥處理費(fèi)用。
6、不能去除廢水中的氮和磷：
UASB反應(yīng)器與其他厭氧處理設(shè)備一樣，其不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應(yīng)的本質(zhì)決定的。在處理高、中等濃度廢水時(shí)，采用厭氧-好氧串聯(lián)工藝，即用UASB反應(yīng)器去除廢水中大部分含碳有機(jī)物作為預(yù)處理，而采用好氧處理設(shè)備去除殘余的含碳有機(jī)物和氮、磷等物質(zhì)，這是的廢水處理工藝選擇，具有很大的節(jié)能意義，并可以大大節(jié)省基建投資，降低運(yùn)行成本。因而，有著很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
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