升流式厭氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed，簡(jiǎn)稱UASB)
升流式厭氧污泥床(是由Lettinga等于1974~1978年研究成功的一項(xiàng)新工藝，是世界上發(fā)展較好的消化器。由于該消化器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，處理效率高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年首先開展了利用UASB處理丙酮丁醇生產(chǎn)廢水的工藝研究，至今我國(guó)已對(duì)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)應(yīng)用。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)。
折疊
1、基本原理與特征
① 反應(yīng)器上部設(shè)置氣、固、液三相分離器;
② 反應(yīng)器底部設(shè)置均勻布水系統(tǒng);
③ 反應(yīng)器內(nèi)污泥能形成顆粒污泥。
2、主要特點(diǎn):
① 污泥的顆?；狗磻?yīng)器內(nèi)的平均濃度50gVSS/L以上，污泥齡30天以上;② 水力停留時(shí)間相應(yīng)較短;③ 容積負(fù)荷高;④ 不僅適合于處理高、中濃度的有機(jī)工業(yè)廢水，也適合于處理低濃度的城市污水;⑤ UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，結(jié)構(gòu)緊湊;⑥ 無(wú)需設(shè)置填料，節(jié)省了費(fèi)用，提高了容積利用率;⑦ 一般也無(wú)需設(shè)置攪拌設(shè)備，上升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起到攪拌的作用;⑧ 構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作運(yùn)行方便。
3、組成
1) 進(jìn)水配水系統(tǒng):
其功能主要有兩個(gè)方面:① 將廢水均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器的底部;② 水力攪拌;一個(gè)有效的進(jìn)水配水系統(tǒng)是保證UASB反應(yīng)器高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一。
2) 反應(yīng)區(qū):
反應(yīng)區(qū)是UASB反應(yīng)器中生化反應(yīng)發(fā)生的主要場(chǎng)所，又分為污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)，其中的污泥床區(qū)主要集中了大部分高活性的顆粒污泥，是有機(jī)物的主要降解場(chǎng)所;而污泥懸浮區(qū)則是絮狀污泥集中的區(qū)域。
3)三相分離器:
三相分離器由沉淀區(qū)、回流縫和氣封等組成;其主要功能有:① 將氣體(沼氣)、固體(污泥)、和液體(出水)分開;② 保證出水水質(zhì);③ 保證反應(yīng)器內(nèi)污泥量;④ 有利于污泥顆?；?。
4) 出水系統(tǒng):
出水系統(tǒng)的主要作用是將經(jīng)過沉淀區(qū)后的出水均勻收集，并排出反應(yīng)器。
5) 氣室:
氣室也稱集氣罩，其主要作用是收集沼氣。
6) 浮渣收集系統(tǒng):
浮渣收集系統(tǒng)的主要功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。
7) 排泥系統(tǒng):
排泥系統(tǒng)的主要功能是均勻地排除反應(yīng)器內(nèi)的剩余污泥。
4、UASB反應(yīng)器的型式
1) 開敞式UASB反應(yīng)器
開敞式UASB反應(yīng)器的頂部不加密封，或僅加一層不太密封的蓋板;多用于處理中低濃度的有機(jī)廢水;其構(gòu)造較簡(jiǎn)單，易于施工安裝和維修。
2) 封閉式UASB反應(yīng)器
封閉式UASB反應(yīng)器的頂部加蓋密封，這樣在UASB反應(yīng)器內(nèi)的液面與池頂之間形成氣室;主要適用于高濃度有機(jī)廢水的處理;這種形式實(shí)際上與傳統(tǒng)的厭氧消化池有一定的類似，其池頂也可以做成浮動(dòng)蓋式。
UASB的斷面形狀可以做成圓形或矩形;
矩形斷面便于三相分離器的設(shè)計(jì)和施工;
UASB反應(yīng)器的主體常為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);
UASB反應(yīng)器一般不在反應(yīng)器內(nèi)部直接加熱，而是將進(jìn)入反應(yīng)器的廢水預(yù)先加熱，而UASB反應(yīng)器本身多采用保溫措施;
反應(yīng)器內(nèi)壁必須采取防腐措施，因?yàn)樵趨捬醴磻?yīng)過程中肯定會(huì)有較多的硫化氫或其它具有強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)產(chǎn)生。
5、UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥
1) 顆粒污泥的性質(zhì)與形成
能在反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥是UASB反應(yīng)器的重要特征，顆粒污泥的形成與成熟，也是保證UASB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運(yùn)行的前提。
① 顆粒污泥的外觀:
有呈卵形、球形、絲形等;
其平均直徑為1 mm,一般為0.1~2 mm,可達(dá)3~5 mm;
反應(yīng)區(qū)底部的顆粒污泥多以無(wú)機(jī)粒子作為核心，外包生物膜;顆粒的核心多為黑色，生物膜的表層則呈灰白色、淡黃色或暗綠色等;反應(yīng)區(qū)上部的顆粒污泥的揮發(fā)性相對(duì)較高;顆粒污泥質(zhì)軟，有一定的韌性和粘性。
② 顆粒污泥的組成
各類微生物、無(wú)機(jī)礦物以及有機(jī)的胞外多聚物
微生物:水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、和產(chǎn)甲烷菌
胞外多聚物是另一重要組成，在顆粒污泥的表面和內(nèi)部，一般可見透明發(fā)亮的粘液狀物質(zhì)，主要是聚多糖、蛋白質(zhì)和糖醛酸等;其存在有利于保持顆粒污泥的穩(wěn)定性。
2) 顆粒污泥的類型
① A型顆粒污泥:
這種顆粒污泥中的產(chǎn)甲烷細(xì)菌以巴氏甲烷八疊球菌為主體，外層常有絲狀產(chǎn)甲烷桿菌纏繞;比較密實(shí)，粒徑很小，約為0.1~0.1 mm。
② B型顆粒污泥:
B型顆粒污泥則以絲狀產(chǎn)甲烷桿菌為主體，也稱桿菌顆粒;表面規(guī)則，外層繞著各種形態(tài)的產(chǎn)甲烷桿菌的絲狀體;在各種UASB反應(yīng)器中的出現(xiàn)頻率較高;密度為1.033~1.054 g/cm3 ，粒徑約為1~3 mm。
③ C型顆粒污泥:
C型顆粒污泥由疏松的纖絲狀細(xì)菌繞粘連在惰性微粒上所形成的球狀團(tuán)粒，也稱絲菌顆粒;C型顆粒污泥大而重，粒徑一般為1~5 mm，比重為1.01~1.05，沉降速度一般為5~10 mm/s。
當(dāng)反應(yīng)器中乙酸濃度高時(shí)，易形成A型顆粒污泥;當(dāng)反應(yīng)器中的乙酸濃度降低后，A型顆粒污泥將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)锽型顆粒污泥;當(dāng)存在適量的懸浮固體時(shí)，易形成C型顆粒污泥。
3) 顆粒污泥的生物活性
顆粒污泥中的細(xì)菌是成層分布的，即外層中占優(yōu)勢(shì)的細(xì)菌是水解發(fā)酵菌，而內(nèi)層則是產(chǎn)甲烷菌;顆粒污泥實(shí)際上是一種生物與環(huán)境條件相互依存和優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)，各種細(xì)菌形成了一條很完整的食物鏈，有利于種間氫和種間乙酸的傳遞，因此其活性很高。
4) 顆粒污泥的培養(yǎng)條件
在UASB反應(yīng)器種培養(yǎng)出高濃度高活性的顆粒污泥，一般需要1~3個(gè)月;可以分為三個(gè)階段:啟動(dòng)期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期。
