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UASB厭氧反應(yīng)器設(shè)備機(jī)容積負(fù)荷高

產(chǎn)品：

一、引言

   厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原機(jī)物作為受氫體，同時(shí)產(chǎn)生能源價(jià)值的甲烷體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度機(jī)廢水，進(jìn)水BOD高濃度可達(dá)數(shù)mg/l，也可適用于低濃度機(jī)廢水，如城市污水等。

   厭氧生物處理過程能耗低；機(jī)容積負(fù)荷高，一般為5－10kgCOD/m3.d，高的可達(dá)30-50kgCOD/m3.d；剩余污泥量少；厭氧菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)需求低、耐毒、可降解的機(jī)物分子量高；耐沖擊負(fù)荷；產(chǎn)出的沼是一種清潔能源。

   在社會(huì)提倡循環(huán)，關(guān)注工業(yè)廢棄物實(shí)施資源化再生利用的今天，厭氧生物處理顯然是能夠使污水資源化的優(yōu)選工藝。近年來，污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速，各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，包括厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和流化床，以及三代厭氧工藝EGSB和IC厭氧反應(yīng)器，發(fā)展十分迅速。

而升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注：以下簡(jiǎn)稱UASB）工藝由于具厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙，作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源——沼的一項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng)，且其結(jié)構(gòu)、操作維護(hù)管理相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)也相對(duì)較低，技術(shù)已經(jīng)成熟，正日益受到污水處理業(yè)界的重視，得到的和。

本文試圖就UASB的機(jī)理和工藝征以及UASB的設(shè)計(jì)啟動(dòng)等方面作一簡(jiǎn)要闡述。

二、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(chǎng)對(duì)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)。

三、UASB工作原理

基本原理

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沿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)。

從負(fù)荷角度考慮UASB的初次啟動(dòng)和顆?；^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，使這一階段的末期留下的污泥中開始產(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)荷過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時(shí)，其大負(fù)荷可以過20 kgCOD/(m3˙d)。當(dāng)反應(yīng)器在小于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。深井曝等工藝COD負(fù)荷也只10kgCOD/(m3˙d)左右，COD去除率為70%~80%。

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)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，厭氧顆粒污泥的性是很高的去除機(jī)物活性，密度比絮體污泥大，具良好的沉淀性能，時(shí)反應(yīng)器內(nèi)可維持很高的生物量。

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)器具很高的容積負(fù)荷率和很好的性，這是現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器與傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器的大區(qū)別。

UASB反應(yīng)器對(duì)各類廢水很大的適應(yīng)性：

UASB反應(yīng)器不僅可以出來高濃度機(jī)廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等廢水，也可以出來中等濃度機(jī)廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等廢水，并且可以出來低濃度機(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，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定。除了含毒害物質(zhì)的機(jī)廢水外，UASB反應(yīng)器幾乎可適應(yīng)不同行業(yè)出的各類機(jī)廢水。

能耗低，產(chǎn)泥量少：

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)點(diǎn)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)菌形成了一條很的食物鏈，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IC反應(yīng)器中培養(yǎng)出高濃活性的顆粒污泥，一般需要1~3個(gè)月；可以分為三個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期。

影響顆粒污泥形成的主要因素以下幾種：① 接種污泥的；② 維持穩(wěn)定的環(huán)境條件，如溫度、pH值等；③ 初始污泥負(fù)荷；④ 保持反應(yīng)器中低的VFA濃度；⑤ 表面水力負(fù)荷應(yīng)大于2 m3/m2.h，以保持較大的水力分級(jí)，沖走輕質(zhì)的絮體污泥；⑥ 進(jìn)水COD濃度；⑦ 進(jìn)水中可適當(dāng)提供機(jī)微粒，補(bǔ)充鈣和鐵，同時(shí)應(yīng)補(bǔ)充微量元素(如Ni、Co、Mo)

UASB厭氧反應(yīng)器設(shè)備機(jī)容積負(fù)荷高

管理

1．厭氧生物處理設(shè)施管理應(yīng)該注意的問題

(1) 當(dāng)被處理污水濃度較高（CODCr值大于5000mg/L）時(shí)，必須采取回流的方式，回流比根據(jù)具體情況確定，效的回流，不僅可以降低進(jìn)水濃度，還可以增大進(jìn)水量，處理設(shè)施內(nèi)的水流分布均勻，避免出現(xiàn)短流現(xiàn)象。回流還可以防止進(jìn)水濃度和厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH值的劇烈波動(dòng)，使厭氧反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，也就是說可以減少厭氧反應(yīng)對(duì)堿度的需求量，降低。厭氧反應(yīng)是產(chǎn)能過程，出水溫于進(jìn)水．因此冬季溫低時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)的溫度恒定，盡可能使厭氧微生在其適宜溫度下活動(dòng)。

(2)-般的工業(yè)廢水溫度難以達(dá)到35℃，需要加熱（尤其在冬季）。因此，為節(jié)約加溫所需能量，一方面要注意保溫（包括采取加大回流量等措施），盡可能防止反應(yīng)器熱量散失，另一方而要充分發(fā)揮反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度較大的點(diǎn)，盡可能提高反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，減弱溫度對(duì)厭氧反應(yīng)的影響。

(3)沼要及時(shí)效地出。厭氧消化過程必定伴隨著沼的產(chǎn)生，沼對(duì)污泥可以起到攪拌和，促進(jìn)污水與污泥的混合接觸，這是其利的一面。同時(shí)，沼的存在也會(huì)起到類似浮渣的，沼向上溢出時(shí)將部分污泥帶到液面．導(dǎo)致浮渣的產(chǎn)生和出水中懸浮物含量增加及水質(zhì)變差。因此，要設(shè)置體擋板和集罩，將沼從厭氧消化裝置內(nèi)引出，在出水堰附近留足夠的沉淀區(qū)，以出水水質(zhì)。

(4)污泥負(fù)荷要適當(dāng)。為保持厭氧消化過程三個(gè)階段的平衡，使揮發(fā)性脂肪酸等中間產(chǎn)物的生成與消耗平衡，防止酸積累導(dǎo)致pH值下降，進(jìn)水機(jī)負(fù)荷不宜過高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過提高反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，在保持相對(duì)較低的污泥負(fù)荷條件下，獲得較高的容積負(fù)荷。一般來說，厭氧消化裝置的容積負(fù)荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達(dá)50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當(dāng)被處理污水懸浮物濃度較大（一般指1000mg/L以上）時(shí)，就應(yīng)當(dāng)對(duì)污水進(jìn)行沉淀、過濾、或浮選等適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以降低進(jìn)水的懸浮物含量，防止填料層堵塞。一般AF的進(jìn)水懸浮物不過200mg/L，但如果懸浮物可以生物降解而且均勻分散在污水中，則懸浮物對(duì)AF幾乎不產(chǎn)生不利影響。

UASB厭氧反應(yīng)器過程中應(yīng)控制的環(huán)境因素 哪些?

(1)溫度厭氧消化可在不同的操作溫度下進(jìn)行。其中，低溫消化的操作溫度為15～25℃；中溫消化為30～40℃；高溫消化為50～55℃。一般認(rèn)為中溫消化的適宜溫度范Χ為35～38℃，城市污泥以35～37℃厭氧消化系統(tǒng)對(duì)溫度的突變十分敏感，溫度的波動(dòng)對(duì)去除率影響很大，如果突變過大，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停止產(chǎn)。為好。

(2)pH值厭氧反應(yīng)器中的pH值對(duì)不同階段的產(chǎn)物很大影響。產(chǎn)甲烷的pH值范Χ在6．5～8．O之間，zuijia的pH值范Χ在6．5～7．5之間，若出此界限范Χ，產(chǎn)甲烷速率將急劇下降；而產(chǎn)酸菌的pH值范Χ在4．O～7．5之間。因此，當(dāng)厭氧反應(yīng)器的pH值出甲烷菌的zuijia pH值范Χ時(shí)，系統(tǒng)中的酸性發(fā)酵可能過甲烷發(fā)酵，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)呈現(xiàn)“酸化”現(xiàn)象。

在實(shí)際中，揮發(fā)酸數(shù)量的控制比pH值更為重要，因?yàn)闄C(jī)酸累積至足以降低pH值時(shí)，厭氧消化的效率突出降低，正常的消化池中，揮發(fā)酸(以醋酸計(jì))一般在200～800mg／L之間，如果過2000rag／L，產(chǎn)率將迅速下降，甚至停止產(chǎn)。揮發(fā)酸本身不毒害甲烷菌，當(dāng)揮發(fā)酸數(shù)量多，造成氫離子濃度的提高和pH值的下降時(shí)，則會(huì)抑制甲烷菌的生長(zhǎng)。

重碳酸鹽及氨氮等是形成厭氧處理系統(tǒng)堿度的主要物質(zhì)，堿度越高，緩沖能力越強(qiáng)，這利于保持穩(wěn)定的pH值，一般要求系統(tǒng)中的堿度在2000mg／L以上，氨氮濃度介于50～200mg／L為好。

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