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常德市UASB厭氧反應(yīng)器

UASB內(nèi)污泥濃度與設(shè)備的機(jī)負(fù)荷率關(guān)。是處理制糖廢水試驗(yàn)時，UASB內(nèi)污泥分布與負(fù)荷的關(guān)系。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說明接近完混合型流態(tài)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥的頒，當(dāng)機(jī)負(fù)荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗(yàn)表明，污水通過底部0.4-0.6m的高度，已90%的機(jī)物被轉(zhuǎn)化。由此可見厭氧污泥具高的活性，改變了以來認(rèn)為厭氧處理過程進(jìn)行緩慢的概念。在厭氧污泥中，積累大量高活性的厭氧污泥是這種設(shè)備具巨大處理能力的主要原因，而這又歸于污泥具良好的沉淀性能。

UASB具高的容積機(jī)負(fù)荷率，其主要原因是設(shè)備內(nèi)，別是污泥層內(nèi)保大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和性很大程度上取決于生成具優(yōu)良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使UASB不能在較高的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)UASB內(nèi)污泥形成的形態(tài)和達(dá)到的COD容積負(fù)荷，可以將污泥顆粒化過程大致分為三個運(yùn)行期:

(1)接種啟動期:從接種污泥開始到污泥床內(nèi)的COD容積負(fù)荷達(dá)到5kgCOD/m3.d左右，此運(yùn)行期污泥沉降性能一般;

(2)顆粒污泥形成期:這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是小顆粒污泥開始出現(xiàn)，當(dāng)污泥床內(nèi)的總SS量和總VSS量降低時本運(yùn)行期即告結(jié)束，這一運(yùn)行期污泥沉降性能不太好;

(3)顆粒污泥成熟期:這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是顆粒污泥大量形成，由下上逐步充滿整個UASB。當(dāng)污泥床容積負(fù)荷達(dá)到16kgCOD/m3.d以上時，可以認(rèn)為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該運(yùn)行期污泥沉降性很好。

外設(shè)沉淀池防止污泥流失

在UASB內(nèi)雖氣液固三相分離器，混合液進(jìn)入沉淀區(qū)前已把氣體分離，但由于沉淀區(qū)內(nèi)的污泥仍具較高的產(chǎn)甲烷活性，繼續(xù)在沉淀區(qū)內(nèi)產(chǎn)氣;或者由于沖擊負(fù)荷及水質(zhì)突然變化，可能使反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥膨脹，結(jié)果沉淀區(qū)固液分離不佳，發(fā)生污泥流失而影響了水質(zhì)和污泥床中污泥濃度。為了減少出水所帶的懸浮物進(jìn)入水體，外部另設(shè)一沉淀池，沉淀下來的污泥回流到污泥床內(nèi)。

設(shè)置外部沉淀池的好處是:

(1)污泥回流可加速污泥的積累，縮短啟動周期;

(2)去除懸浮物，改善出水水質(zhì);

(3)當(dāng)偶爾發(fā)生大量漂泥時，提高了可見性，能夠及時回收污泥保持工藝的穩(wěn)定性;

(4)回流污泥可作進(jìn)一步分解，可減少剩余污泥量。

UASB的工藝設(shè)計主要是計算UASB的容積、產(chǎn)氣量、剩余污泥量、營養(yǎng)需求的平衡量。

UASB的池形狀圓形、方形、矩形。污泥床高度一般為3-8m，多用鋼筋混凝土建造。當(dāng)污水機(jī)物濃度比較高時，需要的沉淀區(qū)與反應(yīng)區(qū)的容積比值小，反應(yīng)區(qū)的面積可采用與沉淀區(qū)相同的面積和池形。當(dāng)污水機(jī)物濃度低時，需要的沉淀面積大，為了反應(yīng)區(qū)的一定高度，反應(yīng)區(qū)的面積不能太大時，則可采用反應(yīng)區(qū)的面積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部面積大于下部的池形。

氣液固三相分離器是UASB的重要組成部分，它對污泥床的正常運(yùn)行和獲良好的出水水質(zhì)起十分重要的，因此設(shè)計時應(yīng)給予別的重視。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，三相分離器應(yīng)滿足以下幾特點(diǎn)要求:

1、混和液進(jìn)入沉淀區(qū)之關(guān)，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(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、處于集氣器的液一氣界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中;

5、應(yīng)防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。

2、3兩個條件可以通過適當(dāng)選擇沉淀器的深度-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氣體體積可能成為一個臨界指。但是直到現(xiàn)在內(nèi)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。所以在運(yùn)行操作過程中，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，不對于分離器的工作是具重要意義，對于整個機(jī)物去除率更加關(guān)重要。

別要注意避免氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，要使固--液進(jìn)入沉淀區(qū)之前就與氣泡很好分離。在氣--液表面上形成浮渣能迫使一些氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，所以在設(shè)計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，能夠及時破壞浮渣層的形成，或能夠及時排除浮渣。

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)生的氣泡來完成的。因此，一般采用多特點(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容積的計算一般按機(jī)物容積負(fù)荷或水力停留時間進(jìn)行。設(shè)計時可通過試驗(yàn)決定參數(shù)或參考同類廢水的設(shè)計和運(yùn)行參數(shù)。

UASB的啟動

1、污泥的馴化

UASB設(shè)備啟動的難特點(diǎn)是獲得大量沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。加以馴化，一般需要3-6個月，如果靠設(shè)備自身積累，投產(chǎn)期長可長達(dá)1-2年。實(shí)踐表明，投加少量的載體，利于厭氧菌的附著，促進(jìn)初期顆粒污泥的形成;比重大的絮狀污泥比輕的易于顆粒化;比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。

2、啟動操作要特點(diǎn)

(1)應(yīng)一次投加足夠量的接種污泥;

(2)啟動初期從污泥床流出的污泥可以不予回流，以使別輕的和細(xì)碎污泥跟懸浮物連續(xù)地從污泥床排出體外，使較重的活性污泥在床內(nèi)積累，并促進(jìn)其增殖逐步達(dá)到顆粒化;

(3)啟動開始廢水COD濃度較低時，未必就能讓污泥顆粒化速度加快;

(4)初污泥負(fù)荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比較合適;

(5)污水中原來存在的和厭氧分解出來的多種揮發(fā)酸未能效分解之前，不應(yīng)隨意提高機(jī)容積負(fù)荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗(yàn);

(6)可降解的COD去除率達(dá)到70-80%左右時，可以逐步增加機(jī)容積負(fù)荷率;

(7)為促進(jìn)污泥顆粒化，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的小空塔速度不可低于1m/d，采用較高的表面水力負(fù)荷利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開，使小顆粒污泥凝并為大顆粒。

UASB工藝的優(yōu)缺特點(diǎn)

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)，水力停留時間短，采用中溫發(fā)酵時，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)生的沼氣的上升運(yùn)動，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;

4、污泥床不填載體，節(jié)省造價及避免因填料發(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)，通常可以不設(shè)污泥回流設(shè)備。

主要缺特點(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。

結(jié)語

UASB工藝近年來在內(nèi)外發(fā)展很快，面很寬，在各個行業(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。

UASB反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內(nèi)部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的氣體向反應(yīng)器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的氣體被收集到反應(yīng)器部的三相分離器的集氣室。

UASB反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等機(jī)物

在厭氧消化反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要以下幾種：

① 解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌，它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種機(jī)酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

② 乙酸化細(xì)菌，它們將*步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳；

③ 產(chǎn)甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 。

常德市UASB厭氧反應(yīng)器

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