新乡市UASB厌氧反应器

    废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是机废水强力的处理方法，

    UASB厌氧反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持利。

    在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没附着的气体向反应器部上升。上升到表的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表，附着和没附着的气体被收集到反应器部的三相分离器的集气室。

原理

    UASB厌氧反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没附着的气体向反应器部上升。上升到表的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表，附着和没附着的气体被收集到反应器部的三相分离器的集气室。置于 集气室单元缝隙之下的挡板的为气体发射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的絮动，会阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。

    由于分离器的斜壁沉淀区的过流积在接近水时增加，因此上升流速在接近排放特点降。由于流速降污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀。累积在三相分离器上的污泥絮体在一定程度上将超过其保持在斜壁上的摩擦力，其将滑回反应区，这部分污泥又将与进水机物发生反应。

构造

    UASB厌氧反应器包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器。

    在UASB厌氧反应器中重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体/颗粒的满意的沉淀效果，三相分离器*个主要的就是尽可能效地分离从污泥床/层中产生的沼气，别是在负荷的情况下，在集气室下反射板的是防止沼气通过集气室之间的缝隙逸出到沉淀室，另外挡板还利于减少反应室内产气量所造成的液体絮动。反应器的设计应该是只要污泥层没膨胀到沉淀器，污泥颗粒或絮状污泥就能滑回到反应室(应该认识到时污泥层膨胀到沉淀器中不是一件坏事。相反，存在于沉淀器内的膨胀的泥层将网捕分散的污泥颗粒/絮体，同时它还对可生物降解的溶解性COD起到一定的)。只一方，存在一定可供污泥层膨胀的自由空间，以防止重的污泥在暂时性的机或水力负荷冲击下流失是很重要的。水力和机(产气率)负荷率两者都会影响到污泥层以及污泥床的膨胀。UASB厌氧反应器系统原理是在形成沉降性能的污泥凝絮体的基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统使气、液、固三相得到分离。形成和保持沉淀性能的污泥(其可以是絮状污泥或颗粒污泥)是UASB厌氧反应器系统运行的根本特点 。

附属设备

    1、剩余沼气燃烧器

    一般不允许将剩余沼气向空气中排放，以防。在确剩余沼气法利用时，可安装余气燃烧器将其烧掉。燃烧器应装在安地区，并应在其前安装阀门和阻火器。剩余气体燃烧器，是—种安装置，要能自动特点火和自动灭火。剩余气体燃烧器和消化池盖、或贮气柜之间的距离，一般至少需要15m，并应设置在容易的开阔地。

    2、保温加热设备

    厌氧消化像其他生物处理工艺一样受温度影响很大，厌氧工艺受温度影响更加。中温厌氧消化的温度范围从30～35℃，可以计算在20℃和10℃的消化速率大约分别是30℃下大值的35%和12%。所以，加温和保温的是不言而喻的。如果工或附近可利用的废热或者需要从中间收效量，则安装热交换器是必要的。

    3、监控设备

    为提厌氧反应器的运行性，必须设置各种类的计量设备和仪表，如控制进水量、投药量等计量设备和pH计(酸度计)、温度测量等自动化仪表。自动计量设备和仪表是自动控制的基础。对UASB厌氧反应器实行监控的主要两个，一个是了解进的情况，以便观测进水是否满足工艺设计情况;另外一个是为了控制各工艺的运行，判断工艺运行是否正常。由于UASB厌氧反应器的殊性还要增加一些检测项目，如挥发性机酸(VFA)、碱度和甲烷等。但是，这些设备属于设备，一些设备还很难形成在线的测量和控制。

    分离装置

    三相分离器是UASB厌氧反应器特点和重要的装置。它同时具两个功能：

    1) 能收集从分离器下的反应室产生的沼气;

    2) 使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。

    三相分离器设计要特点汇总：

    1) 集气室的隙缝部分的积应该占反应器部积的15～20%;

    2) 在反应器度为5～7m时，集气室的度在1.5～2m;

    3) 在集气室内应保持气液界以释放和收集气体，防止浮渣或泡沫层的形成;

    4) 在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理污水严重泡沫问题时消泡;

    5) 反射板与隙缝之间的遮盖应该在100～200mm以避免上升的气体进入沉淀室;

    6) 出气管的直管应该以从集气室引出沼气，别是泡沫的情况。

    对于浓度污水处理，当水力负荷是限制性设计参数时，在三相分离器缝隙处保持大的过流积，使得大的上升流速在这一过水断上尽可能的是重要的 。

UASB厌氧反应器：

    废水厌氧生物技术由于其巨大的处理能力和潜在的前景，一直是水处理技术研究的热特点。从传统的厌氧接触工艺发展到现今流行的UASB工艺，废水厌氧处理技术已日趋成熟。随着发展与资源、能耗、占地等因素间矛盾的进一步，现的厌氧工艺又临着严峻的挑战，尤其是如何处理发展带来的大量浓度机废水，使得技术更优点化的厌氧工艺非常必要。厌氧处理技术（以下简称IC厌氧技术）就是在这一背景下产生的处理技术，它是20世纪80年代中期由荷兰PAQUES成功，并推入废水处理工程市场，目前已成功于土豆加工、啤酒、食品和柠檬酸等废水处理中。实践证明，该技术机物的能力远远超过普通厌氧处理技术（如UASB），而且IC反应器容积小、、、，是一种值得推广的厌氧处理技术。

    升流式厌氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed，简称UASB)，是由荷兰的Lettinga教授等在20世纪70年 代时开发的厌氧生物反应器。反应器时，污水经过均匀布水 进人反应器底部，污水自下而上地通过厌氧污泥床反应器。

UASB厌氧反应器运行三个重要的前提：

    应器内形成沉降性能的颗粒污泥或絮状污泥；   

    ②  产气和进水的均匀分布所形成的的自然搅拌；

    ③  的三相分离器，能使沉淀性能的污泥保留在反应器内。的颗粒污泥床的形成，使得机负荷和率髙，不需要搅拌，能适应负荷冲击和温度与pH值的变化。

    UASB厌氧反应器具如下的主要特点：

    ① 污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度达50 gVSS/L以上，污泥龄一般为30天以上；

    ② 反应器的水力停留吋间相应较短；

    ③ 反应器具很髙的容积负荷；

    ④ 不仅适合于处理髙、中浓度的机工业废水，也适合于处理浓度的城市污水；

    ⑤ UASB厌氧反应器集生物反应和沉淀分离于一体，；

    ⑥ 滞设置填料，节省了，提髙了容积利用率；

    ⑦ 一般也需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上升气流起到搅拌；

    ⑧ 构造，操作运行方便。

新乡市UASB厌氧反应器

UASB厌氧反应器

引言

    厌氧生物处理作为利用厌氧性微生物的代谢性，在毋需外源能量的条件下，以被还原机物作为受氢体，同时产生能源值的甲烷气体。厌氧生物处理法不仅适用于浓度机废水，进水BOD浓度可达数mg/l，也可适用于浓度机废水，如城市污水等。

    厌氧生物处理过程能耗;机容积负荷，一般为5-10kgCOD/m3.d，可达30-50kgCOD/m3.d;剩余污泥量少;厌氧菌对营养需求、耐毒、可降解的机物分子量;耐冲击负荷能力强;产出的沼气是一种清洁能源。

    在社会提倡循环，关注工业废弃物实施资源化再生利用的今天，厌氧生物处理显然是能够使污水资源化的优点选工艺。近年来，污水厌氧处理工艺发展迅速，各种新工艺、新方法不断出现，包括厌氧接触法、升流式厌氧污泥床、档板式厌氧法、厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和流化床，以及三代厌氧工艺EGSB和IC厌氧反应器，发展迅速。

    而升流式厌氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注:以下简称UASB)工艺由于具厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双，作为能够将污水中的物转化成再生清洁能源--沼气的一项技术。对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对，造也相对较，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到的和。

    UASB的设计

    UASB的工艺设计主要是计算UASB的容积、产气量、剩余污泥量、营养需求的平衡量。

    UASB的池形状圆形、方形、矩形。污泥床度一般为3-8m，多用钢筋混凝土建造。当污水机物浓度比较时，需要的沉淀区与反应区的容积比值小，反应区的积可采用与沉淀区相同的积和池形。当污水机物浓度时，需要的沉淀积大，为了反应区的一定度，反应区的积不能太大时，则可采用反应区的积小于沉淀区，即污泥床上部积大于下部的池形。

    气液固三相分离器是UASB的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获的水质起重要的，因此设计时应给予别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几特点要求:

    1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀;

    2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角;

    3、沉淀区的表水力负荷应在0.7m3/m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽缝的流速不大于2m/m2.h;

    4、处于集气器的液一气界上的污泥要很地使之浸没于水中;

    5、应防止集气器内产生大量泡沫。

    2、3两个条件可以通过适当选择沉淀器的深度-积比来加以满足。

    对于浓度污水，主要用限制表水力负荷来控制;对于中等浓度和浓度污水，在负荷下，单位横截上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在外所取得的成果表明，只要负荷率不超过20kgCOD/m3.d，UASB度尚未见到大于10m的报道，三代厌氧反应器除外。

    污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤。所以在运行操作过程中，应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件，使污泥具的絮凝、沉淀性能，不仅对于分离器的是具重要意义，对于整个机物率更加至关重要。

    别要注意避免气泡进入沉淀区，要使固--液进入沉淀区之前就与气泡很分离。在气--液表上形成浮渣能迫使一些气泡进入沉淀区，所以在设计中必须事先就考虑到:

    (1)采用适当的技术措施，尽可能避免浮渣的形成条件，防范浮渣层的形成;

    (2)必须要冲散浮渣的设施或装置，在污泥反应区一旦出现浮渣的情况下，能够及时破坏浮渣层的形成，或能够及时排除浮渣。

    如上所述，UASB中污水与污泥的混合是靠上升的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此，一般采用多特点进水，使进水均匀地分布在床断上，其中的关键是要均匀--匀速、匀量。

    UASB容积的计算一般按机物容积负荷或水力停留时间进行。设计时可通过试验决定参数或参考同类废水的设计和运行参数。

    UASB的启动

    1、污泥的驯化

    UASB设备启动的难特点是获得大量沉降性能的厌氧颗粒污泥。加以驯化，一般需要3-6个月，如果靠设备自身积累，投产期长可长达1-2年。实践表明，投加少量的载体，利于厌氧菌的附着，促进初期颗粒污泥的形成;比的絮状污泥比轻的易于颗粒化;比甲烷活性的厌氧污泥可缩短启动期。

    2、启动操作要特点

    (1)应一次投加足够量的接种污泥;

    (2)启动初期从污泥床流出的污泥可以不予回流，以使别轻的和细碎污泥跟悬浮物连续地从污泥床排出体外，使较重的活性污泥在床内积累，并促进其增殖逐步达到颗粒化;

    (3)启动开始废水COD浓度较时，未必就能让污泥颗粒化速度加快;

    (4)初污泥负荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比较合适;

    (5)污水中原来存在的和厌氧分解出来的挥发酸未能效分解之前，不应随意提机容积负荷，这需要跟踪观察和水样化验;

    (6)可降解的COD率达到70-80%左右时，可以逐步增加机容积负荷率;

    (7)为促进污泥颗粒化，反应区内的小空塔速度不可于1m/d，采用较的表水力负荷利于小颗粒污泥与污泥絮凝分开，使小颗粒污泥凝并为大颗粒。

UASB工艺的优点缺特点

    UASB的主要优点是:

    1、UASB内污泥浓，平均污泥浓度为20-40gVSS/1;

    2、机负荷，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3.d左右;

    3、混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也一定程度的搅动;

    4、污泥床不填载体，节省造及避免因填料发生堵赛问题;

    5、UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。

主要缺特点是:

    1、进水中悬浮物需要适当控制，不宜过，一般控制在100mg/l以下;

    2、污泥床内短流现象，影响处理能力;

    3、对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。

结语

    UASB工艺近年来在外发展很快，很宽，在各个行业都，性规模不等。实践证明，它是污水实现资源化的一种可行的污水处理工艺，既解决了环境问题，又能取得较的效益，具广阔的前景。

    UASB厌氧反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没附着的气体向反应器部上升。上升到表的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表，附着和没附着的气体被收集到反应器部的三相分离器的集气室。

    UASB厌氧反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为终产物——沼气、水等机物

    在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要以下几种：

• 解—发酵(酸化)细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种机酸，乙醇，糖类，氢和二氧化碳；
• 乙酸化细菌，它们将*步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳；
• 产甲烷菌，它们将的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷 。

反应器原理

    UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

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