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。

厌氧生物处理的三个阶段是怎样的?
    理论研究认为三个阶段，即厌氧消化过程分为水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段三部分。
    水解发酵阶段和产乙酸产氢阶段又可合称为酸性发酵阶段。在这个阶段，污水中的复杂机物，在酸性腐化菌或产酸菌的下，分解成的机物，如机酸，醇类等，以及CO2、NH3和H2S等机物。由于机酸的积累，污水的pH值下降到6以下。此后，由于机酸和含氮化合物的分解，产生碳酸盐和氨等使酸性减退，pH值回升到6.6～6.8左右。
    ⑴ 水解酸化阶段。污水中复杂的大分子、不溶性的机物在细胞外酶的下水解为小分子、溶解性机物，然后渗入细胞体内，水解产生挥发性机酸、醇类及醛类等。
    ⑵ 产氢产乙酸阶段。在产氢产酸菌的下，各种机酸分解转化为乙酸、氢和二氧化碳。
    ⑶ 产甲烷阶段。产甲烷菌将乙酸、氢及二氧化碳转化为甲烷。

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。

    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

厌氧微生物主要以下几种：

    ① 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；

    ② 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；

    ③ 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 。

厌氧反应器“酸化”恢复措施

1、化学恢复法
1）、投加氢氧化物
    投加NaOH、Ca(OH)2等氢氧化物可效提升反应器pH，实现短期内厌氧体系中pH的恢复。然而投加的氢氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸盐所消耗，由于缺乏酸碱缓冲能力，厌氧反应器内pH会出现大幅震荡过程，难以保持*稳定，不利于耗氢产乙酸菌及产甲烷菌的活性恢复，部分情况下甚至会导致反应器崩溃；其次，氢氧化物会消耗产甲烷过程中所需的CO2，破坏产甲烷的进行，对产甲烷菌的恢复不利，因此这种方法目前已不常用。
2）、投加NaHCO3
    UASB厌氧反应器，仅从理论角度讲，NaHCO3的投加能够在不干扰微生物敏感的理化平衡的情况下地将pH调节到理想状态，且不影响CO2的含量，pH的波动相对其他化学也较小；但NaHCO3饱和溶液的pH值仅为8.2，在不考虑NaHCO3随流失以及与VFA反应的消耗量，将容积为800m³反应器的pH值从6.0提升到7.0需固体NaHCO3为12t，况且将反应器中pH值和VFA都恢复正常并不是一两天的事，需要一定的恢复期，所以可能需要*投加NaHCO3。显然，这是一个相当沉重的负担，虽然试验中较的效果，但在工程实际中，不宜采用NaHCO3。

2、物理恢复法
1）、提混合程度
    通过增加反应器水力停留时间（HRT），或改进反应器的设计，可提厌氧反应器混合程度，降“死区”范围，进而抑制或减少沟流现象。例如，改变ABR导流挡板的角度与安插方向，可促进水流在反应器底部的均匀分布，大限度地增加反应器的混合程度。此种方法通常用于预防酸化或对酸化进行辅助恢复。
2）、降进水浓度
    通过降进水浓度（通常<2000mg/L），进而降反应器的机负荷，是实现酸化反应器恢复的常用方法。但单独采用这种方法的恢复效果并不明显，通常要配合碱液投加方法一起。例如，采用降进水浓度同时配合加入一定NaHCO3的方法将酸化反应器的pH从4.5调至7.0，9d后UASB的pH从初被酸化时的5.4回升到6.5。
3）、处理回流
    处理回流是厌氧反应器进水负荷的条件下，降其进水浓度的一种效措施。采用该方法，回流水中产甲烷阶段产生的碱度，可在酸化阶段被充分利用，大幅降了反应器进水碱度的需求。此外，该方法不会引起反应器内CO2含量的剧烈变化，可以地提升反应器pH；由于回流水温度与反应器温度基本，容易实现反应器温度的恒定；回流水溶解氧较，不会对反应器内厌氧颗粒污泥产生不影响，因而恢复效果明显。研究表明：轻度酸化后采用该方法，厌氧反应器pH仅需36h，即可恢复至6.5，因而该方法比较适用于厌氧反应器的酸化恢复。
4）、处理置换
    处理置换是利用储存的反应器一次性置换反应器内含浓度机酸的污水。由于反应器正常中较的碱度，在换水的同时相当于加入大量的碱，因而该方法既不需要额外的投资(加碱的)，也不需要考虑加碱量，是一种较的恢复办法。研究显示，采用该方法仅8d，反应器pH就可以从酸化时的5.35回升到6.58，气体产量上升，中挥发酸含量恢复到反应器正常运行水平。
3、生物恢复法
1）、加颗粒污泥
    投加新鲜、成熟的颗粒污泥可以快速补充反应器中微生物数量，降负荷，因而是一种时间短、的酸化恢复方法。然而，由于缺乏必要的厌氧颗粒物污泥活性保持技术的，颗粒污泥投加常伴随昂的成本，因而该方法目前多局限于实验研究。随着厌氧颗粒污泥活性快速恢复及活性激活技术的逐渐发展及推广，该技术望在实际工程中得到。
2）、投加关键微生物种群
    UASB厌氧反应器，厌氧反应器的过渡酸化直接来源于产氢产乙酸菌法及时降解VFA而导致VFA积累，因而通过采取一定的工程措施，使厌氧消化系统中的产氢产乙酸获得生长，提VFA转化为乙酸的效率，使后续的产甲烷菌群获得更多可直接利用的营养底物，将助于加快厌氧消化链反应的恢复。

    仅仅采用降COD的自然恢复法，酸化反应器需要近3个月才能重新正常运行，这与重新接种、驯化并培养污泥的时间接近。单独采用碱性药剂投加法很难*实行，法达到恢复酸化的。而采用投加碱液+降COD、间歇稀释进水+加碱、回流稀释、投加颗粒污泥法和换水法5种恢复方法结果表明，这5种方法均能促进反应器快速恢复正常，其中投加颗粒污泥法和换水法效果较，其次为回流稀释法和投加碱液+降COD法。
    pH值是影响厌氧消化过程的重要因素，厌氧消化需要一个相对稳定的pH值范围。如果生长环境的pH值过，而出现“酸化”现象，产甲烷菌的生长代谢和繁殖就会受到抑制，进而对整个厌氧消化过程产生不利影响。因此当厌氧反应器出现“酸化”现象时，要其产生的原因，并及时采取一定的措施对反应器运行进行调节和控制，以厌氧消化稳定的运行环境。

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