江蘇UASB厭氧反應(yīng)器

原理

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(guò)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(guò)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(duì)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(méi)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(méi)附著的氣體被收集到反應(yīng)器部的三相分離器的集氣室。置于 集氣室單元縫隙之下的擋板的為氣體發(fā)射器和防止沼氣氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)的絮動(dòng)，會(huì)阻礙顆粒沉淀。含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經(jīng)過(guò)分離器縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)。

由于分離器的斜壁沉淀區(qū)的過(guò)流面積在接近水面時(shí)增加，因此上升流速在接近排放特點(diǎn)降。由于流速降污泥絮體在沉淀區(qū)可以絮凝和沉淀。累積在三相分離器上的污泥絮體在一定程度上將過(guò)其保持在斜壁上的摩擦力，其將滑回反應(yīng)區(qū)，這部分污泥又將與進(jìn)水機(jī)物發(fā)生反應(yīng)

構(gòu)造

UASB反應(yīng)器括以下幾個(gè)部分：進(jìn)水和配水系統(tǒng)、反應(yīng)器的池體和三相分離器。

在UASB反應(yīng)器中重要的設(shè)備是三相分離器，這一設(shè)備安裝在反應(yīng)器的部并將反應(yīng)器分為下部的反應(yīng)區(qū)和上部的沉淀區(qū)。為了在沉淀器中取得對(duì)上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器主要的就是盡可能效地分離從污泥床/層中產(chǎn)生的沼氣，別是在高負(fù)荷的情況下，在集氣室下面反射板的是防止沼氣通過(guò)集氣室之間的縫隙逸出到沉淀室，另外擋板還利于減少反應(yīng)室內(nèi)高產(chǎn)氣量所造成的液體絮動(dòng)。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)該是只要污泥層沒(méi)膨脹到沉淀器，污泥顆?；蛐鯛钗勰嗑湍芑氐椒磻?yīng)室(應(yīng)該認(rèn)識(shí)到時(shí)污泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事。相反，存在于沉淀器內(nèi)的膨脹的泥層將網(wǎng)捕分散的污泥顆粒/絮體，同時(shí)它還對(duì)可生物降解的溶解性COD起到一定的去除)。只一方面，存在一定可供污泥層膨脹的自由空間，以防止重的污泥在暫時(shí)性的機(jī)或水力負(fù)荷沖擊下流失是很重要的。水力和機(jī)(產(chǎn)氣率)負(fù)荷率兩者都會(huì)影響到污泥層以及污泥床的膨脹。UASB系統(tǒng)原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎(chǔ)上，并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污泥沉淀系統(tǒng)使氣、液、固三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥)是UASB系統(tǒng)良好運(yùn)行的根本特點(diǎn)

附屬設(shè)備

1、剩余沼氣燃燒器

一般不允許將剩余沼氣向空氣中排放，以防污染大氣。在確剩余沼氣法利用時(shí)，可安裝余氣燃燒器將其燒掉。燃燒器應(yīng)裝在安地區(qū)，并應(yīng)在其前安裝閥門(mén)和阻火器。剩余氣體燃燒器，是—種安裝置，要能自動(dòng)特點(diǎn)火和自動(dòng)滅火。剩余氣體燃燒器和消化池蓋、或貯氣柜之間的距離，一般至少需要15m，并應(yīng)設(shè)置在容易監(jiān)視的開(kāi)闊地。

2、保溫加熱設(shè)備

厭氧消化像其他生物處理工藝一樣受溫度影響很大，厭氧工藝受溫度影響更加突出。中溫厭氧消化的優(yōu)溫度范圍從30～35℃，可以計(jì)算在20℃和10℃的消化速率大約分別是30℃下大值的35%和12%。所以，加溫和保溫的重要性是不言而喻的。如果工或附近可利用的廢熱或者需要從出水中間收效量，則安裝熱交器是必要的。

3、監(jiān)控設(shè)備

為提高厭氧反應(yīng)器的性，必須設(shè)置各種類型的計(jì)量設(shè)備和儀表，如控制進(jìn)水量、投藥量等計(jì)量設(shè)備和pH計(jì)(酸度計(jì))、溫度測(cè)量等自動(dòng)化儀表。自動(dòng)計(jì)量設(shè)備和儀表是自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。對(duì)UASB反應(yīng)器實(shí)行監(jiān)控的主要兩個(gè)，一個(gè)是了解進(jìn)出水的情況，以便觀測(cè)進(jìn)水是否滿足工藝設(shè)計(jì)情況;另外一個(gè)是為了控制各工藝的運(yùn)行，判斷工藝運(yùn)行是否正常。由于UASB反應(yīng)器的殊性還要增加一些檢測(cè)項(xiàng)目，如揮發(fā)性機(jī)酸(VFA)、堿度和甲烷等。但是，這些設(shè)備屬于規(guī)準(zhǔn)設(shè)備，一些設(shè)備還很難形成在線的測(cè)量和控制

分離裝置

三相分離器是UASB反應(yīng)器特點(diǎn)重要置。它同時(shí)具兩個(gè)功能：

1) 能收集從分離器下的反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣;

2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來(lái)。

三相分離器設(shè)計(jì)要特點(diǎn)匯總：

1) 集氣室的隙縫部分的面積應(yīng)該占反應(yīng)器部面積的15～20%;

2) 在反應(yīng)器高度為5～7m時(shí)，集氣室的高度在1.5～2m;

3) 在集氣室內(nèi)應(yīng)保持氣液界面以釋放和收集氣體，防止浮渣或泡沫層的形成;

4) 在集氣室的上部應(yīng)該設(shè)置消泡噴嘴，當(dāng)處理污水嚴(yán)重泡沫問(wèn)題時(shí)消泡;

5) 反射板與隙縫之間的遮蓋應(yīng)該在100～200mm以避免上升的氣體進(jìn)入沉淀室;

6) 出氣管的直管應(yīng)該以從集氣室引出沼氣，別是泡沫的情況。

對(duì)于濃度污水處理，當(dāng)水力負(fù)荷是限制性設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，在三相分離器縫隙處保持大的過(guò)流面積，使得大的上升流速在這一過(guò)水?dāng)嗝嫔媳M可能的是十分重要的。

江蘇UASB厭氧反應(yīng)器

由于UASB反應(yīng)器厭氧消化過(guò)程微生物的不斷增長(zhǎng)，或進(jìn)水不可降解懸浮固體的積累，隨著反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會(huì)得到改善，但污泥過(guò)一定高度，污泥將隨出水一起沖出反應(yīng)器。因此，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的污泥達(dá)到某一預(yù)定zui大高度智慧需要排泥。UASB厭氧反應(yīng)器的工藝流程

 一般污泥排放應(yīng)該遵循事先建立的規(guī)程，在一定的時(shí)間間隔(如每周)排放一定體積的污泥，其等于這一期間所積累的量。更加可靠的方法是確定污泥濃度分布曲線排泥，原則上兩種污泥排放方法：

①?gòu)乃Ｍ母叱讨苯优欧牛?/span>

②采用泵將污泥排出。

 污泥排泥的高度是重要的，它應(yīng)是排出活性的污泥并將的高活性的污泥保留在反應(yīng)器中。一般在污泥床的底層將形成濃污泥，而在上層是稀的絮狀污泥，剩余污泥應(yīng)該從污泥床的上部排出。在反應(yīng)器底部“濃”污泥可能由于積累顆粒和小砂?；钚宰儯@時(shí)建議偶爾從反應(yīng)器的底部排泥，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)積累的砂粒。

①建議清水區(qū)高度0.5~1.5m。

②污泥排放可采用定時(shí)排泥，周排泥一般為1~2次。

③需要設(shè)置污泥液面監(jiān)測(cè)儀，可根據(jù)污泥面高度確定排泥時(shí)間。

④剩余污泥排泥特點(diǎn)以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜。

⑤對(duì)于矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多特點(diǎn)排泥。

⑥由于反應(yīng)器底部可能會(huì)積累顆粒物質(zhì)和小砂粒，應(yīng)考慮下部排泥的可能性，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)部積累的砂粒。

⑦對(duì)一管多孔式水管，可以考慮進(jìn)水管兼作排泥或放空管。UASB厭氧反應(yīng)器的工藝流程

 一般認(rèn)為排去剩余污泥的位置是UASB反應(yīng)器的高度處。但是大部設(shè)計(jì)者把排泥設(shè)備安裝在靠近反應(yīng)器的底部，也人在三相分離器下0.5m處設(shè)排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮狀體污泥，而不會(huì)把顆粒污泥排走。UASB反應(yīng)器排污泥系統(tǒng)必須同時(shí)考慮上、中、下不同位置設(shè)排泥設(shè)備，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行中的具體情況考慮實(shí)際排泥的要求而確定在位置排泥。

對(duì)于一個(gè)新建的UASB反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)過(guò)程主要是用未經(jīng)馴化的絮狀污泥(如污水處理的消化污泥)對(duì)其進(jìn)行接種，并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的啟動(dòng)調(diào)試運(yùn)行，使反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷并實(shí)現(xiàn)機(jī)物的去除效果，通常這一過(guò)程會(huì)伴隨著污泥顆?；膶?shí)現(xiàn)，因此也稱為污泥的顆?；?。由于厭氧微生物，別是甲烷菌增殖很慢，厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)需要很長(zhǎng)時(shí)間。但是，一旦啟動(dòng)完成，在停止運(yùn)動(dòng)后的再次啟動(dòng)可以迅速完成。

 當(dāng)沒(méi)現(xiàn)成的厭氧污泥或顆粒污泥時(shí)，采用zui多的是城市污水處理的消化污泥。除了消化污泥之外，可用作接種的物料很多，例如牛糞和各類糞肥、下水道污泥等。一些污水溝的污泥和沉淀物或福微生物的河泥也可以被用于接種，甚至好氧活性污泥也可以作為接種污泥，并同樣能培養(yǎng)出顆粒污泥。污泥的接種濃度以6~8kgVSS/m3(按反應(yīng)器總效容積計(jì)算)為宜，至少不于5kgVSS/m3，接種污泥的填充量應(yīng)不過(guò)反應(yīng)器容積的60%。

 當(dāng)采用不是顆粒污泥的接種污泥時(shí)，為了培養(yǎng)顆粒污泥或沉降性能好的活性污泥，都存在著一個(gè)將絮狀污泥和分散的細(xì)小污泥從反應(yīng)器內(nèi)“洗出”的過(guò)程，這是UASB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)顆粒化的先決條件。這一過(guò)程是一個(gè)微生物逐步篩選和進(jìn)化的過(guò)程，控制的關(guān)鍵因素是反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間或上升流速。經(jīng)驗(yàn)表明，合適的升流速度的范圍應(yīng)在0.4~1.0m/h之間，如果必要可以采用出水回流的方式以適當(dāng)提高反應(yīng)器內(nèi)的升流速度。一般來(lái)說(shuō)，在顆粒污泥培養(yǎng)期內(nèi)隨出水而被沖出反應(yīng)器的污泥時(shí)沒(méi)必要再將其回流到反應(yīng)器中區(qū)的。

  從負(fù)荷角度考慮UASB反應(yīng)器的初次啟動(dòng)和顆?；^(guò)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(kāi)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(guò)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zui大負(fù)荷可以過(guò)20 kgCOD/(m3·d)。當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行在小于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。