UASB厭氧反應器
工作原理
UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應區(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行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進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區(qū)內(nèi)，使反應區(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，然后排出污泥床。
與其他類型的厭氧反應器相較下述優(yōu)點：
1. 污泥床內(nèi)生物量多，折合濃度計算可達20~30g/L；
2. 容積負荷率高，在中溫發(fā)酵條件下，一般可達10kgCOD/（m³.d）左右，甚至能夠高達15~40kgCOD/(m³.d)，廢水在反應器內(nèi)的水力停留時間較短，因此所需池容大大縮小。
3. 設(shè)備簡單，運行方便，勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需要充填填料，也不需在反應區(qū)內(nèi)設(shè)機械攪拌裝置，造價相對較低，便于管理，且不存在堵塞問題。
UASB厭氧反應器兩個功能
UASB厭氧反應器包括以下幾個部分：進水和配水系統(tǒng)、反應器的池體和三相分離器。
在UASB厭氧反應器中重要的設(shè)備是三相分離器，這一設(shè)備安裝在反應器的部并將反應器分為下部的反應區(qū)和上部的沉淀區(qū)。為了在沉淀器中取得對上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器個主要的就是盡可能效地分離從污泥床/層中產(chǎn)生的沼氣，特別是在高負荷的情況下，在集氣室下面反射板的是防止沼氣通過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室內(nèi)高產(chǎn)氣量所造成的液體絮動。反應器的設(shè)計應該是只要污泥層沒膨脹到沉淀器，污泥顆粒或絮狀污泥就能滑回到反應室(應該認識到時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，同時它還對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性的機或水力負荷沖擊下流失是很重要的。水力和機(產(chǎn)氣率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。UASB厭氧反應器系統(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厭氧反應器系統(tǒng)良好運行的根本點 。
UASB厭氧反應器
分離裝置
三相分離器是UASB厭氧反應器特點和重要的裝置。它同時具兩個功能：
1) 能收集從分離器下的反應室產(chǎn)生的沼氣;
2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。
三相分離器設(shè)計要點匯總：
1) 集氣室的隙縫部分的面積應該占反應器部面積的15～20%;
2) 在反應器高度為5～7m時，集氣室的高度在1.5～2m;
3) 在集氣室內(nèi)應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) 在集氣室的上部應該設(shè)置消泡噴嘴，當處理污水嚴重泡沫問題時消泡;
5) 反射板與隙縫之間的遮蓋應該在100～200mm以避免上升的氣體進入沉淀室;
6) 出氣管的直管應該充足以從集氣室引出沼氣，特別是泡沫的情況。
污水自下而上通過UASB。反應器底部一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分機污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。
因水流和氣泡的攪動，污泥床之上一個污泥懸浮層。
反應器上部設(shè)三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應器頂部導出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水。
UASB 負荷能力很大，適用于高濃度機廢水的處理。運行良好的UASB很高的機污染物去除率，不需要攪拌，能適應較大幅度的負荷沖擊、溫度和pH變化。
