UASB厭氧器（鋼制定型設(shè)備）

◆設(shè)置目的：

UASB厭氧池容積負(fù)荷高、運(yùn)行成本低（無需供氧設(shè)備，耗電?。?，是高濃度有機(jī)廢水的有效處理方法，是目前廣泛采用的厭氧反應(yīng)器，厭氧工藝選用上流式厭氧污泥技術(shù)；內(nèi)設(shè)三相分離器，有效地使沼氣、污泥和廢水分離；UASB厭氧池具有很高的MLSS濃度，反應(yīng)池自上而下依次分為污泥床層、懸浮層、澄清層。廢水中的有機(jī)污染物在厭氧條件下，經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等。厭氧反應(yīng)的適宜溫度為35℃左右。

◆設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

UASB厭氧反應(yīng)器設(shè)計(jì)為地上式鋼制設(shè)備。

1.厭氧處理設(shè)備—UASB反應(yīng)器

2. UASB反應(yīng)器基本構(gòu)造

UASB反應(yīng)器的基本構(gòu)造主要由：① 污泥床；② 污泥懸浮層；③ 沉淀區(qū)；④ 三相分離器等組成。各組成部分的功能特點(diǎn)分別敘述如下：

① 污泥床

污泥床位于整個UASB反應(yīng)器的底部，污泥床內(nèi)具有很高的污泥生物量，其污泥濃度（MLSS）一般為40000-80000mg/L，甚至可達(dá)150000mg/L。污泥床中的污泥由活性生物量（或細(xì)菌）占70-80%以上的高度發(fā)展的顆粒污泥組成，正常運(yùn)行的UASB中的顆粒污泥的粒徑一般在0.5-5mm，具有優(yōu)良的沉降性能，其沉降速度一般為1.2-1.4cm/s，其典型的污泥容積指數(shù)（SVI）為10-20mg/L。顆粒污泥中的生物相組成比較復(fù)雜，主要為桿菌、球菌和粒狀菌等。

污泥床的容積一般占整個UASB反應(yīng)器容積的30%左右，但它對UASB反應(yīng)器的整體處理效率起著極為重要的作用，它對反應(yīng)器中有機(jī)物的降解量一般可占到整個反應(yīng)器全部降解量的70-90%。污泥床對有機(jī)物的如此有效的降解作用，使得在污泥床內(nèi)產(chǎn)生大量的沼氣，微小的沼氣氣泡經(jīng)過不斷的積累、合并而逐漸形成較大的氣泡，并通過其上升的作用而將整個污泥床層得到良好的混合。

② 污泥懸浮層

污泥懸浮層位于污泥床的上部。它占據(jù)整個UASB反應(yīng)器容積的70%左右，其中的污泥濃度要低于污泥床，通常為15000-30000mg/L，由高度絮凝的污泥組成，一般為非顆粒狀污泥，其沉速明顯小于顆粒污泥的沉速，污泥容積指數(shù)一般在30-40mg/L之間，靠來自污泥床中上升的氣泡使此層污泥得到良好的混合。污泥懸浮層中絮凝污泥的濃度呈自下而上逐漸減小的分布狀態(tài)。這一層污泥擔(dān)負(fù)著整個UASB反應(yīng)器有機(jī)物降解量的10%-30%。

③ 沉淀區(qū)

沉淀區(qū)位于UASB反應(yīng)器的頂部，其作用是使得由于水流的夾帶作用而隨上升水流進(jìn)入出水區(qū)的固體顆粒（主要是污泥懸浮層中的絮凝性污泥）在沉淀區(qū)沉淀下來，并沿沉淀區(qū)底部的斜壁滑下而重新回到反應(yīng)區(qū)內(nèi)（包括污泥顆粒和污泥懸浮層），以保證反應(yīng)器中污泥不致流失，同時保證污泥床中污泥的濃度。沉淀區(qū)的另一個作用是，可以通過合理調(diào)整沉淀區(qū)的水位高度來保證整個反應(yīng)器集氣室的有效空間高度，防止集氣空間被破壞。

④ 三相分離器

三相分離器的主要作用是將氣體（反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣）、固體（反應(yīng)器中的污泥）和液體（被處理的廢水）等三相加以分離，將沼氣引入集氣室，將處理水引入出水區(qū)，將固體顆粒導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)。它由氣體收集器和折流檔板等組成。三相分離器是UASB反應(yīng)器的主要特點(diǎn)之一，它的合理設(shè)計(jì)是確保UASB正常運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。

3. UASB反應(yīng)器的工作原理

待處理廢水首先被引入UASB反應(yīng)器的底部，水流按一定的流速向上流經(jīng)污泥床、污泥懸浮層至三相分離器及沉淀區(qū)，UASB反應(yīng)器中的水流呈推流形式，進(jìn)水與污泥床及污泥懸浮層中的微生物充分混合接觸并進(jìn)行厭氧分解，并產(chǎn)生大量沼氣，沼氣在上升過程中將污泥顆粒托起，污泥床明顯膨脹，隨著反應(yīng)器產(chǎn)氣量的不斷增加，由氣泡上升所產(chǎn)生的攪拌作用變得日趨劇烈，從而降低了污泥中夾帶氣泡的阻力，氣體便從污泥床中突發(fā)性地逸出，引起污泥床表面呈沸騰和流化狀態(tài)。反應(yīng)器中沉淀性能較差的絮狀污泥在氣體的攪拌作用下，在反應(yīng)器上部形成污泥懸浮層，沉淀性能良好的顆粒狀污泥則處于反應(yīng)器的下部形成高濃度的污泥床，隨著水流的上升流動，氣、水、泥三相混合液上升至三相分離器中，氣體遇到反射式檔板后折向集氣室而有效地分離排出；污泥和水進(jìn)入上部的靜止沉淀區(qū)，在重力的作用下泥水分離，污泥回落至污泥層，上清液則排入后續(xù)處理設(shè)施。

4. 有機(jī)物厭氧分解生成甲烷的過程

注：⑴ 水解—發(fā)酵（酸化）細(xì)菌，它們將復(fù)雜的聚合底物水解成各種有機(jī)酸、乙醇、糖類、氫和二氧化碳。

⑵、⑶ 乙酸化細(xì)菌和同型產(chǎn)乙酸菌，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。

⑷、⑸分別為利用H2和CO2的產(chǎn)甲烷菌和分解乙酸的產(chǎn)甲烷菌，它  們將簡單的底物，如乙酸、甲醇和一氧化碳+H2轉(zhuǎn)化為甲烷。

◆設(shè)計(jì)說明：

厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機(jī)物作為受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水，進(jìn)水COD濃度可達(dá)數(shù)萬mg/l，也可適用于低濃度有機(jī)廢水，如城市污水、啤酒廢水、淀粉廢水、化工廢水等。

     厭氧生物處理過程能耗低；有機(jī)容積負(fù)荷高，一般為5－10kgCOD/m3.d，的可達(dá)30-50kgCOD/m3.d；剩余污泥量少；厭氧菌對營養(yǎng)需求低、耐毒性強(qiáng)、可降解的有機(jī)物分子量高；耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源。

在全社會提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)，關(guān)注工業(yè)廢棄物實(shí)施資源化再生利用的今天，厭氧生物處理顯然是能夠使污水資源化的優(yōu)選工藝。近年來，污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速，各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，包括有厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和流化床，以及第三代厭氧工藝EGSB和IC厭氧反應(yīng)器，發(fā)展十分迅速。

     而升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注：以下簡稱UASB）工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn)，作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源——沼氣的一項(xiàng)技術(shù)。對于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng)，且其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對簡單，造價也相對較低，技術(shù)已經(jīng)成熟，正日益受到污水處理業(yè)界的重視，得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。

UASB反應(yīng)器的基本構(gòu)造主要包括以下幾部分：污泥床、污泥懸浮層、布水器、三相分離器。

    UASB反應(yīng)器在運(yùn)行過程中，廢水通過進(jìn)水配水系統(tǒng)以一定的流速自反應(yīng)器的底部進(jìn)入反應(yīng)器，水流依次流經(jīng)污泥床、污泥懸浮層至三相分離器。UASB反應(yīng)器中水流呈推流形式，進(jìn)水與污泥床及污泥懸浮層中的微生物充分混合接觸并進(jìn)行厭氧分解，厭氧分解過程中產(chǎn)生的沼氣在上升過程中將污泥顆粒托起，由于大量氣泡的產(chǎn)生，引進(jìn)污泥床的膨脹，反應(yīng)器中產(chǎn)生的微小的沼氣泡在上升過程中相互結(jié)合而逐漸變成較大的氣泡，將污泥顆粒向反應(yīng)器的上部攜帶，最后由于氣泡的破裂，絕大部分污泥顆粒又返回污泥床區(qū)。隨著反應(yīng)器產(chǎn)氣量的不斷增加，由于氣泡上升所產(chǎn)生和攪拌作用日趨激烈，氣體便從污泥床內(nèi)突發(fā)的逸出，引起污泥床表面呈沸騰和流化狀態(tài)。發(fā)應(yīng)器中沉淀性能較差的絮體狀污泥則在氣體的攪拌作用下，在反應(yīng)器上部形成懸浮層；沉降性能良好的顆粒狀污泥則處于反應(yīng)器的下部形成高濃度的污泥床。隨著水流的上升流動，氣、水、泥三相混合液上升至三相分離器中，氣體遇到擋板后折向集氣室而被有效的分離排出；污泥和水進(jìn)入上部的沉淀區(qū)，在重力作用下泥水發(fā)生分離。由于三相分離器的作用，使得反應(yīng)器混合液中的污泥有一個良好的沉淀、分離和再絮凝的環(huán)境，有利于提高污泥的沉降性能。在一定的水力負(fù)荷條件下，絕大部分污泥能在反應(yīng)器中保持很長的停留時間，使反應(yīng)器中有足夠的污泥量。

UASB的主要優(yōu)點(diǎn)是：

A、A、UASB內(nèi)污泥濃度高，平均污泥濃度為50－60gVSS/1；

B、有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時間短，采用中溫發(fā)酵時，容積負(fù)荷一般為6-7kgCOD/m3.d左右； 

C、無混合攪拌設(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)，對下部的污泥層也有一定程度的攪動；

D、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；

E、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)。

注：本項(xiàng)目因處理量小，在UASB反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣也不多，故不采取收集使用