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。

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流面積，使得大的上升流速在這一過水?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)器厭氧消化過程微生物的不斷增長，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從所希望的高程直接排放；

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?，這時(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)器來說，啟動(dòng)過程主要是用未經(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"的過程，這是UASB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)顆?；南葲Q條件。這一過程是一個(gè)微生物逐步篩選和進(jìn)化的過程，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。一般來說，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?；^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。