UASB厭氧反應(yīng)器工作原理

   明基以信用做事，以真誠(chéng)合作。明基崇尚訥于言而敏于行，言必行、行必果的誠(chéng)信準(zhǔn)則，也是明基員工的行為和道德準(zhǔn)則。

工藝操作條件

Ⅰ、生物量--大小以污泥濃度表示，一般介于10~30gvss/L之間，為防止反應(yīng)器中污泥流失，可采用裝入填料介質(zhì)使細(xì)菌附著掛膜，調(diào)節(jié)水流速度或污泥回流量。

Ⅱ、負(fù)荷率--表示消化裝置處理能力的一個(gè)參數(shù)，負(fù)荷率三種表示方法:

①容積負(fù)荷率--反應(yīng)器單位效容積在單位時(shí)間內(nèi)接納的機(jī)物量kg/m3•d。

②污泥負(fù)荷率--反應(yīng)器內(nèi)單位重的污泥在單位時(shí)間內(nèi)接納的機(jī)物量kg/kg•d。

③投配率--每天向單位效容積投加的材料的體積m3/m3•d。

   投配率的倒數(shù)為平均停留時(shí)間或消化時(shí)間，單位為d(天)，投配率池可用百分率表示。

負(fù)荷率的影響:

①當(dāng)機(jī)物負(fù)荷率很高時(shí)，營(yíng)養(yǎng)充分，代謝產(chǎn)物機(jī)酸產(chǎn)量很大，過(guò)甲烷菌的吸收利用能力，機(jī)酸積累pH下降，是效不穩(wěn)定狀態(tài)。

②負(fù)荷率適中，產(chǎn)酸細(xì)菌代謝產(chǎn)物中的機(jī)物(機(jī)酸)基本上能被甲烷菌利用，并轉(zhuǎn)化為沼氣，殘存機(jī)酸量?jī)H為幾百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱堿性，是穩(wěn)定發(fā)酵狀態(tài)。

③當(dāng)機(jī)負(fù)荷率小，供給養(yǎng)料不足，產(chǎn)酸量偏少，pH>7.5是堿性發(fā)酵狀態(tài)，是效發(fā)酵狀態(tài)。

Ⅲ、溫度控制--發(fā)酵要求較高的溫度，每去除8000mg/L的COD所產(chǎn)沼氣，能使水溫升高10℃，一般工藝設(shè)計(jì)中溫消化30~35℃。

Ⅳ、pH的控制--當(dāng)液料pH<6.5或高于8.0，則要調(diào)整液料pH。

pH<6.8~7，應(yīng)減少機(jī)負(fù)荷率，

pH<6.5，應(yīng)停止加料，必要時(shí)加入石灰中和。

反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

   反應(yīng)器工作時(shí)，污水經(jīng)過(guò)均勻布水進(jìn)人反應(yīng)器底部，污水自下而上地通過(guò)厭氧污泥床反應(yīng)器。在反應(yīng)器的底部一個(gè)高濃度 (可達(dá)100?150 g/L>、高活性的污泥層，大部分的機(jī)物在這里被轉(zhuǎn)化為CH.,和C()2 ； III 于氣態(tài)產(chǎn)物（消化氣）的攪動(dòng)和氣泡黏附污泥，

   在污泥層之上形成一個(gè)污泥懸浮層；反應(yīng)器的上部設(shè)三相分離器，完成氣、液、固三相的分離；被分離的消化氣從上部導(dǎo)出，被分離的污泥則自動(dòng)滑落到姑浮污泥層，出水則從澄淸區(qū)流出。由于在反應(yīng)器內(nèi)可以培養(yǎng)出大tt厭氧顆粒污泥，使反應(yīng)器的負(fù)荷很大，對(duì)一般的高濃度機(jī)污水，當(dāng)水溫在30 °C左右時(shí)，負(fù)荷可達(dá) 10?30 kgC()D/(m3 • d)。

UASB厭氧反應(yīng)器工作原理

   UASB工藝近年來(lái)在外發(fā)展很快，面很寬，在各個(gè)行業(yè)都，性規(guī)模不等。實(shí)踐證明，它是污水實(shí)現(xiàn)資化的一種技術(shù)成熟可行的污水處理工藝，既解決了環(huán)境污染問(wèn)題，又能取得較好的效益，具廣闊的前景。

   UASB厭氧反應(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。UASB厭氧反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過(guò)程與其他厭氧生物處理工藝一樣，括水解，酸化，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過(guò)不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過(guò)程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等機(jī)物

在厭氧消化反應(yīng)過(guò)程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要以下幾種：

① 解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌，它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種機(jī)酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

② 乙酸化細(xì)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；

③ 產(chǎn)甲烷菌，它們將簡(jiǎn)單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 。

反應(yīng)器原理

   UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器(括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)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(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機(jī)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(guò)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(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過(guò)水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)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(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)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。

基本要求:

(1)為污泥絮凝提供利的物理、化學(xué)和力學(xué)條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能;

(2)良好的污泥床?？尚纬梢环N相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，保持定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強(qiáng)的擾動(dòng)力，較大的絮體具良好的沉淀性能，從而提高設(shè)備內(nèi)的污泥濃度;

(3)通過(guò)在污泥床設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個(gè)沉淀區(qū)，使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn)一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。

UASB的啟動(dòng)

1、污泥的馴化

   UASB設(shè)備啟動(dòng)的難特點(diǎn)是獲得大量沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。加以馴化，一般需要3-6個(gè)月，如果靠設(shè)備自身積累，投產(chǎn)期可長(zhǎng)達(dá)1-2年。實(shí)踐表明，投加少量的載體，利于厭氧菌的附著，促進(jìn)初期顆粒污泥的形成;比重大的絮狀污泥比輕的易于顆?；?比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動(dòng)期。

2、啟動(dòng)操作要特點(diǎn)

(1)應(yīng)一次投加足夠量的接種污泥;

(2)啟動(dòng)初期從污泥床流出的污泥可以不予回流，以使別輕的和細(xì)碎污泥跟懸浮物連續(xù)地從污泥床排出體外，使較重的活性污泥在床內(nèi)積累，并促進(jìn)其增殖逐步達(dá)到顆?；?

(3)啟動(dòng)開(kāi)始廢水COD濃度較時(shí)，未必就能讓污泥顆?；俣燃涌?

(4)污泥負(fù)荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比較合適;

(5)污水中原來(lái)存在的和厭氧分解出來(lái)的多種揮發(fā)酸未能效分解之前，不應(yīng)隨意提高機(jī)容積負(fù)荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗(yàn);

(6)可降解的COD去除率達(dá)到70-80%左右時(shí)，可以逐步增加機(jī)容積負(fù)荷率;

(7)為促進(jìn)污泥顆?；磻?yīng)區(qū)內(nèi)的空塔速度不可于1m/d，采用較高的表面水力負(fù)荷利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開(kāi)，使小顆粒污泥凝并為大顆粒。

反應(yīng)器原理

   UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器(括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)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(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機(jī)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(guò)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(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過(guò)水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)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(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)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。

厭氧生物處理的主要特點(diǎn)些?

⑴ 能耗較：因?yàn)閰捬跎锾幚聿恍枰┭?，能消耗約為好氧活性污泥法的1/10，還能產(chǎn)生具較高熱值的甲烷氣(CH4)。每去除1gCODcr可以產(chǎn)生0.35規(guī)準(zhǔn)升甲烷或0.7規(guī)準(zhǔn)升沼氣。沼氣的熱值為22.7KJ/L,甲烷的熱值為39300KJ/m3，一般天然氣的熱值為34300KJ/m3 。

⑵ 污泥產(chǎn)量：因?yàn)閰捬跷⑸锏脑鲋乘俾时群醚跷⑸锏枚?，好氧生物處理系統(tǒng)每處理1kgCODcr產(chǎn)生的污泥量為0.25～0.6kg，而厭氧生物處理系統(tǒng)每處理1kgCODcr產(chǎn)生的污泥量只0.02～0.18kg。

⑶可對(duì)好氧生物處理系統(tǒng)不能降解的一些大分子機(jī)物進(jìn)行*降解或部分降解。

⑷ 厭氧微生物對(duì)溫度、PH等環(huán)境因素的變化更為敏感，運(yùn)行管理好厭氧生物處理系統(tǒng)的難度較大。

⑸ 水溫適應(yīng)廣：好氧處理水溫在10～35℃之間，當(dāng)高溫時(shí)就需采取降溫措施;而厭氧處理水溫適應(yīng)，分溫厭氧(10～30℃)、中溫厭氧(30～40℃)和高溫厭氧(50～60℃)。

厭氧反應(yīng)器“酸化"恢復(fù)措施

1、化學(xué)恢復(fù)法
1）、投加氫氧化物
   投加NaOH、Ca(OH)2等氫氧化物可效提升反應(yīng)器pH，實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)厭氧體系中pH的恢復(fù)。然而投加的氫氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸鹽所消耗，由于缺乏酸堿緩沖能力，厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH會(huì)出現(xiàn)大幅震蕩過(guò)程，難以保持穩(wěn)定，不利于耗氫產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷菌的活性恢復(fù)，部分情況下甚至?xí)?dǎo)致反應(yīng)器崩潰；其次，氫氧化物會(huì)消耗產(chǎn)甲烷過(guò)程中所需的CO2，破壞產(chǎn)甲烷的進(jìn)行，對(duì)產(chǎn)甲烷菌的恢復(fù)不利，因此這種方法目前已不常用。
2）、投加NaHCO3
   僅從理論角度講，NaHCO3的投加能夠在不干擾微生物敏感的理化平衡的情況下平穩(wěn)地將pH調(diào)節(jié)到理想狀態(tài)，且不影響CO2的含量，pH的波動(dòng)相對(duì)其他化學(xué)也較?。坏玁aHCO3飽和溶液的pH值僅為8.2，在不考慮NaHCO3隨出水流失以及與VFA反應(yīng)的消耗量，將容積為800m3反應(yīng)器的pH值從6.0提升到7.0需固體NaHCO3質(zhì)量為12t，況且將反應(yīng)器中pH值和VFA都恢復(fù)正常并不是一兩天的事，需要一定的恢復(fù)期，所以可能需要投加NaHCO3。顯然，這是一個(gè)相當(dāng)沉重的負(fù)擔(dān)，雖然試驗(yàn)中較好的效果，但在工程實(shí)際中，不宜采用NaHCO3。
2、物理恢復(fù)法
1）、提高混合程度
   通過(guò)增加反應(yīng)器水力停留時(shí)間（HRT），或改進(jìn)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，可提高厭氧反應(yīng)器混合程度，降“死區(qū)"范圍，進(jìn)而抑制或減少溝流現(xiàn)象。例如，改變ABR導(dǎo)流擋板的角度與安插方向，可促進(jìn)水流在反應(yīng)器底部的均勻分布，限度地增加反應(yīng)器的混合程度。此種方法通常用于預(yù)防酸化或?qū)λ峄M(jìn)行輔助恢復(fù)。
2）、降進(jìn)水濃度
   通過(guò)降進(jìn)水濃度（通常<2000mg/L），進(jìn)而降反應(yīng)器的機(jī)負(fù)荷，是實(shí)現(xiàn)酸化反應(yīng)器恢復(fù)的常用方法。但單獨(dú)采用這種方法的恢復(fù)效果并不明顯，通常要配合堿液投加方法一起使用。例如，采用降進(jìn)水濃度同時(shí)配合加入一定NaHCO3的方法將酸化反應(yīng)器的pH從4.5調(diào)至7.0，9d后UASB的出水pH從被酸化時(shí)的5.4回升到6.5。