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新密市UASB厭氧反應器

厭氧過程對環境條件要求比較嚴格:

Ⅰ、氧化還原電位(φE)與溫度
氧的溶入和氧化態、氧化劑的存在:Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+會使體系中電位升高，對厭氧消化不利。
高溫消化--500~600mv，50~55℃
中溫消化--300~380mv，30~38℃
產酸菌對氧還-還電位要求不甚嚴格+100~-100mv
產甲烷菌對氧還-還電位要求嚴格<-350mv
Ⅱ、pH及堿度
pH主要取決于三個生化階段的平衡狀態，原液本身的pH和發酵系統中產生的CO2分壓(20.3~40.5kpa)，正常發酵pH=7.2~7.4，機負荷太大，水解和酸化過程的生化速率大大過產速率。將導致水解產物機酸的積累使pH下降，抑制甲烷菌的機能，使化速率銳減，所以原液pH=6~8，發酵過程機酸濃度不過3000mg/L為佳(以乙酸計)。
HCO3-及NH3是形成厭氧處理系統堿度的主要原因，高的堿度具較強的緩沖能力，一般要求堿度2000mg/L以上，NH3濃度50~200mg/L為佳。
Ⅲ、毒物--凡對厭氧處理過程起抑制和毒害的物質都可稱為毒物，機酸濃度不應使消化液pH<6.8;不應高于1500mg/L，其它陰離子濃度參見 P148表9-2。
折疊工藝操作條件
Ⅰ、生物量--大小以污泥濃度表示，一般介于10~30gvss/L之間，為防止反應器中污泥流失，可采用裝入填料介質使細菌附著掛膜，調節水流速度或污泥回流量。
Ⅱ、負荷率--表示消化裝置處理能力的一個參數，負荷率三種表示方法:
①容積負荷率--反應器單位效容積在單位時間內接納的機物量kg/m3•d。
②污泥負荷率--反應器內單位重的污泥在單位時間內接納的機物量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。
投配率的倒數為平均停留時間或消化時間，單位為d(天)，投配率池可用百分率表示。
負荷率的影響:
①當機物負荷率很高時，營養充分，代謝產物機酸產量很大，過甲烷菌的吸收利用能力，機酸積累pH下降，是低效不穩定狀態。
②負荷率適中，產酸細菌代謝產物中的機物(機酸)基本上能被甲烷菌及時利用，并轉化為沼，殘存機酸量僅為幾百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱堿性，是強效穩定發酵狀態。
③當機負荷率小，供給養料不足，產酸量偏少，pH>7.5是堿性發酵狀態，是低效發酵狀態。
Ⅲ、溫度控制--發酵要求較高的溫度，每去除8000mg/L的COD所產沼，能使水溫升高10℃，一般工藝設計中溫消化30~35℃。
Ⅳ、pH的控制--當液料pH<6.5或高于8.0，則要調整液料pH。
pH<6.8~7，應減少機負荷率，
pH<6.5，應停止加料，必要時加入石灰中和。
發酵或酸化階段
發酵可定義為機物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性機物被轉化為以揮發性脂肪酸為主的末端產物，因此這一過程也稱為酸化。
在這一階段，上述小分子的化合物發酵細菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物并分泌到細胞外。發酵細菌絕大多數是嚴格厭氧菌，但通常約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護像甲烷菌這樣的嚴格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產物揮發性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫、氨、硫化氫等，產物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質，因此，未酸化廢水厭氧處理時產生更多的剩余污泥。
在厭氧降解過程中，酸化細菌對酸的耐受力必須加以考慮。酸化過程pH下降到4時能可以進行。但是產甲烷過程pH值的范圍在6.5～7.5之間，因此pH值的下降將會減少甲烷的生成和氫的消耗，并進一步引起酸化末端產物組成的改變。

UASB反應器的工藝特點：

UASB反應器的基本征是不用吸附載體，就能形成沉降性能良好的粒狀污泥，保持反應器內高濃度的微生物，因而可以承受較高的COD負荷(可高達30~50kgCOD/(m3˙d)以上)，COD去除率可達90%以上。而好氧生物處理中，效果的好氧純生物流化床。深井曝等工藝COD負荷也只10kgCOD/(m3˙d)左右，COD去除率為70%~80%。與其他厭氧生物反應器相比，UASB的點如下。

新密市UASB厭氧反應器

反應器內可培養出厭氧顆粒污泥：

UASB反應器在處理大多數機廢水時，只要操作方法正確，一般均可在反應器內培養出厭氧顆粒污泥，厭氧顆粒污泥的性是很高的去除機物活性，密度比絮體污泥大，具良好的沉淀性能，時反應器內可維持很高的生物量。

實現了污泥泥齡(SRT)與水力停留時間(HRT)的分離：

由于在反應器內能維持很高的生物量，污泥泥齡很長，廢水在反應器內的HRT較短，時SRT大于HRT，因而反應器具很高的容積負荷率和很好的性，這是現代厭氧反應器與傳統厭氧反應器的大區別。

UASB反應器對各類廢水很大的適應性：

UASB反應器不僅可以出來高濃度機廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等廢水，也可以出來中等濃度機廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等廢水，并且可以出來低濃度機廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩定。除了含毒害物質的機廢水外，UASB反應器幾乎可適應不同行業出的各類機廢水。

能耗低，產泥量少：

由于UASB反應器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現強效能的同時，達到了低能耗，并可提供大量的生物能沼，因此，UASB反應器是一種產能型的廢水處理設備。由于SRT很長，不僅產生的污泥時穩定的，而且產泥量很少，從而降低了污泥處理。

不能去除廢水中的氮和磷：

UASB反應器與其他厭氧處理設備一樣，其不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應的本質決定的。在處理高、中等濃度廢水時，采用厭氧-好氧串聯工藝，即用UASB反應器去除廢水中大部分含碳機物作為預處理，而采用好氧處理設備去除殘余的含碳機物和氮、磷等物質，這是的廢水處理工藝，具很大的意義，并可以大大節省基建投資，降低。因而，著很好的效益和環境效益。

UASB反應器的詳細設計

1) 反應器的體積和高度

采用水力停留時間進行設計時，體積(V)按公式(1)或(2)計算。反應器高度的原則是設計、和上綜合考慮的結果。從設計、方面考慮：高度會影響上升流速，高流速增加系統擾動和污泥與進水之間的接觸。但流速過高會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能過一定的限值，從而使反應器的高度受到限制；高度與CO2溶解度關，反應器越高溶解的CO2濃度越高，因此，pH值越低。如pH值低于值，會危害系統的效率。從上考慮: 土方工程隨池深增加而增加，但占地面積則相反；考慮當地的候和地形條件，一般將反應器建造在半地下減少建筑和保溫。的反應器高度(深度)一般是在4到6m之間，并且在大多數情況下這也是系統的范圍。

2) 反應器的升流速度

對于UASB反應器還其他的流速關系(圖2)。對于日平均上升流速的值見表3，應該注意對短時間(如2～6h)的高峰值是可以承受的(即暫時的高峰流量可以接收)。表3 UASB和EGSB允許上升流速(平均日流量) Vr＝0.25~3.0m/h

3) 反應器的截面積和反應器的長、寬(或直徑)

在確定反應器的容積和高度(H)之后，可確定反應器的截面積(A)。從而確定反應器的長和寬，在同樣的面積下正方形池的周長比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面積為600m2的反應器為例，30×20m的反應器與15m×40m的反應器周長相差10%，這意味著建筑要增加10%。但從布水均勻性考慮，矩形在長/寬比較大較為合適。從布水均勻性和性考慮，矩形池在長/寬比在2:1以下較為合適。長/寬比在4:1時增加十分突出。圓形反應器在同樣的面積下，其周長比正方形的少12%。但這一優點僅僅在采用單個池子時才成立。當建立兩個或兩個以上反應器時，矩形反應器可以采用共用壁。對于采用公共壁的矩形反應器，池型的長寬比對造價也較大的影響。如果不考慮其他因素，這是一個在設計中需要優化的參數。

4) 單元反應器大體積和分格化的反應器

在UASB反應器的設計中，采用分格化對操作是益的。先，分格化的單元尺寸不會過大，可避免體積過大帶來的布水均勻性等問題；同時多個反應器對系統的啟動也是益的，可先啟動一個反應器，再用這個反應器的污泥去接種其他反應器；另外，利于維護和檢修，可放空一個反應器進行檢修，而不影響系統的。從目前實踐看大的單體UASB反應器可為1000-2000m3。

5) 單元反應器的系列化

單元的規準化根據三相分離器尺寸進行，三相分離器的型式趨向于多層箱體的設備化結構。以2×5m的三相分離器為例，原則上講多種配合形式。但從規準化和系列化考慮，要求具通用性和簡單性。所以，池子寬度是以5m為模數，長度方向是以2m為模數。布置單元尺寸的方式可分成單池單個分離器和單池兩個分離器的形式。原則上如果采用管道或渠道布水，池子的長度是不受限制。如前所述，由于長寬比涉及到反應器的性，所以要結合池子組數考慮適當的長寬比。對寬度為10m的單個反應器，2:1的長寬比的反應器可達到2000m3的池容。對更大的反應器，如果需要也可采用雙池共用壁的型式。

  USAB系統原理是在形成沉降性能良好的污泥絮體的基礎上，并結合在反應器內設置污泥沉淀系統，使體、液體和固體得到分離，形成和保持沉淀性能良好的污泥（顆粒或者絮狀污泥），是USAB系統良好的根本點。  

分離裝置

三相分離器是UASB反應器zui點和zui重要置。它同時具兩個功能：

1) 能收集從分離器下的反應室產生的沼;

2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。

三相分離器設計要點：

1) 集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，集室的高度在1.5～2m;

3) 在集室內應保持液界面以釋放和收集體，防止浮渣或泡沫層的形成;

4) 在集室的上部應該設置消泡噴嘴，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以避免上升的體進入沉淀室;

6) 出管的直管應該充足以從集室引出沼，別是泡沫的情況。

對于低濃度污水處理，當水力負荷是限制性時，在三相分離器縫隙處保持大的過流面積，使得zui大的上升流速在這一過水斷面上盡可能的低是十分重要的。

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