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中山市UASB厭氧反應器

    UASB反應器中重要的設備是三相分離器，這一設備安裝在反應器的部并將反應器分為下部的反應區和上部的沉淀區。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/層中產生的沼，別是在高負荷的情況下，在集室下面反射板的是防止沼通過集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高產量所造成的液體絮動。反應器的設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，存在于沉淀器內的膨脹的泥層將網捕分散的污泥顆粒/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(產率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。UASB系統原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎上，并結合在反應器內設置污泥沉淀系統使、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系統良好的根本點  

UASB的主要優點是:

    1、UASB內污泥濃，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;

    2、機負荷高，水力停留時間短，采用中溫發酵時，容積負荷一般為10kgCOD/m3.d左右;

    3、混合攪拌設備，靠發酵過程中產生的沼的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態，對下部的污泥層也一定程度的攪動;

    4、污泥床不填載體，節省造價及避免因填料發生堵賽問題;

    5、UASB內設三相分離器，通常不設沉淀池，被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內，通常可以不設污泥回流設備。

在厭氧消化反應過程中參與反應的厭氧微生物主要以下幾種：

① 解—發酵(酸化)細菌，它們將復雜結構的底物水解發酵成各種機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

② 乙酸化細菌，它們將*步水解發酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳；

③ 產甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉化為甲烷 。

三相分離器應滿足以下幾點要求:

    1、混和液進入沉淀區之關，必須將其中的泡予以脫出，防止泡進入沉淀區影響沉淀;

    2、沉淀器斜壁角度約可大于45度角;

    3、沉淀區的表面水力負荷應在0.7m3/m2.h以下，進入沉淀區前，通過沉淀槽低縫的流速不大于2m/m2.h;

    4、處于集器的液一界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中;

    5、應防止集器內產生大量泡沫。

UASB內的流態和污泥分布

    UASB內的流態相當復雜，反應區內的流態與產量和反應區高度相關，一般來說，反應區下部污泥層內，由于產的結果，部分斷面通過的量較多，形成一股上升的流，帶動部分混合液(指污泥與水)作向上運動。與此同時，這股、水流周圍的介質則向下運動，造成逆向混合，這種流態造成水的短流。在遠離這股上升、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具一定的產量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內形成不同程度的混合區，這些混合區的大小與短流程度關。懸浮層內混合液，由于體幣的運動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強的混合。在產量較少的情況下，時污泥層與懸浮層明顯的界線，而在產量較多的情況下，這個界面不明顯。關試驗表明，在沉淀區內水流呈推流式，但沉淀區仍然還死區和混合區。

    UASB具高的容積機負荷率，其主要原因是設備內，別是污泥層內保大量的厭氧污泥。工藝的穩定性和強效性很大程度上取決于生成具優良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應區內的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現污泥上浮流失，使UASB不能在較高的負荷下穩定。

    根據UASB內污泥形成的形態和達到的COD容積負荷，可以將污泥顆粒化過程大致分為三個期:

    (1)接種啟動期:從接種污泥開始到污泥床內的COD容積負荷達到5kgCOD/m3.d左右，此期污泥沉降性能一般;

    (2)顆粒污泥形成期:這一期的點是小顆粒污泥開始出現，當污泥床內的總SS量和總VSS量降至低時本期即告結束，這一期污泥沉降性能不太好;

    (3)顆粒污泥成熟期:這一期的點是顆粒污泥大量形成，由下為上逐步充滿整個UASB。當污泥床容積負荷達到16kgCOD/m3.d以上時，可以認為顆粒污泥已培養成熟。該期污泥沉降性很好。

UASB厭氧反應器

    UASB厭氧反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內部的循環，這對于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的體向反應器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器體發射器的底部，引起附著泡的污泥絮體脫。泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒附著的體被收集到反應器部的三相分離器的集室。

中山市UASB厭氧反應器

外設沉淀池防止污泥流失

    在UASB內雖液固三相分離器，混合液進入沉淀區前已把體分離，但由于沉淀區內的污泥仍具較高的產甲烷活性，繼續在沉淀區內產;或者由于沖擊負荷及水質突然變化，可能使反應區內污泥膨脹，結果沉淀區固液分離不佳，發生污泥流失而影響了水質和污泥床中污泥濃度。為了減少出水所帶的懸浮物進入水體，外部另設一沉淀池，沉淀下來的污泥回流到污泥床內。

設置外部沉淀池的好處是:

    (1)污泥回流可加速污泥的積累，縮短啟動周期;

    (2)去除懸浮物，改善出水水質;

    (3)當偶爾發生大量漂泥時，提高了可見性，能夠及時回收污泥保持工藝的穩定性;

    (4)回流污泥可作進一步分解，可減少剩余污泥量。

UASB厭氧反應器

啟動

1、污泥的馴化

    UASB設備啟動的難點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個月，如果靠設備自身積累，投產期可長達1-2年。實踐表明，投加少量的載體，利于厭氧菌的附著，促進初期顆粒污泥的形成;比重大的絮狀污泥比輕的易于顆粒化;比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。

2、啟動操作要點

(1)應一次投加足夠量的接種污泥;

(2)啟動初期從污泥床流出的污泥可以不予回流，以使別輕的和細碎污泥跟懸浮物連續地從污泥床出體外，使較重的活性污泥在床內積累，并促進其增殖逐步達到顆粒化;

(3)啟動開始廢水COD濃度較低時，未必就能讓污泥顆粒化速度加快;

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

(5)污水中原來存在的和厭氧分解出來的多種揮發酸未能效分解之前，不應隨意提高機容積負荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗;

(6)可降解的COD去除率達到70-80%左右時，可以逐步增加機容積負荷率;

(7)為促進污泥顆粒化，反應區內的空塔速度不可低于1m/d，采用較高的表面水力負荷利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開，使小顆粒污泥凝并為大顆粒。

反應器原理

    UASB由污泥反應區、液固三相分離器(包括沉淀區)和室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，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，把它轉化為沼。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼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，然后穿過水層進入室，集中在室沼，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉淀區，污水中的污泥發生絮凝，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內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后出污泥床。