中科晶碩 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器法 上流式厭氧污泥床( Upflow Anaerobie Sludie Blanket,UASB)反應(yīng)器是由荷蘭的G. Lettinga等人在20世紀(jì)70年代初始研制開發(fā),并于1977年應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。污泥床反應(yīng)器內(nèi)沒有載體,是一種懸浮生長型的消化器。污水自下而上地通過厭氧污泥床反應(yīng)器。在反應(yīng)器的底部有一個高濃度(污泥濃度可達60g/L-80g/L)、高活性的污泥層,大部分的有機物在這里被轉(zhuǎn)化為CH4和CO2由于產(chǎn)生的污泥活化氣的攪動和污泥粘附氣體的結(jié)果,在污泥層的上部可形成一個污泥懸浮層。反應(yīng)器的上部為澄清區(qū),設(shè)有三相分離器,完成氣、液、固相的分離。被分離的消化氣從上部導(dǎo)出,被分離的污泥則自動落到下部反應(yīng)區(qū)。由于在反應(yīng)器內(nèi)停留了高濃度的厭氧污泥,使反應(yīng)器的有機負荷有了很大提高。對于一般的高濃度有機污水,當(dāng)水溫在30℃左右時,負荷可達8kgCOD/(m3·d)~20kgCOD/(m3·d)。1. UAS反應(yīng)器構(gòu)造與組成UASB集生物反應(yīng)與沉淀于一體,結(jié)構(gòu)緊湊,反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)造，如圖下所示。污水由進水配水系統(tǒng)從反應(yīng)器底部進入,通過反應(yīng)區(qū)經(jīng)氣、固、液三相分離器后進入澄清區(qū)(圖4-10);氣、固、液分離后,沼氣由氣室收集,再由沼氣管流向沼氣柜;固體(污泥)經(jīng)澄清區(qū)沉淀后自行返回反應(yīng)區(qū);沉淀后的處理水由出水系統(tǒng)排出。UASB反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)攪拌設(shè)備,上升水流和沼氣產(chǎn)生的氣流足可滿足攪拌要求。UASB反應(yīng)器的構(gòu)造簡單,便于操作運行,主要組成如下。 圖左：流式厭氧污泥床反應(yīng)器 圖右：UASB反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)造(1)進水配水系統(tǒng)。其功能主要是將污水均勻地分配到整個反應(yīng)器,并具有進行水力攪拌的功能。這是反應(yīng)器高效運行的關(guān)鍵之一。(2)反應(yīng)區(qū)。其中包括顆粒污泥層區(qū)和懸浮污泥層區(qū),有機污染物主要在這里被厭氧菌分解,是反應(yīng)器的主要部位。(3)三相分離器。它由澄清區(qū)、回流縫和氣封組成。其功能是把氣體(反應(yīng)過程產(chǎn)生的沼氣)、固體(反應(yīng)器中的污泥)和液體(被處理的污水)分開。固體經(jīng)沉淀后由回流縫回到反應(yīng)區(qū),氣體分離后進入氣室,處理后的污水進入出水系統(tǒng)排出。三相分離的分離效果將直接影響反應(yīng)器的處理效果。分離器的形式是多種多樣的,但其三項主要功能為:氣液分離、固液分離和污泥回流。(4)出水系統(tǒng)。設(shè)置在UASB反應(yīng)器的頂部,其作用是把澄清區(qū)水面處理過的水均勻地加以收集,排出反應(yīng)器。通常由出水槽引出。(5)氣室,也稱集氣罩。其作用是收集沼氣。反應(yīng)器的工藝特征UASB反應(yīng)器具有良好的污泥床,可形成一個相當(dāng)穩(wěn)定的生物相,較大的絮體具有良好的沉淀性能,有機負荷去除效率高,不需攪動設(shè)備,對負荷沖擊,溫度和pH值的變化有一定的適應(yīng)性等工藝特征,是一種有發(fā)展前途的厭氧處理設(shè)備。(1)在反應(yīng)器的上部設(shè)置了氣、固、液三相分離器;(2)在反應(yīng)器底部設(shè)置了均勻布水系統(tǒng);(3)反應(yīng)器內(nèi)的污泥能形成顆粒污泥:粒污泥直徑為~,濕比重為~;顆粒污泥具有良好的沉降性能和很高的產(chǎn)甲烷活性。污泥濃度可達50gVSS/L以上,污泥齡一般為30天以上;(4)水力停留時間大大縮短,具有很高的容積負荷;(5)適于處理高、中濃度有機工業(yè)廢水,也可以處理低濃度城市污水;(6)將生物反應(yīng)與沉淀分離集中在一個反應(yīng)器內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊;(7)無需設(shè)置填料,節(jié)省費用,提高容積利用率。反應(yīng)器的型式UASB反應(yīng)器的斷面形狀多為圓形或矩形,矩形斷面便于三相分離器的設(shè)計和施工。反應(yīng)器常為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);一般不加熱,多采用保溫措施,必須采取防腐措施。根據(jù)不同的處理對象,UASB反應(yīng)器構(gòu)造型式主要有開敞式UASB反應(yīng)器和封閉式UASB反應(yīng)器兩種。(1)開敞式UASB反應(yīng)器如圖(a)所示,頂部不加密封,或僅加一層不密封的蓋板。多用于處理中低濃度的有機廢水;構(gòu)造較簡單,易于施工安裝和維修。(2)封閉式UASB反應(yīng)器如圖(b)所示,封閉式UASB反應(yīng)器頂部加蓋密封,在液面與池頂之間形成了氣室。適用于處理高濃度的有機污水,其池頂可以做成浮蓋式。 圖上：UASB反應(yīng)器型式(a)開敞式UASB反應(yīng)器;(b)封閉式UASB反應(yīng)器。反應(yīng)器中的顆粒污泥能形成沉降性能良好、活性高的顆粒污泥是UASB反應(yīng)器的重要特征,顆粒污泥的形成與成熟,是保證UASB反應(yīng)器高效穩(wěn)定運行的前提。 顆粒污泥的形成與培養(yǎng) 顆粒污泥的形成與培養(yǎng)一般需要較長時間?？煞譃?啟動期、顆粒污泥形成期、顆粒污泥成熟期三個階段。UASB反應(yīng)器中顆粒污泥的培養(yǎng)包括:接種污泥的選擇;維持穩(wěn)定的環(huán)境條件,如溫度、pH值等;污泥負荷保持;保持反應(yīng)器中低的VFA濃度;表面水力負荷應(yīng)大于/(m2·d),淘汰絮狀污泥;進水中可適當(dāng)提供無機微粒,如鈣和鐵,同時應(yīng)補充微量元素(如Ni、Co、Mo)等條件和過程。 (1)啟動期啟動期為顆粒污泥培養(yǎng)形成個階段,即啟動的初始與污泥活性提高階段。在此階段內(nèi),反應(yīng)器內(nèi)先經(jīng)接種、啟動,有機負荷一般在 1kgCOD/(m3·d) kgCOD/(m3·d)以下,運行時間約需3個~4個月(有資料介紹只要1個~個月)。在此階段必須注意以下幾點:一是最初的污泥負荷應(yīng)低于 kgCOD/(kgTS·d)~ kgCOD/(kgTS·d);二是在污水中原有的及處理過程中產(chǎn)生出來的各種揮發(fā)酸未能有效地分解之前,不應(yīng)增加反應(yīng)器的負荷三是反應(yīng)器內(nèi)的環(huán)境條件應(yīng)控制在有利于厭氧微生物(主要是產(chǎn)甲烷茵)良好繁殖的狀態(tài)下。 (2)顆粒污泥形成期第二階段為顆粒污泥形成階段。在此階段內(nèi),有機負荷一般控制在 kgCOD/(m3·d)~ kgCOD/(m3·d)。由于有機負荷的逐漸提高,那些顆粒比較細小和沉降性能比較差的污泥將隨出水流出反應(yīng)器,而重質(zhì)污泥則留在反應(yīng)器內(nèi)由于產(chǎn)氣及其攪拌作用,截留在反應(yīng)器內(nèi)的污泥將在重質(zhì)污泥顆粒的表面富集、絮凝并生長繁殖,最終形成顆粒狀污泥。在污泥負荷為 6kgCOD/( kgVSS)或 kgCOD(kgTS·d)~0. 4kgCOD/(kgTS·d)時,可觀察到顆粒污泥的形成。此階段也需要3個~4個月(有資料介紹只要1個~個月)。 (3)顆粒污泥成熟期第三階段為顆粒污泥成熟期,即污泥床形成階段。在此階段內(nèi),反應(yīng)器的有機負荷大于5 kgCOD/(m3·d)。隨著有機負荷不斷提高,反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度逐步提高,顆粒污泥床的高度也相應(yīng)地不斷增高。正常運行時,此階段內(nèi)有機負荷也逐漸增加到300kgCOD/(m3·d)50 kgCOD/(m3·d)或更高。通常,當(dāng)接種污泥充足且操作條件控制得當(dāng)時,形成具有一定高度的顆粒污泥床需要三四個月的時間。 2)顆粒污泥的理化性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu) 顆粒污泥的理化性質(zhì)包括外觀及顏色、粒徑和沉速等。顆粒污泥的外觀形狀多種多樣,呈卵形、球形、絲狀等;平均直徑為1mm左右,一般直徑為mm~2mm,直徑可在3mm~5mm;顏色多為黑色、灰色、灰白色其它還有淡黃色、暗綠色、紅色等;顆粒污泥的沉速隨其粒徑增加而加大,平均沉速為40m/h~50m/h影響顆粒污泥理化性質(zhì)的因素包括基質(zhì)類型或進水水質(zhì)、運行工況(負荷、溫度、pH值等)等。 幾種厭氧處理方法的運行參數(shù) 方法污水種類規(guī)模負荷率/[kg/（m3·d）]停留時間/h溫度/℃去除率/(%)厭氧接觸法肉類加工肉類加工小麥淀粉朗姆酒蒸餾小試生產(chǎn) （BOD5）（BOD5）（BOD5）（BOD5）（d）（d） 厭氧生物濾池有機合成污水制藥污水酒精上清液Gunr樹膠小試生產(chǎn) （BOD5）（BOD5）（BOD5）（BOD5）上流式厭氧污泥床糖廠土豆蘑菇加工小試小試生產(chǎn)2（BOD5）25~45（BOD5）1（BOD5）
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