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    升流式厭氧污泥床反應器(UASB)

    一、原理及概述:

      升流式厭氧污泥床反應器簡稱UASB,是目前廣泛應用于工業有機廢水處理,高效厭氧處理廢水的工藝之一,其結構可分為三個主要區域:底部布水系統,反應區以及頂部的氣、液、固三相分離區。UASB反應器不配備回流污泥裝置,本身配有氣、液、固三相分離裝置,從而有效地滯留污泥,在運行過程中能形成具有良好沉降性能的顆粒狀污泥,反應器內可以維持很高的生物量,平均濃度可達80gSS/L.同時,反應器的SRT很大,HRT很小,使得反應器有很高的容積負荷率和處理效果,運行穩定性良好。UASB的下部是濃度很高并具有良好沉降性能和絮凝性能的顆粒污泥層,形成污泥床,污水從反應器下部通過布水系統被盡可能均勻地引入反應器底部,污水向上通過污泥床。厭氧反應發生在廢水與污泥顆粒的接觸過程。污泥中的微生物分解廢水中的有機物,把有機物轉化為沼氣。沼氣以細小氣泡形式不斷放出,并在上升過程中不斷融合,逐漸形成較大氣泡。在反應器本身所產沼氣的攪動下,污泥床上部的污泥處理浮動狀態,因而不需要外加攪拌系統,能達到污水與污泥良好地混合。一般浮動高度可達2m左右,該層污泥濃度較低,稱為污泥懸浮層。

     

    二、工藝特征:
      UASB反應器的運行效果主要取決于反應器內形成的顆粒污泥,顆粒污泥形成需要時間較長,難度較大。污泥顆?;臋C理目前尚不十分清楚,至今尚未有一種較為完善的理論來闡明厭氧顆粒污泥形成的機理,快速形成顆粒污泥的條件一直是研究的主要焦點。以下為形成顆粒污泥的主要條件。
      1、廢水性質在處理甜菜制糖廢水、土豆加工廢水、酒精廢水、甲醇廢水、屠宰廢水、啤酒廢水及檸檬酸廢水等,均可培養出顆粒污泥,或不能培養出顆粒污泥。要求廢水的C:N:P約為200:5:1,否則要適當進行調節。投加補充適量的鐵、鈷、鎳等微量元素有利于提高污水產甲烷活動,因為這些元素是產甲烷輔酶重要的組成部分,可加速污泥顆?;^程。投加Ca2+25~100mg/L,有利于帶負電荷細菌相互粘接從而有利于污泥顆?;?。
      2、污泥負荷率影響污泥顆?;M程最主要的控制條件是可降解有機物污泥負荷率。當污泥負荷率達0.3kgCOD/(kgvSS.d)以上便能開始形成顆粒污泥。當污泥負荷率達到0.6kgCOD/(kgvss.d)時,顆?;俣燃涌?,所以當顆粒污泥出現后,應迅速將污泥COD負荷率提高到0.6kgCOD/(kgvss.d)左右水平,利用顆?;M行。
      3、水力負荷率和產氣負荷率升流條件升流條件是UASB反應器形成顆粒污泥的必要條件,代表升流條件的物理量是水流的上升流速和沼氣的上升流速,即水力負荷率和產氣負荷率。稱之為系統的選擇壓,選擇壓對污泥床產生沿高度(水流)方向的攪拌作用和水力篩選作用。定向攪拌作用產生的剪切力使微小的顆粒產生不規則的旋轉運動,有利于絲狀微生物的相互纏繞,為顆粒的形成創造一個外部條件。水力篩選作用能將微小的顆粒污泥與絮體污泥分開,污泥床低聚集比較大的顆粒污泥,密度小的絮體污泥進入懸浮層區,或被淘汰出反應器。廢水從底部進入,使得顆粒污泥首先獲得足夠的食料而快速增長,有利于污泥顆?;膶崿F。
      4、堿度堿度對于厭氧污泥顆?;兄匾绊?。堿的化學組分不影響污泥的顆?;?,維持一定堿度的作用在于它的緩沖作用,確保反應器的PH值維持在6.5~7.5之間。
      5、接種污泥為了使反應器內快速實現污泥顆?;?,投加一定量的接種物是必要的,一般要求接種污泥具有一定的產甲烷活性,資料表明,厭氧消化污泥是較好的接種污泥,其它凡存在厭氧菌的污泥,如河底污泥、沼氣池污泥、厭氧塘低泥等,也可作為接種污泥。接種污泥僅僅是作為“種子”,而顆粒污泥的產生是建立在新繁殖厭氧菌的基礎上,即使采用顆粒污泥作為種泥,在處理不同性質的廢水時顆粒污泥的微生物組成和構造也要發生變化,只有當顆粒污泥接種到處理同類廢水的反應器時,顆粒污泥才能立即發揮作用。
      6、環境條件要嚴格厭氧溫度控制在35~40度或50~55度之間,PH值保持在7~7.2之間,在控制以上條件的情況下,高溫55度運行100d,中溫30度運行160d, 低溫20度運行200d,顆?;勰嗖拍芘囵B完成,一般來說,溫度越高,實現污泥顆?;钑r間越短,但溫度過高或過低都不利于培養顆粒污泥。顆?;勰嗯囵B成熟的標志為:顆粒污泥大量形成,反應器呈現兩個污泥濃度分布均勻的反應區,即污泥床和污泥懸浮層,其間有比較明顯的界限;顆粒污泥沉降性能良好,顆粒呈球狀、桿狀或不十分規則的黑色顆粒狀。球狀顆粒污泥直徑多為0.1~3mm,個別大的有5mm;顆粒污泥密度1~1.05g/L,顆粒污泥在光學顯微鏡下觀察,呈多孔結構,內部有相當大比例的自由空間,為氣體和底物的傳質提供通道,顆粒污泥表白有一層透明膠狀物,其上附有甲烷八疊球菌,而且占優勢,中間層有甲烷絲狀菌,另外還有球菌和桿菌。成熟的顆粒污泥,產甲烷細菌應占40%~50%,反應器在顆粒污泥培養成熟后就穩定運行,UASB反應器一般不適合處理高濃度懸浮固體廢水,進水的TSS應控制在500mg/L以下。
    三、應用狀態:

    UASB反應器是廢水厭氧生物處理工藝中比較先進的一種,它能滯留高濃度活性很強的顆粒污泥(平均濃度達30~40gL),使處理負荷大幅度提高,可達7~15kgCOD/(m3.d).同時,又不需要污泥沉淀分離、脫氣、回流污泥等輔助設施,能耗較低,因而得到廣泛應用。

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