UASB厭氧反應器工作原理

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

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，為防止反應器中污泥流失，可采用裝入填料介質(zhì)使細菌附著掛膜，調(diào)節(jié)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(shù)，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(nèi)接納的機物量kg/m3•d。

②污泥負荷率--反應器內(nèi)單位重的污泥在單位時間內(nèi)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(shù)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(yǎng)充分，代謝產(chǎn)物機酸產(chǎn)量很大，過甲烷菌的吸收利用能力，機酸積累pH下降，是效不穩(wěn)定狀態(tài)。

②負荷率適中，產(chǎn)酸細菌代謝產(chǎn)物中的機物(機酸)基本上能被甲烷菌利用，并轉(zhuǎn)化為沼氣，殘存機酸量僅為幾百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱堿性，是穩(wěn)定發(fā)酵狀態(tài)。

③當機負荷率小，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(diào)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。

反應器結構

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

   在污泥層之上形成一個污泥懸浮層；反應器的上部設三相分離器，完成氣、液、固三相的分離；被分離的消化氣從上部導出，被分離的污泥則自動滑落到姑浮污泥層，出水則從澄淸區(qū)流出。由于在反應器內(nèi)可以培養(yǎng)出大tt厭氧顆粒污泥，使反應器的負荷很大，對一般的高濃度機污水，當水溫在30 °C左右時，負荷可達 10?30 kgC()D/(m3 • d)。

UASB厭氧反應器工作原理

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

   UASB厭氧反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部，污水向上通過含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。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，附著和沒附著的氣體向反應器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器氣體發(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，附著和沒附著的氣體被收集到反應器部的三相分離器的集氣室。UASB厭氧反應器中的厭氧反應過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。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等機物

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(fā)酵(酸化)細菌，它們將復雜結構的底物水解發(fā)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(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳；

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

反應器原理

   UASB由污泥反應區(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行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機物，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，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進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區(qū)內(nèi)，使反應區(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、化學和力學條件，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相當穩(wěn)定的生物相，保持定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強的擾動力，較大的絮體具良好的沉淀性能，從而提高設備內(nèi)的污泥濃度;

(3)通過在污泥床設備內(nèi)設置一個沉淀區(qū)，使污泥細顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。

UASB的啟動

1、污泥的馴化

   UASB設備啟動的難特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(chǎn)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?；?比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。

2、啟動操作要特點

(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(xù)地從污泥床排出體外，使較重的活性污泥在床內(nèi)積累，并促進其增殖逐步達到顆?；?

(3)啟動開始廢水COD濃度較時，未必就能讓污泥顆?；俣燃涌?

(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(fā)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(qū)內(nèi)的空塔速度不可于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(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行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機物，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，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進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區(qū)內(nèi)，使反應區(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些?

⑴ 能耗較：因為厭氧生物處理不需要供氧，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)準升甲烷或0.7規(guī)準升沼氣。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：因為厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物得多，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可對好氧生物處理系統(tǒng)不能降解的一些大分子機物進行*降解或部分降解。

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

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

厭氧反應器“酸化"恢復措施

1、化學恢復法
1）、投加氫氧化物
   投加NaOH、Ca(OH)2等氫氧化物可效提升反應器pH，實現(xiàn)短期內(nèi)厭氧體系中pH的恢復。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，厭氧反應器內(nèi)pH會出現(xiàn)大幅震蕩過程，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，部分情況下甚至會導致反應器崩潰；其次，氫氧化物會消耗產(chǎn)甲烷過程中所需的CO2，破壞產(chǎn)甲烷的進行，對產(chǎn)甲烷菌的恢復不利，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的波動相對其他化學也較?。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反應的消耗量，將容積為800m3反應器的pH值從6.0提升到7.0需固體NaHCO3質(zhì)量為12t，況且將反應器中pH值和VFA都恢復正常并不是一兩天的事，需要一定的恢復期，所以可能需要投加NaHCO3。顯然，這是一個相當沉重的負擔，雖然試驗中較好的效果，但在工程實際中，不宜采用NaHCO3。
2、物理恢復法
1）、提高混合程度
   通過增加反應器水力停留時間（HRT），或改進反應器的設計，可提高厭氧反應器混合程度，降“死區(qū)"范圍，進而抑制或減少溝流現(xiàn)象。例如，改變ABR導流擋板的角度與安插方向，可促進水流在反應器底部的均勻分布，限度地增加反應器的混合程度。此種方法通常用于預防酸化或?qū)λ峄M行輔助恢復。
2）、降進水濃度
   通過降進水濃度（通常<2000mg/L），進而降反應器的機負荷，是實現(xiàn)酸化反應器恢復的常用方法。但單獨采用這種方法的恢復效果并不明顯，通常要配合堿液投加方法一起使用。例如，采用降進水濃度同時配合加入一定NaHCO3的方法將酸化反應器的pH從4.5調(diào)至7.0，9d后UASB的出水pH從被酸化時的5.4回升到6.5。