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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(jiǎn)稱(chēng)UASB,是目前廣泛應用于工業(yè)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(gè)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(guò)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(shí),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(guò)布水系統被盡可能均勻地引入反應器底部,污水向上通過(guò)污泥床。厭氧反應發(fā)生在廢水與污泥顆粒的接觸過(guò)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(guò)程中不斷融合,逐漸形成較大氣泡。在反應器本身所產(chǎn)沼氣的攪動(dòng)下,污泥床上部的污泥處理浮動(dòng)狀態(tài),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(dòng)高度可達2m左右,該層污泥濃度較低,稱(chēng)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(shí)間較長(cháng),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(lái)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(diǎn)。以下為形成顆粒污泥的主要條件。
        1、廢水性質(zhì)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(jìn)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(chǎn)甲烷活動(dòng),因為這些元素是產(chǎn)甲烷輔酶重要的組成部分,可加速污泥顆?;^(guò)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(jìn)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(kāi)始形成顆粒污泥。當污泥負荷率達到0.6kgCOD/(kgvss.d)時(shí),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(jìn)行。
        3、水力負荷率和產(chǎn)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(chǎn)氣負荷率。稱(chēng)之為系統的選擇壓,選擇壓對污泥床產(chǎn)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(chǎn)生的剪切力使微小的顆粒產(chǎn)生不規則的旋轉運動(dòng),有利于絲狀微生物的相互纏繞,為顆粒的形成創(chuàng )造一個(gè)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(kāi),污泥床低聚集比較大的顆粒污泥,密度小的絮體污泥進(jìn)入懸浮層區,或被淘汰出反應器。廢水從底部進(jìn)入,使得顆粒污泥首先獲得足夠的食料而快速增長(cháng),有利于污泥顆?;膶?shí)現。
        4、堿度堿度對于厭氧污泥顆?;兄匾绊?。堿的化學(xué)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(shí)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)的廢水時(shí)顆粒污泥的微生物組成和構造也要發(fā)生變化,只有當顆粒污泥接種到處理同類(lèi)廢水的反應器時(shí),顆粒污泥才能立即發(fā)揮作用。
        6、環(huán)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(lái)說(shuō),溫度越高,實(shí)現污泥顆?;钑r(shí)間越短,但溫度過(guò)高或過(guò)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(gè)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(gè)別大的有5mm;顆粒污泥密度1~1.05g/L,顆粒污泥在光學(xué)顯微鏡下觀(guān)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(zhì)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(yōu)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(chǎn)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(jìn)水的TSS應控制在500mg/L以下。
      三、應用狀態(tài):

      UASB反應器是廢水厭氧生物處理工藝中比較先進(jìn)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(shí),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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