uasb厭氧反應器設備

【一、uasb的概述】

上流式厭氧污泥床反應器（upflow anaerobic sludge blanket，簡稱uasb）是由荷蘭wageningen農(nóng)業(yè)大學的g•lettinga教授等人在70年代研制開發(fā)的。反應器經(jīng)歷了360l、6m3、30m3、200m3的逐次放大，至今最大的設備容積已達5500m3。繼荷蘭之后，德國、瑞典等國也相繼開展了許多研究工作。國內(nèi)對uasb的研究是由北京環(huán)境保護科學研究所于70年代末首先開始的，在溶劑  、酒精、肉類加工、纖維板等生產(chǎn)廢水的處理方面，均取得了良好的處理效果。

【二、厭氧生化法的應用范圍】

●  有機污泥處理

●  高濃度有機廢水

●  中、低濃度有機廢水

●  城市廢水處理

【三、uasb反應器的基本原理】

      厭氧消化處理分為三個階段：

     第一階段：水解酸  化階段

     第二階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸  階段

     第一階段：產(chǎn)甲  烷階段

uasb反應器的主體部分是一個無填料的空容器，分為反應區(qū)和沉降區(qū)兩部分。反應區(qū)根據(jù)污泥的分布情況又可分為污泥懸浮層區(qū)和污泥床區(qū)。污泥床主要由沉淀和凝聚性能良好的厭氧污泥組成，濃度可達50-100gss/l或更高。污泥懸浮層主要靠反應過程中產(chǎn)生的氣體的上升攪拌作用形成，污泥濃度較低，一般在5-40gss/l范圍內(nèi)。uasb裝置的最大特點在于其上部設置了一個專用的氣（沼氣）－液（廢水）－固（污泥）三相分離器。

當反應器運行時，廢水以一定流速從底部布水系統(tǒng)進入反應器，通過污泥床向上流動，料液與污泥中的微生物充分接觸并進行生物降解，生成沼氣，沼氣以微小氣泡的形式不斷放出。微小氣泡在上升過程中將污泥托起，即使在較低負荷下也能看到污泥床有明顯膨脹。隨著產(chǎn)氣量增加，這種攪拌混合作用加強，減少了污泥中夾帶的氣體釋放的阻力，氣體便從污泥床內(nèi)突發(fā)性逸出，引起污泥床表面略呈沸騰流化狀態(tài)。沉淀性能不太好的污泥顆粒或絮體在氣體的攪動下，于反應器上部形成懸浮污泥層。氣、水、泥混合液上升至三相分離器內(nèi)，沼氣在上升過程中碰到反射板受偏折，穿過水層進入氣室，由導管排出反應器。脫氣后的混合液進入上部靜置的沉淀區(qū)，在重力作用下，進一步進行固、液分離，沉降下的污泥通過斜壁返回至反應區(qū)內(nèi)，使反應區(qū)內(nèi)積累大量微生物，澄清的處理水從沉淀區(qū)溢流排出。由于在uasb反應器中能培養(yǎng)得到一種具有良好沉降性能和高比產(chǎn)甲  烷活性的顆粒厭氧污泥（granular anaerobic sludge），因而使其具有一定的優(yōu)越性。

【四、uasb反應器的組成部分】

1）進水配水系統(tǒng)

進水配水系統(tǒng)的功能主要是將廢水均勻分配到整個反應器，并進行水力攪拌，是反應器高效運行的關(guān)鍵之一。

從水泵來的廢水通過配水設備流入布水管。配水設備是由一根可旋轉(zhuǎn)的配水管與配水槽構(gòu)成，配水槽為圓環(huán)形，被分隔成若干單元，每個單元與一根通進反應器的布水管相連。從水泵來的水管與可旋轉(zhuǎn)的配水管相連接。工作時配水管旋轉(zhuǎn)，在一定的時間間隔內(nèi)，廢水流進配水槽的一個單元，由此流進一根布水管進入反應器。

布水點設在反應器的底平面上，為使基質(zhì)與污泥接觸充分，應進行合理設置。布水點均勻分布在池底上，且高度不同。根據(jù)有關(guān)資料與研究實踐，認為布水的不均勻系數(shù)為0.95時，可達到布水均勻的目的。荷蘭研究者提出，在裝置放大時應按比例增加布水點的數(shù)量，使每5m2底面積有一個布水點。這種布水方式對于整個反應器來說是連續(xù)進水，而對于每個布水點而言，則是間斷進水，布水管的瞬時流量與整個反應器的流量相等。

在生產(chǎn)運行裝置中所采用的進水方式大致可分為間歇式、脈沖式、連續(xù)均勻流、連續(xù)與間歇回流相結(jié)合等幾種。

2）反應區(qū)

反應區(qū)是反應器的主要部分，包括污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū)，廢水中有機物主要在此處被厭氧菌分解。

3）三相分離器

三相分離器的作用是把沼氣、污泥和液體分開。uasb反應器所具有的這種分離器是考慮到厭氧工藝細菌生長速率很慢這一特點而設計的，由沉淀區(qū)、回流縫和氣封組成。污泥經(jīng)沉淀區(qū)沉淀后由回流縫直接回流到反應區(qū)，保證流失的污泥量小于在反應器內(nèi)的生成量，沼氣經(jīng)分離后進入氣室。三相分離器的分離效果將直接影響反應器的處理效果。

4）出水系統(tǒng)

出水的均勻排出是保證反應器均勻穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素  之一，尤其是對固液分離的影響較大。通常每個單元三相分離器設一出水槽。當uasb反應器為封閉式時，總出水管必須通過一個水封，以防漏氣和確保厭氧條件。當處理廢水中含蛋白質(zhì)和脂肪或含有大量懸浮固體時，出水一般也夾帶有大量懸浮固體或漂流污泥，為減少出水懸浮固體量，在出水槽前應設置擋板，以提高出水水質(zhì)。

5）氣室

氣室也稱集氣罩，作用是收集處理過程中產(chǎn)生的沼氣，氣室上方開口連有導管，引導沼氣排入水封。

6）浮渣清除系統(tǒng)

在廢水處理過程中，尤其是處理含蛋白質(zhì)和脂肪較高的工業(yè)廢水時，在氣室和反應器液面會形成一層較厚的浮渣層，影響反應器的正常運行，如阻礙沼氣的順利釋放，堵塞導管，使部分沼氣從沉淀區(qū)逸出，干擾沉淀區(qū)的沉淀效果等，因此應設置浮渣清除系統(tǒng)。在沉淀區(qū)液面產(chǎn)生的浮渣層，可用刮渣機清除；在氣室產(chǎn)生的浮渣，較難清除，必須設置沖洗管和循環(huán)水泵（或氣泵），定期進行循環(huán)水或沼氣反沖。

7）排泥系統(tǒng)

uasb反應器污泥床區(qū)均勻排泥也是影響反應器正常工作的重要因素  。若集中在一點排泥，則污泥床的污泥分布不均，排泥口附近的污泥濃度會大大降低，從而影響該處廢水的處理效果，因此應將排泥點均勻設置在池底，一般每10m2設一個排泥口。當采用穿孔管配水系統(tǒng)時，可同時把穿孔管兼作排泥管。為防堵塞，專設排泥管管徑一般在200mm以上。為方便運行，可在反應器半高處或三相分離器下0.5m處再設一排泥口，沿反應器高度均勻設5-6個污泥取樣管。

【五、uasb反應器的特點】

厭氧生化法與好氧生化法相比具有下列優(yōu)缺點：

1）七個方面的優(yōu)點：

● 應用范圍廣，

● 能耗低

● 負荷高，

● 剩余污泥量少

● 氮、磷營養(yǎng)需要量較少

● 厭氧處理過程有一定殺菌作用，可以殺死廢水與污水中的寄生蟲、病毒等

● 厭氧活性污泥可以長期儲存，厭氧反應器可以季節(jié)性或間歇性運轉(zhuǎn)。

2）三個方面的缺點：

● 厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動和處理時間比好氧設備長

●  出水往往需要進一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理

●  厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素  較為復雜

【六、uasb反應器的設計與計算】

【七、uasb反應器的使用與維護】