淺析UASB反應器的工藝特點與流程
2017-02-11 環保易交易
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由于厭氧消化過程微生物的不斷增長，或進水不可降解懸浮固體的積累，隨著反應器內污泥濃度的增加，出水水質會得到改善，但污泥超過一定高度，污泥將隨出水一起沖出反應器。因此，當反應器內的污泥達到某一預定高度智慧需要排泥。
一般污泥排放應該遵循事先建立的規程，在一定的時間間隔(如每周)排放一定體積的污泥，其等于這一期間所積累的量。可靠的方法是確定污泥濃度分布曲線排泥，原則上有兩種污泥排放方法：
①從所希望的高程直接排放；
②采用泵將污泥排出。
污泥排泥的高度是重要的，它應是排出低活性的污泥并將的高活性的污泥保留在反應器中。一般在污泥床的底層將形成濃污泥，而在上層是稀的絮狀污泥，剩余污泥應該從污泥床的上部排出。在反應器底部的“濃”污泥可能由于積累顆粒和小砂粒活性變低，這時建議偶爾從反應器的底部排泥，這樣可以避免或減少在反應器內積累的砂粒。
①建議清水區高度0.5~1.5m。
②污泥排放可采用定時排泥，周排泥一般為1~2次。
③需要設置污泥液面監測儀，可根據污泥面高度確定排泥時間。
④剩余污泥排泥點以設在污泥區中上部為宜。
⑤對于矩形池排泥應沿池縱向多點排泥。
⑥由于反應器底部可能會積累顆粒物質和小砂粒，應考慮下部排泥的可能性，這樣可以避免或減少在反應器內部積累的砂粒。
⑦對一管多孔式水管，可以考慮進水管兼作排泥或放空管。
一般認為排去剩余污泥的位置是反應器的高度處。但是大部設計者*把排泥設備安裝在靠近反應器的底部，也有人在三相分離器下0.5m處設排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮狀體污泥，而不會把顆粒污泥排走。UASB反應器排污泥系統必須同時考慮上、中、下不同位置設排泥設備，應根據生產運行中的具體情況考慮實際排泥的要求而確定在什么位置排泥。
對于一個新建的UASB反應器來說，啟動過程主要是用未經馴化的絮狀污泥(如污水處理廠的消化污泥)對其進行接種，并經過一定時間的啟動調試運行，使反應器達到設計負荷并實現有機物的去除效果，通常這一過程會伴隨著污泥顆粒化的實現，因此也稱為污泥的顆粒化。由于厭氧微生物，特別是甲烷菌增殖很慢，厭氧反應器的啟動需要很長時間。但是，一旦啟動完成，在停止運動后的再次啟動可以迅速完成。
當沒有現成的厭氧污泥或顆粒污泥時，采用多的是城市污水處理廠的消化污泥。除了消化污泥之外，可用作接種的物料很多，例如牛糞和各類糞肥、下水道污泥等。一些污水溝的污泥和沉淀物或福微生物的河泥也可以被用于接種，甚至好氧活性污泥也可以作為接種污泥，并同樣能培養出顆粒污泥。污泥的接種濃度以6~8kgVSS/m3(按反應器總有效容積計算)為宜，至少不低于5kgVSS/m3，接種污泥的填充量應不超過反應器容積的60%。
當采用不是顆粒污泥的接種污泥時，為了培養顆粒污泥或沉降性能好的活性污泥，都存在著一個將絮狀污泥和分散的細小污泥從反應器內“洗出”的過程，這是UASB反應器實現顆粒化的先決條件之一。這一過程是一個微生物逐步篩選和進化的過程，控制的關鍵因素之一是反應器內的水力停留時間或上升流速。經驗表明，合適的升流速度的范圍應在0.4~1.0m/h之間，如果有必要可以采用出水回流的方式以適當提高反應器內的升流速度。一般來說，在顆粒污泥培養期內隨出水而被沖出反應器的污泥時沒有必要再將其回流到反應器中區的。
從負荷角度考慮UASB的初次啟動和顆粒化過程，可分為三個階段。
階段1：即啟動的初始階段，這一階段是低負荷的階段[2kgCOD/(m3·d)]。
階段2：即當反應器負荷上升至2~5kgCOD/(m3·d)的啟動階段。在這階段污泥的洗出量增大，其中大多為細小的絮狀污泥。實際上，這一階段在反應器里對較重的污泥顆粒和分散的、絮狀的污泥進行選擇，使這一階段的末期留下的污泥中開始產生顆粒狀污泥或保留沉淀性能良好的污泥。所以在5kgCOD/(m3·d)左右是反應器中以顆粒污泥或絮狀污泥為主的一個重要的分界。
階段3：這一階段是指反應器負荷超過5kgCOD/(m3·d)。在此時，絮狀污泥迅速減少，而顆粒污泥加速形成直到反應器內不再有絮狀污泥存在。當反應器負荷大于5kgCOD/(m3·d)，由于顆粒污泥的不斷形成，反應器的大部分被顆粒污泥充滿時，其大負荷可以超過20 kgCOD/(m3·d)。當反應器運行在小于5 kgCOD/(m3·d)，系統中雖然可能形成顆粒污泥，但是，反應器的污泥性質由占主導地位的絮狀污泥所確定。
UASB反應器的工藝特點：
UASB反應器的基本特征是不用吸附載體，就能形成沉降性能良好的粒狀污泥，保持反應器內高濃度的微生物，因而可以承受較高的COD負荷(可高達30~50kgCOD/(m3·d)以上)，COD去除率可達90%以上。而好氧生物處理中，效果好氧純生物流化床。深井曝氣等工藝COD負荷也只有10kgCOD/(m3·d)左右，COD去除率為70%~80%。與其他厭氧生物反應器相比，UASB的特點如下。
構造簡單巧妙：
沉淀區設在反應器的頂部，廢水由反應器底部進入，向上流過污泥床區與大量的厭氧細菌接觸，廢水中的有機物被厭氧菌分解成沼氣(主要成分為CH4和CO2)，廢水在升流的過程中夾帶著沼氣和厭氧菌固體物。沼氣在氣室區進行固液分離，處理過的凈化水由反應器頂部排走，廢水完成了處理的全過程。沉淀區的大部分污泥可返回污泥床區，可使反應器內保持足夠的生物量。由此可知，整個上半時集生物反應與沉淀于一體，反應器內不設機械攪拌，不裝填料，構造較為簡單，運行管理方便。
反應器內可培養出厭氧顆粒污泥：
UASB反應器在處理大多數有機廢水時，只要操作方法正確，一般均可在反應器內培養出厭氧顆粒污泥，厭氧顆粒污泥的特性是有很高的去除有機物活性，密度比絮體污泥大，具有良好的沉淀性能，時反應器內可維持很高的生物量。
實現了污泥泥齡(SRT)與水力停留時間(HRT)的分離：
由于在反應器內能維持很高的生物量，污泥泥齡很長，廢水在反應器內的HRT較短，時SRT大于HRT，因而反應器具有很高的容積負荷率和很好的運行穩定性，這是現代厭氧反應器與傳統厭氧反應器的區別
UASB反應器對各類廢水有很大的適應性：
UASB反應器不僅可以出來高濃度有機廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等生產廢水，也可以出來中等濃度有機廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等生產廢水，并且可以出來低濃度有機廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下運行，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩定運行。除了含有有毒有害物質的有機廢水外，UASB反應器幾乎可適應不同行業排出的各類有機廢水。
由于UASB反應器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現能的同時，達到了低能耗，并可提供大量的生物能沼氣，因此，UASB反應器是一種產能型的廢水處理設備。由于SRT很長，不僅產生的污泥時穩定的，而且產泥量很少，從而降低了污泥處理費用。
不能去除廢水中的氮和磷：
UASB反應器與其他厭氧處理設備一樣，其不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應的本質決定的。在處理高、中等濃度廢水時，采用厭氧-好氧串聯工藝，即用UASB反應器去除廢水中大部分含碳有機物作為預處理，而采用好氧處理設備去除殘余的含碳有機物和氮、磷等物質，這是好的廢水處理工藝選擇，具有很大的節能意義，并可以大大節省基建投資，降低運行成本。因而，有著很好的經濟效益和環境效益。
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