升流式厌氧污泥床反应器(UASB) - 郑州益源天泽环境科技有限公司
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升流式厌氧污泥床反应器(UASB)

一、原理及概述:

  升流式厌氧污泥床反应器简称UASB,是目前广泛应用于工业有机废水处理,高效厌氧处理废水的工艺之一,其结构可分为三个主要区域:底部布水系统,反应区以及顶部的气、液、固三相分离区。UASB反应器不配备回流污泥装置,本身配有气、液、固三相分离装置,从而有效地滞留污泥,在运行过程中能形成具有良好沉降性能的颗粒状污泥,反应器内可以维持很高的生物量,平均浓度可达80gSS/L.同时,反应器的SRT很大,HRT很小,使得反应器有很高的容积负荷率和处理效果,运行稳定性良好。UASB的下部是浓度很高并具有良好沉降性能和絮凝性能的颗粒污泥层,形成污泥床,污水从反应器下部通过布水系统被尽可能均匀地引入反应器底部,污水向上通过污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程。污泥中的微生物分解废水中的有机物,把有机物转化为沼气。沼气以细小气泡形式不断放出,并在上升过程中不断融合,逐渐形成较大气泡。在反应器本身所产沼气的搅动下,污泥床上部的污泥处理浮动状态,因而不需要外加搅拌系统,能达到污水与污泥良好地混合。一般浮动高度可达2m左右,该层污泥浓度较低,称为污泥悬浮层。

 

二、工艺特征:
  UASB反应器的运行效果主要取决于反应器内形成的颗粒污泥,颗粒污泥形成需要时间较长,难度较大。污泥颗粒化的机理目前尚不十分清楚,至今尚未有一种较为完善的理论来阐明厌氧颗粒污泥形成的机理,快速形成颗粒污泥的条件一直是研究的主要焦点。以下为形成颗粒污泥的主要条件。
  1、废水性质在处理甜菜制糖废水、土豆加工废水、酒精废水、甲醇废水、屠宰废水、啤酒废水及柠檬酸废水等,均可培养出颗粒污泥,或不能培养出颗粒污泥。要求废水的C:N:P约为200:5:1,否则要适当进行调节。投加补充适量的铁、钴、镍等微量元素有利于提高污水产甲烷活动,因为这些元素是产甲烷辅酶重要的组成部分,可加速污泥颗粒化过程。投加Ca2+25~100mg/L,有利于带负电荷细菌相互粘接从而有利于污泥颗粒化。
  2、污泥负荷率影响污泥颗粒化进程最主要的控制条件是可降解有机物污泥负荷率。当污泥负荷率达0.3kgCOD/(kgvSS.d)以上便能开始形成颗粒污泥。当污泥负荷率达到0.6kgCOD/(kgvss.d)时,颗粒化速度加快,所以当颗粒污泥出现后,应迅速将污泥COD负荷率提高到0.6kgCOD/(kgvss.d)左右水平,利用颗粒化进行。
  3、水力负荷率和产气负荷率升流条件升流条件是UASB反应器形成颗粒污泥的必要条件,代表升流条件的物理量是水流的上升流速和沼气的上升流速,即水力负荷率和产气负荷率。称之为系统的选择压,选择压对污泥床产生沿高度(水流)方向的搅拌作用和水力筛选作用。定向搅拌作用产生的剪切力使微小的颗粒产生不规则的旋转运动,有利于丝状微生物的相互缠绕,为颗粒的形成创造一个外部条件。水力筛选作用能将微小的颗粒污泥与絮体污泥分开,污泥床低聚集比较大的颗粒污泥,密度小的絮体污泥进入悬浮层区,或被淘汰出反应器。废水从底部进入,使得颗粒污泥首先获得足够的食料而快速增长,有利于污泥颗粒化的实现。
  4、碱度碱度对于厌氧污泥颗粒化有重要影响。碱的化学组分不影响污泥的颗粒化,维持一定碱度的作用在于它的缓冲作用,确保反应器的PH值维持在6.5~7.5之间。
  5、接种污泥为了使反应器内快速实现污泥颗粒化,投加一定量的接种物是必要的,一般要求接种污泥具有一定的产甲烷活性,资料表明,厌氧消化污泥是较好的接种污泥,其它凡存在厌氧菌的污泥,如河底污泥、沼气池污泥、厌氧塘低泥等,也可作为接种污泥。接种污泥仅仅是作为“种子”,而颗粒污泥的产生是建立在新繁殖厌氧菌的基础上,即使采用颗粒污泥作为种泥,在处理不同性质的废水时颗粒污泥的微生物组成和构造也要发生变化,只有当颗粒污泥接种到处理同类废水的反应器时,颗粒污泥才能立即发挥作用。
  6、环境条件要严格厌氧温度控制在35~40度或50~55度之间,PH值保持在7~7.2之间,在控制以上条件的情况下,高温55度运行100d,中温30度运行160d, 低温20度运行200d,颗粒化污泥才能培养完成,一般来说,温度越高,实现污泥颗粒化所需时间越短,但温度过高或过低都不利于培养颗粒污泥。颗粒化污泥培养成熟的标志为:颗粒污泥大量形成,反应器呈现两个污泥浓度分布均匀的反应区,即污泥床和污泥悬浮层,其间有比较明显的界限;颗粒污泥沉降性能良好,颗粒呈球状、杆状或不十分规则的黑色颗粒状。球状颗粒污泥直径多为0.1~3mm,个别大的有5mm;颗粒污泥密度1~1.05g/L,颗粒污泥在光学显微镜下观察,呈多孔结构,内部有相当大比例的自由空间,为气体和底物的传质提供通道,颗粒污泥表白有一层透明胶状物,其上附有甲烷八叠球菌,而且占优势,中间层有甲烷丝状菌,另外还有球菌和杆菌。成熟的颗粒污泥,产甲烷细菌应占40%~50%,反应器在颗粒污泥培养成熟后就稳定运行,UASB反应器一般不适合处理高浓度悬浮固体废水,进水的TSS应控制在500mg/L以下。
三、应用状态:

UASB反应器是废水厌氧生物处理工艺中比较先进的一种,它能滞留高浓度活性很强的颗粒污泥(平均浓度达30~40gL),使处理负荷大幅度提高,可达7~15kgCOD/(m3.d).同时,又不需要污泥沉淀分离、脱气、回流污泥等辅助设施,能耗较低,因而得到广泛应用。

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