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UASB厭氧反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)及工藝流程
隨著厭氧消化過程中微生物的增加或進(jìn)水不可降解懸浮固體的積累，隨著反應(yīng)器中污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會得到改善，但如果污泥超過一定高度，污泥會隨著出水一起沖出反應(yīng)器。因此，當(dāng)反應(yīng)器中的污泥達(dá)到一定的預(yù)定高度時(shí)，需要排泥。
一般污泥排放應(yīng)遵循事先建立的規(guī)定，在一定時(shí)間間隔(如每周)排放一定體積的污泥，等于此期間積累的量。
更可靠的方法是確定污泥濃度分布曲線排泥，原則上有兩種排泥方法：
①直接從想要的高程排放；
②用泵排出污泥。
污泥排泥的高度很重要，應(yīng)排出低活性污泥，并將高活性污泥保留在反應(yīng)器中。一般污泥床底部會形成濃污泥，而上層是稀絮狀污泥，剩余污泥要從污泥床上部排出。反應(yīng)器底部的濃污泥可能會因積累顆粒和小砂粒而變低。此時(shí)，建議偶爾從反應(yīng)器底部排出污泥，以避免或減少反應(yīng)器中積累的砂粒。①建議清水區(qū)高度為0.5~1.5m。②污泥排放可定期排放，周排泥一般為1~2次。③需要設(shè)置污泥液面監(jiān)測儀，可以根據(jù)污泥表面的高度確定排泥時(shí)間。④剩余污泥排泥點(diǎn)應(yīng)位于污泥區(qū)中上部。⑤矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多點(diǎn)排泥。⑥由于反應(yīng)器底部可能積累顆粒物質(zhì)和小砂，因此應(yīng)考慮下部排泥的可能性，以避免或減少反應(yīng)器內(nèi)部積累的砂粒。⑦對于一管多孔排水管，可以考慮進(jìn)水管和排泥或排空管。⑥由于反應(yīng)器底部可能會積聚顆粒物質(zhì)和小砂粒，可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)部積累的砂粒。一般認(rèn)為排出剩余污泥的位置是反應(yīng)器的高度。但大多數(shù)設(shè)計(jì)師建議在反應(yīng)器底部附近安裝排泥設(shè)備，有些人在三相分離器下0.5m處設(shè)置排泥管，以排除污泥床上剩余的絮狀體污泥，而不是排出顆粒污泥。UASB反應(yīng)器排泥系統(tǒng)必須同時(shí)考慮排泥設(shè)備，排泥設(shè)備應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行中的具體情況和實(shí)際排泥要求確定。
對于新建的UASB反應(yīng)器，啟動過程主要是用未馴化的絮狀污泥(如污水處理廠的消化污泥)接種，經(jīng)過一定時(shí)間的啟動調(diào)試運(yùn)行，使反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，達(dá)到去除有機(jī)物的效果。通常這個過程伴隨著污泥顆�；膶�(shí)現(xiàn)，所以也叫污泥顆粒化。厭氧微生物，尤其是甲烷菌增殖緩慢，需要很長時(shí)間才能啟動。但一旦啟動完成，停止運(yùn)動后的再啟動就可以快速完成。
當(dāng)沒有現(xiàn)成的厭氧污泥或顆粒污泥時(shí)，城市污水處理廠的消化污泥被廣泛使用。除了消化污泥，還有很多材料可以作為接種，如牛糞、各種糞肥、下水道污泥等。污水溝的一些污泥、沉淀物或富微生物的河泥也可以用于接種，甚至好氧活性污泥也可以作為接種污泥，顆粒污泥也可以培養(yǎng)。污泥接種濃度為6~8kgVSS/m3(按反應(yīng)器總有效容積計(jì)算)，至少不低于5kgVSS/m3，接種污泥填充量不應(yīng)超過反應(yīng)器容積的60%。
在使用非顆粒污泥的接種污泥時(shí)，為了培養(yǎng)顆粒污泥或具有良好沉降性能的活性污泥，有一個從反應(yīng)器中洗出絮狀污泥和分散的細(xì)小污泥的過程，這是UASB反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)顆粒化的前提條件之一。這個過程是微生物逐漸篩選進(jìn)化的過程，控制的關(guān)鍵因素之一是反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間或流速上升。經(jīng)驗(yàn)表明，適當(dāng)?shù)牧魉俜秶鷳?yīng)在0.4~1.0m/h之間，如有必要，可采用出水回流的方式，適當(dāng)提高反應(yīng)器中的流速。一般來說，當(dāng)顆粒污泥在培養(yǎng)過程中隨出水沖出反應(yīng)器的污泥時(shí)，不需要回流到反應(yīng)器中間區(qū)域。
UASB的初始啟動和顆�；^程可分為三個階段。
第一階段:即啟動初始階段，該階段為低負(fù)荷階段[2kgCOD/(m3·d)]。
階段2:即當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷上升到2~5kgCOD/(m3·d)的啟動階段。在這個階段，污泥的洗滌量增加，大部分是細(xì)小的絮狀污泥。事實(shí)上，在這個階段，在反應(yīng)器中選擇了較重的污泥顆粒和分散的絮狀污泥，從而在這個階段末期留下的污泥中產(chǎn)生顆粒狀污泥或保留沉淀性能好的污泥。因此，在5kgCOD/(m3·d)左右是反應(yīng)器中顆粒污泥或絮狀污泥的重要分界。
階段3:這個階段是指反應(yīng)器負(fù)荷超過5kgCOD/(m3.d)。此時(shí)絮狀污泥迅速減少，顆粒污泥加速形成，直到反應(yīng)器中不再存在絮狀污泥。當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷大于5kgCOD/(m3.d)時(shí)，當(dāng)大部分反應(yīng)器被顆粒污泥填充時(shí)，負(fù)荷可超過20kgCOD/(m3.d)。當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行在5kgCOD/(m3.d)以下時(shí)，雖然系統(tǒng)中可能會形成顆粒污泥，但反應(yīng)器的污泥性質(zhì)是由占主導(dǎo)地位的絮狀污泥決定的。
UASB反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)UASB反應(yīng)器的基本特點(diǎn)是不吸附載體就能形成沉降性能好的顆粒狀污泥，保持反應(yīng)器中的高濃度微生物，因此能夠承受較高的COD負(fù)荷(高達(dá)30~50kgCOD/(m3.d)，COD去除率可達(dá)90%以上。在好氧生物處理中，有效的好氧純生物流化床。深井曝氣等工藝的COD負(fù)荷只有10kgCOD/(m3.d)左右，COD去除率為70%~80%。與其他厭氧生物反應(yīng)器相比，UASB具有以下特點(diǎn)。
1.結(jié)構(gòu)簡單巧妙：
沉淀區(qū)位于反應(yīng)器頂部，廢水從反應(yīng)器底部進(jìn)入，接觸過污泥床區(qū)的大量厭氧細(xì)菌。廢水中的有機(jī)物被厭氧菌分解成沼氣(主要成分為CH4和CO2)，廢水在升流過程中攜帶沼氣和厭氧菌固體物。沼氣在氣室內(nèi)固液分離，處理后的凈化水從反應(yīng)器頂部排出，廢水完成了整個處理過程。沉淀區(qū)的污泥大部分可以返回污泥床區(qū)，可以保持反應(yīng)器內(nèi)有足夠的生物量。由此可見，生物反應(yīng)年集生物反應(yīng)和沉淀于一體，反應(yīng)器沒有機(jī)械攪拌和填料，結(jié)構(gòu)簡單，操作管理方便。
2.厭氧顆粒污泥可在反應(yīng)器中培養(yǎng)：
UASB反應(yīng)器在處理大多數(shù)有機(jī)廢水時(shí)，只要操作方法正確，一般可以在反應(yīng)器中培養(yǎng)厭氧顆粒污泥。厭氧顆粒污泥具有去除有機(jī)物活性高、密度大于絮體污泥、沉淀性能好的特點(diǎn)，在反應(yīng)器中可以保持高生物量。
3.實(shí)現(xiàn)污泥齡(SRT)與水力停留時(shí)間(HRT)的分離：
由于反應(yīng)器中生物量高，污泥年齡長，反應(yīng)器中廢水的HRT短，SRT大于HRT，所以反應(yīng)器容積負(fù)荷率高，運(yùn)行穩(wěn)定性好，這是現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器和傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器的區(qū)別。
4.UASB反應(yīng)器對各種廢水有很大的適應(yīng)性：
UASB反應(yīng)器不僅可以產(chǎn)生酒精、糖蜜、檸檬酸等高濃度有機(jī)廢水，還可以產(chǎn)生啤酒、屠宰、軟飲料等中濃度有機(jī)廢水，以及生活污水、城市污水等低濃度有機(jī)廢水。UASB反應(yīng)器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下運(yùn)行，在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定運(yùn)行。UASB反應(yīng)器除了含有有毒有害物質(zhì)的有機(jī)廢水外，幾乎可以適應(yīng)不同行業(yè)排放的各種有機(jī)廢水。
5.能耗低，產(chǎn)泥量少：
由于UASB反應(yīng)器不需要供氧、攪拌和加熱，可以實(shí)現(xiàn)低能耗，提供大量生物能沼氣，因此UASB反應(yīng)器是一種產(chǎn)能型廢水處理設(shè)備。由于SRT長，不僅產(chǎn)生的污泥穩(wěn)定，而且產(chǎn)泥量少，從而降低了污泥處理成本。
6.廢水中的氮磷不能去除：
與其他厭氧處理設(shè)備一樣，UASB反應(yīng)器的缺點(diǎn)是無法去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應(yīng)的本質(zhì)決定的。在處理高中濃度廢水時(shí)，采用厭氧-好氧串聯(lián)工藝，即用UASB反應(yīng)器去除廢水。污水處理設(shè)備
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