上流式厌氧污泥床工艺及其发展

上流式厌氧污泥床工艺及其发展

【摘要】：介绍了UASB工艺的结构、原理及控制要点，并总结了此工艺的优缺点及发展方向。

【关键词】：UASB反应器；控制要点；应用前景

【Abstract】：Introduce t he basic structure and principles and controlling essentials of the UASB reactor.Besides,the merit ,demerit and the developing direction of t he UASB reactor are summarized.

【Key words】 :UASB reactor；controlling essential;application prospect 一、概述及发展

上流式厌氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge Blanket ，简称UASB）反应器是荷兰Wageningen 农业大学的Lettinga 等人于1973 ~1977 年间研制成功的。Lettinga 博士和他的同事首先在实验室进行了容积为60 L 的上流式厌氧污泥床反应器的试验研究。

其后，荷兰、德国、瑞典、比利时和美国的研究者用UASB反应器进行了土豆加工废水、蚕豆加工废水、屠宰废水、罐头制品加工废水、甲醇废水、乙酸废水及纤维板废水的小试或生产性试验，都取得了较好的结果。

国内对UASB反应器的研究是从20世纪80年代开始的. 由于UASB反应器具有工艺结构紧凑,处理能力大, 无机械搅拌装置, 处理效果好及投资省等特点,UA SB 反应器是目前研究最多, 应用日趋广泛的新型污水厌氧处理工艺。

二、UASB反应器基本构造

(一）进水分布系统

要使分配到各点的流量

相同，确保单位面积的进水

量基本相同，尽可能满足污

泥床的搅拌需要，保证进水

中含有的有机物与污泥迅速

混合。充分利用反应器内的

污泥，保证污泥与污水间的

最佳接触，即防止反应器中短流和避免死角问题是至关重要的。当产沼气量较低时，则短流问题极为严重，但对溶解性污水而言，依靠高度较大的反应器可以使污泥与污水得到良好的混合。表4提供了所需进水点数目的粗略准则。

除进水点数

目外，生产性规

模的反应器在设

计中应使用特殊

的喷嘴，控制最小和最大出流速度。有时也采用间歇进水法，从反应器底部的穿孔进水管中进水。

由于进水喷嘴经常会堵塞，因此，一般不宜采用较小的孔口，任何进水系统都应该清洗，以防喷嘴堵塞，导致反应器底部布水系统的不均匀性。

分配系统的形式有树枝管状、穿孔管式、多管多点式。

（二）反应区

（1) 污泥床

污泥床位于整个UASB反应器的底部，污泥床内具有很高的污泥生物量，其污泥浓度(ML SS) 一般为40 000～ 80 000mg/l 。污泥床中的污泥由活性生物量(或细菌) 占70%～ 80% 以上的高度发展的颗粒污泥组成。正常运行的UASB 中的颗粒污泥的粒径一般在0. 5～ 5. 0 mm 之间，具有优良的沉降性能，其沉降速度一般为1. 2～1. 4 cm/s，其典型的污泥容积指数(SVI) 为10～20 mL/g。颗粒污泥中的生物相组成比较复杂，主要是杆菌、球菌和丝状菌等。污泥床的容积一般占整个UASB反应器容积的30%左右, 但他对UASB 反应器的整体处理效率起着极为重要的作用，对反应器中有机物的降解量占到整个反应器全部降解量的70%～90%。

(2) 污泥悬浮层

污泥悬浮层位于污泥床的上部。他占据整个UASB反应器容积的70% 左右，其中的污泥浓度要低于污泥床，通常为15 000～ 30 000 m g/L，由高度絮凝的污泥组成，一般为非颗粒状污泥，其沉降要明显小于颗粒污泥的沉速，污泥容积指数一般在30～40 mL/g 之间。靠自污泥床中上升的气泡使此层污泥得到良好的混

合。污泥悬浮层中絮凝污泥的浓度呈自下而上逐渐减小的分布状态。这一层污泥担负着整个UA SB 反应器有机物降解量的10%～30%。

(3) 沉淀区

沉淀区位于UASB反应器的顶部，其作用是使由于水流的夹带作用而随上升水流进入出水区的固体颗粒(主要是污泥悬浮层中的絮凝性污泥) 在沉淀区沉淀下来，并沿沉淀区底部的斜壁滑下而重新回到反应区内(包括污泥床和污泥悬浮层)，以保证反应器中污泥不致流失而同时保证污泥床中污泥的浓度。沉淀区的另一个作用是可以通过合理调整沉淀区的水位高度来保证整个反应器集气室的有效空间高度而防止集气空间的破坏。

（三）三相分离器

三相分离器一般设在沉淀区的下部，但有时也可将其设在反应器的项部。三相分离器的主要作用是将气体(反应过程中产生的沼气)、固体(反应器中的污泥) 和液体(被

处理的废

水) 等三

相加以分

离。将沼气

引入集气

室，将处理

出水引入

出水区，将

固体颗粒

导入反应区。他由气体收集器和折流挡板组成。只有三相分离器是UASB反应器污水厌氧处理工艺的主要特点之一。他相当于传统污水处理工艺中的二次沉淀池，并同时具有污泥回流的功能。因而三相分离器的合理设计是保证其正常运行的一个重要内容.废水由反应器的底部进入后，由于废水以一定的流速自下而上流动以及厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用，废水与污泥充分混合，有机质被吸附分解，所产沼气经由反应器上部三相分离器的集气室排出，含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区，由于沼气已从废水中分离，沉降区不再受沼气搅拌作

用的影响。废水在平稳上升过程中，其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分，从而保证了反应器内高的污泥浓度。含有少量较轻污泥的废水从反应器上方排出。UASB反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷。

UASB反应器运行的3个重要的前提是: ①反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥; ②出产气和进水的均匀分布所形成良好的自然搅拌作用; ③设计合理的三相分离器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内。

以下是进行三相分离设备结构设计的一般准则, 可供参考

1、沉淀室底部的倾斜度(即集气室斜板) 应在45°-60 °之间；

2、集气室间的空隙面积应为反应器截而积的15 % -20 % ；

3、当反应器高度为5 -7 m 时, 集气室高度为1.5-2m ；

4、气液界面应在集气室内, 并尽可能低，以利于气泡释放与收集, 防止浮渣层形成；

5、档板应设于集气室间隙下10 -20 cm 处, 以免上升的气泡进人沉淀区；

6、一般在出水堰板前应设置浮渣层的档板；

7、出气管管径应足够大, 以使沼气易于从集气室顶部排出；

8、处理过程中产生严重的泡沫问题时, 应在集气室顶部设消泡喷嘴。

（四）气室

也称集气罩，其功能是收集产生的沼气，并将其导出气室送往沼气柜。（五）处理水排出系统

将沉淀区水面上的处理水，均匀地加以收集，并将其排出反应器。对高浓度污水出水回流以稀释进水COD,使之降到15g/l以下,以节省中和化学药剂的用量, 减少潜在的毒性, 并改善污泥和污水间的接触。当处理含有较高浓度的脂肪(脂类) 的污水时,后者尤为重要。特别是反应器最初起动时, 对进水COD进行稀释使其降到5g/l以下, 对于生长优质的厌氧污泥是有利的。

（六）排泥系统和浮渣清除系统