UASB厭氧反應(yīng)器在處理高濃度廢水中有著廣泛的應(yīng)用。材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼、鋼砼等多種形式。
上流式厭氧污泥床反應(yīng)器是一種處理污水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧污泥床，英文縮寫UASB（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket）。由荷蘭Lettinga教授于1977年發(fā)明。
污水自下而上通過UASB。反應(yīng)器底部有一個(gè)高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機(jī)污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。因水流和氣泡的攪動，污泥床之上有一個(gè)污泥懸浮層。反應(yīng)器上部有設(shè)有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應(yīng)器頂部導(dǎo)出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應(yīng)器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水。UASB 負(fù)荷能力很大，適用于高濃度有機(jī)廢水的處理。運(yùn)行良好的UASB有很高的有機(jī)污染物去除率，不需要攪拌，能適應(yīng)較大幅度的負(fù)荷沖擊、溫度和pH變化。
UASB厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)
UASB構(gòu)造上的特點(diǎn)是集生物反應(yīng)與沉淀于一體，是一種結(jié)構(gòu)緊湊的厭氧反應(yīng)器。反應(yīng)器主要包括以下幾個(gè)部分：進(jìn)水和配水系統(tǒng)、反應(yīng)器的池體和三相分離器。
在UASB反應(yīng)器中最重要的設(shè)備是三相分離器，這一設(shè)備安裝在反應(yīng)器的頂部并將反應(yīng)器分為下部的反應(yīng)區(qū)和上部的沉淀區(qū)。為了在沉淀器中取得對上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器第一個(gè)主要的目的就是盡可能有效地分離從污泥床/層中產(chǎn)生的沼氣，特別是在高負(fù)荷的情況下，在集氣室下面反射板的作用是防止沼氣通過集氣室之間的縫隙逸出到沉淀室，另外擋板還有利于減少反應(yīng)室內(nèi)高產(chǎn)氣量所造成的液體絮動。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)該是只要污泥層沒有膨脹到沉淀器，污泥顆粒或絮狀污泥就能滑回到反應(yīng)室(應(yīng)該認(rèn)識到有時(shí)污泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事。相反，存在于沉淀器內(nèi)的膨脹的泥層將網(wǎng)捕分散的污泥顆粒/絮體，同時(shí)它還對可生物降解的溶解性COD起到一定的去除作用)。只一方面，存在一定可供污泥層膨脹的自由空間，以防止重的污泥在暫時(shí)性的有機(jī)或水力負(fù)荷沖擊下流失是很重要的。水力和有機(jī)(產(chǎn)氣率)負(fù)荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。UASB系統(tǒng)原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎(chǔ)上，并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污泥沉淀系統(tǒng)使氣、液、固三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥)是UASB系統(tǒng)良好運(yùn)行的根本點(diǎn)。
工作原理
UASB反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內(nèi)部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持有利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒有附著的氣體向反應(yīng)器頂部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒有附著的氣體被收集到反應(yīng)器頂部的三相分離器的集氣室。置于 集氣室單元縫隙之下的擋板的作用為氣體發(fā)射器和防止沼氣氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)的絮動，會阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經(jīng)過分離器縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)。
由于分離器的斜壁沉淀區(qū)的過流面積在接近水面時(shí)增加，因此上升流速在接近排放點(diǎn)降低。由于流速降低污泥絮體在沉淀區(qū)可以絮凝和沉淀。累積在三相分離器上的污泥絮體在一定程度上將超過其保持在斜壁上的摩擦力，其將滑回反應(yīng)區(qū)，這部分污泥又將與進(jìn)水有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。
我公司在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，通過消化吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，對傳統(tǒng)UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改革與創(chuàng)新，并在高濃度有機(jī)廢水的處理上達(dá)到國際高級水平，先后應(yīng)用于大型淀粉廠、生物制藥廠（阿維菌素、維生素、青霉素等），工藝設(shè)計(jì)先進(jìn)，設(shè)備處理廢水能力強(qiáng)、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)氣量高，每公斤COD可產(chǎn)氣0.58-0.6m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過0.35的理論值，厭氧污泥全部顆粒化，較好地解決了厭氧反應(yīng)器UASB中高濃度有幾廢水中三相分離，酸化控制，高效顆粒污泥產(chǎn)生技術(shù)等難點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
附屬設(shè)備
1、剩余沼氣燃燒器
一般不允許將剩余沼氣向空氣中排放，以防污染大氣。在確有剩余沼氣無法利用時(shí)，可安裝余氣燃燒器將其燒掉。燃燒器應(yīng)裝在安全地區(qū)，并應(yīng)在其前安裝閥門和阻火器。剩余氣體燃燒器，是—種安全裝置，要能自動點(diǎn)火和自動滅火。剩余氣體燃燒器和消化池蓋、或貯氣柜之間的距離，一般至少需要15m，并應(yīng)設(shè)置在容易監(jiān)視的開闊地。
2、保溫加熱設(shè)備
厭氧消化像其他生物處理工藝一樣受溫度影響很大，厭氧工藝受溫度影響更加顯著。中溫厭氧消化的最優(yōu)溫度范圍從30～35℃，可以計(jì)算在20℃和10℃的消化速率大約分別是30℃下最大值的35%和12%。所以，加溫和保溫的重要性是不言而喻的。如果工廠或附近有可利用的廢熱或者需要從出水中間收效量，則安裝熱交換器是必要的。
3、監(jiān)控設(shè)備
為提高厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行可靠性，必須設(shè)置各種類型的計(jì)量設(shè)備和儀表，如控制進(jìn)水量、投藥量等計(jì)量設(shè)備和pH計(jì)(酸度計(jì))、溫度測量等自動化儀表。自動計(jì)量設(shè)備和儀表是自動控制的基礎(chǔ)。對UASB反應(yīng)器實(shí)行監(jiān)控的目的主要有兩個(gè)，一個(gè)是了解進(jìn)出水的情況，以便觀測進(jìn)水是否滿足工藝設(shè)計(jì)情況;另外一個(gè)目的是為了控制各工藝的運(yùn)行，判斷工藝運(yùn)行是否正常。由于UASB反應(yīng)器的特殊性還要增加一些檢測項(xiàng)目，如揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)、堿度和甲烷等。但是，這些設(shè)備屬于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，一些設(shè)備還很難形成在線的測量和控制。
部 分 工 程 案 例
