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溫嶺市UASB厭氧反應(yīng)器

簡介：

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(duì)于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的氣體向反應(yīng)器部上升。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，附著和沒附著的氣體被收集到反應(yīng)器部的三相分離器的集氣室。

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(duì)于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的氣體向反應(yīng)器部上升。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，附著和沒附著的氣體被收集到反應(yīng)器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(dòng)，會(huì)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特點(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)水機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。

構(gòu)造

UASB反應(yīng)器包括以下幾個(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(duì)上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器*個(gè)主要的就是盡可能效地分離從污泥床/層中產(chǎn)生的沼氣，別是在高負(fù)荷的情況下，在集氣室下面反射板的是防止沼氣通過集氣室之間的縫隙逸出到沉淀室，另外擋板還利于減少反應(yīng)室內(nèi)高產(chǎn)氣量所造成的液體絮動(dòng)。

反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)該是只要污泥層沒膨脹到沉淀器，污泥顆?；蛐鯛钗勰嗑湍芑氐椒磻?yīng)室(應(yīng)該認(rèn)識(shí)到時(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(duì)可生物降解的溶解性COD起到一定的去除)。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)性的機(jī)或水力負(fù)荷沖擊下流失是很重要的。水力和機(jī)(產(chǎn)氣率)負(fù)荷率兩者都會(huì)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)行的根本特點(diǎn) 。

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。在確剩余沼氣法利用時(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—種安裝置，要能自動(dòng)特點(diǎn)火和自動(dòng)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突出。中溫厭氧消化的溫度范圍從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。如果工或附近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(cè)量等自動(dòng)化儀表。自動(dòng)計(jì)量設(shè)備和儀表是自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。對(duì)UASB反應(yīng)器實(shí)行監(jiān)控的主要兩個(gè)，一個(gè)是了解進(jìn)出水的情況，以便觀測(cè)進(jìn)水是否滿足工藝設(shè)計(jì)情況;另外一個(gè)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)器的殊性還要增加一些檢測(cè)項(xiàng)目，如揮發(fā)性機(jī)酸(VFA)、堿度和甲烷等。但是，這些設(shè)備屬于設(shè)備，一些設(shè)備還很難形成在線的測(cè)量和控制 。

UASB具高的容積機(jī)負(fù)荷率，其主要原因是設(shè)備內(nèi)，別是污泥層內(nèi)保大量的厭氧污泥。工藝的穩(wěn)定性和性很大程度上取決于生成具優(yōu)良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是顆粒狀污泥。與此相反，如果反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥以松散的絮凝狀體存在，往往出現(xiàn)污泥上浮流失，使UASB不能在較高的負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)UASB內(nèi)污泥形成的形態(tài)和達(dá)到的COD容積負(fù)荷，可以將污泥顆?；^程大致分為三個(gè)運(yùn)行期:

(1)接種啟動(dòng)期:從接種污泥開始到污泥床內(nèi)的COD容積負(fù)荷達(dá)到5kgCOD/m3.d左右，此運(yùn)行期污泥沉降性能一般;

(2)顆粒污泥形成期:這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是小顆粒污泥開始出現(xiàn)，當(dāng)污泥床內(nèi)的總SS量和總VSS量降低時(shí)本運(yùn)行期即告結(jié)束，這一運(yùn)行期污泥沉降性能不太好;

(3)顆粒污泥成熟期:這一運(yùn)行期的特點(diǎn)是顆粒污泥大量形成，由下上逐步充滿整個(gè)UASB。當(dāng)污泥床容積負(fù)荷達(dá)到16kgCOD/m3.d以上時(shí)，可以認(rèn)為顆粒污泥已培養(yǎng)成熟。該運(yùn)行期污泥沉降性很好。

外設(shè)沉淀池防止污泥流失

在UASB內(nèi)雖氣液固三相分離器，混合液進(jìn)入沉淀區(qū)前已把氣體分離，但由于沉淀區(qū)內(nèi)的污泥仍具較高的產(chǎn)甲烷活性，繼續(xù)在沉淀區(qū)內(nèi)產(chǎn)氣;或者由于沖擊負(fù)荷及水質(zhì)突然變化，可能使反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥膨脹，結(jié)果沉淀區(qū)固液分離不佳，發(fā)生污泥流失而影響了水質(zhì)和污泥床中污泥濃度。為了減少出水所帶的懸浮物進(jìn)入水體，外部另設(shè)一沉淀池，沉淀下來的污泥回流到污泥床內(nèi)。

設(shè)置外部沉淀池的好處是:

(1)污泥回流可加速污泥的積累，縮短啟動(dòng)周期;

(2)去除懸浮物，改善出水水質(zhì);

(3)當(dāng)偶爾發(fā)生大量漂泥時(shí)，提高了可見性，能夠及時(shí)回收污泥保持工藝的穩(wěn)定性;

(4)回流污泥可作進(jìn)一步分解，可減少剩余污泥量。

UASB的設(shè)計(jì)

UASB的工藝設(shè)計(jì)主要是計(jì)算UASB的容積、產(chǎn)氣量、剩余污泥量、營養(yǎng)需求的平衡量。

UASB的池形狀圓形、方形、矩形。污泥床高度一般為3-8m，多用鋼筋混凝土建造。當(dāng)污水機(jī)物濃度比較高時(shí)，需要的沉淀區(qū)與反應(yīng)區(qū)的容積比值小，反應(yīng)區(qū)的面積可采用與沉淀區(qū)相同的面積和池形。當(dāng)污水機(jī)物濃度低時(shí)，需要的沉淀面積大，為了反應(yīng)區(qū)的一定高度，反應(yīng)區(qū)的面積不能太大時(shí)，則可采用反應(yīng)區(qū)的面積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部面積大于下部的池形。

氣液固三相分離器是UASB的重要組成部分，它對(duì)污泥床的正常運(yùn)行和獲良好的出水水質(zhì)起十分重要的，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予別的重視。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，三相分離器應(yīng)滿足以下幾特點(diǎn)要求:

1、混和液進(jìn)入沉淀區(qū)之關(guān)，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)影響沉淀;

2、沉淀器斜壁角度約可大于45度角;

3、沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在0.7m3/m2.h以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽低縫的流速不大于2m/m2.h;

4、處于集氣器的液一氣界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中;

5、應(yīng)防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。

2、3兩個(gè)條件可以通過適當(dāng)選擇沉淀器的深度-面積比來加以滿足。

對(duì)于低濃度污水，主要用限制表面水力負(fù)荷來控制;對(duì)于中等濃度和高濃度污水，在高負(fù)荷下，單位橫截面上釋放的氣體體積可能成為一個(gè)臨界指。但是直到現(xiàn)在內(nèi)外所取得的成果表明，只要負(fù)荷率不過20kgCOD/m3.d，UASB高度尚未見到大于10m的報(bào)道，三代厭氧反應(yīng)器除外。

污泥與液體的分離基于污泥絮凝、沉淀和過濾。所以在運(yùn)行操作過程中，應(yīng)該盡可能創(chuàng)造污泥能夠形成絮凝沉降的水力條件，使污泥具良好的絮凝、沉淀性能，不對(duì)于分離器的工作是具重要意義，對(duì)于整個(gè)機(jī)物去除率更加關(guān)重要。

別要注意避免氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，要使固--液進(jìn)入沉淀區(qū)之前就與氣泡很好分離。在氣--液表面上形成浮渣能迫使一些氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，所以在設(shè)計(jì)中必須事先就考慮到:

(1)采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，盡可能避免浮渣的形成條件，防范浮渣層的形成;

(2)必須要沖散浮渣的設(shè)施或裝置，在污泥反應(yīng)區(qū)一旦出現(xiàn)浮渣的情況下，能夠及時(shí)破壞浮渣層的形成，或能夠及時(shí)排除浮渣。

如上所述，UASB中污水與污泥的混合是靠上升的水流和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣泡來完成的。因此，一般采用多特點(diǎn)進(jìn)水，使進(jìn)水均勻地分布在床斷面上，其中的關(guān)鍵是要均勻--勻速、勻量。

UASB容積的計(jì)算一般按機(jī)物容積負(fù)荷或水力停留時(shí)間進(jìn)行。設(shè)計(jì)時(shí)可通過試驗(yàn)決定參數(shù)或參考同類廢水的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)。

溫嶺市UASB厭氧反應(yīng)器

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