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1、本研究通过对国内外厌氧工艺的发展分析，提出了各种厌氧反应器中应用最为广泛的UASB反应器设备化是国内外的发展方向的观点。在“九五攻关”期间对UASB反应器进行设备化研究工作，其中对混凝土结构的矩形UASB反应器，结合三相分离器进行了反应器标准化和系列化的设计工作。对国外引进的两种反应器的制作技术，进行了圆形UASB反应器的设备化研究。结合工程应用的分析表明，新型材料的UASB反应器在技术和经济上具有一定的优越性。 关键词：UASB反应器 设备化 拼装式反应器 Lipp技术 圆形和矩形反应器 The Standardized and Equalization of Upflow Anaerobi
2、c Sludge Blanket(UASB) Reactor Beijing Municipal Research Institute of Environmental Protection Abstractor：In this paper, the development of anaerobic treatment processes are analyzed, the Equalization of the most popularized in application among various kind anaerobic reactors, UASB reactor is tren
3、d of technology in abroad and at home. During Nine Five-Year Program periods, the key project for equalization of UASB reactor has been conducted. For rectangular concrete UASB reactor, the standardized and equalization for UASB reactor has been pursued with a special three phase separator. The two
4、kind of new material for production UASB reactor are introduced, which are used for the cycle UASB reactor. The full-scale projects application indicated that UASB reactor made by these new material and techniques are technique and economic feasible and profitable. Key Words：UASB reactor, Equalizati
5、on, resemble reactor, Lipp technique, cycle and rectangular reactor 一、概述对各种厌氧工艺的应用进行统计，在世界范围(不包括中国)内到99年共统计了1303个采用了不同类型的反应器(见图1a)。其中有近800座采用UASB反应器，占全部项目的59%。UASB反应器最大的优点是结构简单便于放大、运行管理简单。EGSB目前虽然仅占厌氧工艺应用总数的11%左右，但是考虑到其是近年来刚刚开发的工艺，其占据市场的速度非常快，在新建厌氧处理装置中占有很大的比例。而在我国采用各种厌氧处理技术据不完全统计，到99年共有219个项目采用不同类型
6、的厌氧反应器(见图1b)。其中采用UASB反应器的有120座以上，占全部项目的58%，基本与国外应用情况相类似。国际上荷兰的PAQUES、美国的BIOTHANE和比利时的BIOTIM公司是世界上主要三个UASB技术的厂家。仅这三家公司占国际市场份额的74%，这三家公司的技术主要是采用UASB技术，这反映了UASB技术除其技术本身的特点之外，其市场化的水平也是比较高的。这与UASB技术本身的特点有关，如UASB的反应器、三相分离器和颗粒污泥等等都是专有技术，技术含量较高。这使得厌氧UASB工艺在欧洲迅速得到了推广和普及，目前已向美国和世界其他地区辐射。 二、UASB反应器1、UASB反应器的原理
7、升流式厌氧污泥床(UASB)反应器是由Lettinga在七十年代开发的。图2是UASB反应器及其设备的示意图。废水被尽可能均匀的引入到UASB反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程，反应产生的沼气引起了内部的循环。附着和没有附着在污泥上的沼气向反应器顶部上升，碰击到三相分离器气体发射板，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。一些污泥颗粒会经过分离器缝隙进入沉淀区。UASB反应器包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器(图2)。如果考虑整个厌氧系统
8、还应该包括沼气收集和利用系统。在UASB反应器中最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。2、反应器的池体几何形状第一个生产性的UASB反应器(200m3)和在圣保罗CETESB处理生活污水的中试厂(120m3)具有特殊的形状，即上部的(沉淀池的)截面积大于下部反应区的截面积(图3a)。较大表面积的沉淀器的水力负荷较低，有利于保持反应器内的污泥，对于低浓度污水尤为重要。但是对于高浓度污水，有机负荷比水力负荷更重要，因此沉淀池截面没有必要设计为较大的表面积(图3b)。但是实际上不论是在建的或已投入运转的大部分生产规模的UASB反应器，在反应器的
9、反应和沉淀部分是等面积的(图3c所示)。建筑直壁的反应器比斜壁的具有较大(或较小) 沉淀池的反应器在结构上更加有利。因此，以下仅讨论直壁的UASB反应器。从反应器的形状有矩形和圆形这两种反应器，已大量应用于实际中。圆形反应器具有结构较稳定的优点，同时对于圆形反应器在同样的面积下，其周长比正方形的少12%。所以圆形池子的建造费用比具有相同面积的矩形反应器至少要低12%。但是圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立，所以，单个或小的反应器可以建造成圆形的。当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用壁。当建造多个矩形反应器时有其优越性。对于采用公共壁的矩形反应器，池型的长宽比对造价也
10、有较大的影响。对于大型UASB反应器建造多个池子的系统是有益的，这可以增加处理系统的适应能力。如果有多个反应池的系统，则可能关闭一个进行维护和修理，而其他单元的反应器继续运行。三、UASB反应器的设备化1、矩形(钢筋混凝土)结构反应器混凝土结构的UASB反应器是最为常见的结构和材料型式，但是采用标准化和系列化的设计必须考虑结构的通用性和简单性，在此基础上形成的系列化才推广的价值。池体的标准化主要是根据三相分离器的尺寸进行布置的，笔者采用的三相分离器的平面尺寸是25m。根据这一形式布置池体有以下几种方式(图4)。图4中(a)为整个池表面均采用三相分离器的形式，而图4b是池顶的一部分采用池体本身结
11、构构成气室。这样可以节省一部分三相分离器的投资。标准化可以分为单池单个分离器和两个并列分离器，大型结构可采用双池公用壁的形式。很明显如果需要也可以构成双池每池两组分离器的形式。由于三相分离器的尺寸原因，池子的宽度一般以5m为模数，长度方向以2m为模数。原则上如果采用管道或渠道布水，池子的长度是不受限制。如前所述由于反应器的长宽比的范围涉及到池子的经济性，所以在上述范围内选择要结合池子组数考虑适当的长宽比。 表1 矩形反应器的平面尺寸和有效体积的选用表格(体积单位：m3)池长(m)68101214161820222426单池宽5m150200250300350400450500550600650
12、双池宽5m3004005006007008009001000110012001300池长(m)1012141618202224262830单池宽10m500600700800900100011001200130014001500双池宽10m10001200140016001800200022002400260028003000注: 反应器的有效高度为5m，一般推荐UASB反应器的高度为46m。表1是根据上述原则给出了UASB系列化的一组选择。从原则上讲安排25m的三相分离器的平面布置还可以有其他多种的平面配合形式如，宽度可以以2m为模数，而长度以10m为模数，构成45，410，65，610，6
13、15m的系列。甚至可以采用三相分离器横竖混合布置的形式。但是考虑通用性和简单性的原则，推荐表1的组合方式。图5a是采用混凝土反应器的一种可整体安装的三相分离器设计形式。三相分离器设备固定可以采用牛腿和工字钢支撑的两种形式。需要说明的是由于运行过程中，三相分离器的气室内有一定量的沼气，所以会形成比较大的浮力。需要考虑上部的固定措施，固定措施可以借助出水管和出气管，以及其他形式。2、UASB反应器新型结构和材料的开发1) 德国Farmetic公司的拼装和Lipp公司的双折边咬口制罐技术国外发达国家的工业废水处理工程大多已采用新设备、新材料和新工艺来设计和建造，如德国利浦(Lipp)公司的双折边咬口
14、技术和Farmetic公司的拼装制罐技术就是其中之一。这些技术应用金属塑性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过专用技术和设备将24mm镀锌或镀搪瓷钢板建造成体积为1002000m3的反应器。具有施工周期短、造价较低、质量高等优点，其施工周期比同样规模的混凝土罐缩短60%，罐体自重仅为混凝土罐的10%，比普通钢板罐节省材料达50%以上，而且耐腐蚀，不需保养维修，使用寿命要达20年以上。高质量的自动化安装技术，反应器的的先进性和经济性，表明这些技术是理想的、适宜于中国国情的现代化技术。 UASB反应器由于其反应过程和反应产物均有一定的腐蚀性，其对于材料防腐性能有特殊的要求。采用柔性搪瓷预制钢板
15、或Lipp不锈钢复合钢板的防腐形式，能阻止筒体腐蚀。特殊防腐涂层的开发，解决了钢制反应器腐蚀问题。同时此项技术由于整体设计合理的罐体结构材料用量大大减少，降低了造价。并将UASB工艺技术设备化，将技术融于设备中，形成技术含量高的一体化设备。a) 拼装制罐技术拼装技术采用高新技术制成的罐体材料，以快速低耗的现场拼装方式最终成型，组成成套化的单元反应器设备，使污水处理设备的全套装置达到技术先进、配制合理、性能优良、耐腐性好、维修便利、外表美观的效果。罐体材料将根据不同反应器采用软性搪瓷或其他防腐形式预制钢板。预制的钢板采用以栓接方式拼装，栓接处加特制密封材料防漏(见图6a)，此种预制钢板形成的保护
16、层不仅能阻止罐体腐蚀，而且具有抗酸碱的功能。 b) Lipp技术Lipp罐制作时薄钢板通过一台成型机和一台咬合机，在成型机上薄钢板上部被折成h形而下部被折成n形，在咬合机上薄钢板上部与上一层薄钢板的下部被咬合在一起的成型过程和截面形状(如图6b)。废水处理中被处理废水具有腐蚀性(如酸碱废水)的废水，或处理工艺过程中产生腐蚀性(如厌氧处理)的情况，采用镀锌板无法像搪瓷钢板一样法满足罐体材料具有耐腐蚀的要求。而全部用不锈钢卷板来制作罐体其制作成本相当高，通过复合机械，将镀锌卷板与0.3mm厚度的不锈钢薄膜复合在一起，其截面形状如图6b所示。Lipp制罐技术是一种具有世界先进水平的制罐工艺与技术，但
17、是需要特殊机械。80年代国内粮食系统引进多套加工机械，并且在粮仓上有大量的应用。目前也逐步应用于污水处理。2) 两种罐体的基础和配件 应用上述两项技术由于罐体所用材料较少，在基础承载力计算中几乎可以不考虑罐体自重对基础的承压要求。在基础底板浇筑时，按所要制作的罐件直径在底板表面留一条宽150mm，深100mm的预留槽，槽内按直径均匀放置一定数量的预埋件，反应器制作完成后，放入预留槽内，用螺栓将罐体和预埋件固定，然后用膨胀混凝土和沥青等材料来密封，最后覆细石混凝土保护层(见图7a)。罐体的设计是设备化的一部分工作，可对不同高度和直径的反应器的结构进行系列设计。这样整个反应器的设计仅仅是基础的结构
18、设计，这在结构设计中比较简单。图7b是基础图设计之一，这样整个反应器池体和基础的设计就形成了系列化。3、拼装预制和Lipp制罐技术的优点和局限性施工时间短，质量高是预制拼装和Lipp反应器的优点之一。由于机械化加工和施工方式，工作强度大幅减小，施工难度降低，施工质量得到保障。虽然在预制加工过程中对材质要求较高(如：拼装结构需要冷扎板和搪烧，Lipp罐需要镀锌钢板和不锈钢薄板)。采用的薄壁结构虽然材料用量减少，但是由于其相等间距的咬合筋(或栓接)的作用，拼装预制和Lipp制罐具有相当大的环拉强度。对于圆形池体，满足了环向受压的要求也就是基本满足了池体的强度要求。环向拉力的强度计算过程，对于不同的
19、材料、不同的介质以及不同的池容，需要进行计算。计算的过程实际上就是寻求最佳材料厚度的过程。例如，对直径为10m，总高度6.5m，水力高度为6m的500m3反应器，其壁厚可选用了两种不同壁厚的材料用于不同水力高度的位置，罐体下部壁厚为3mm，而罐体上部均选用2mm。从理论上讲，罐的壁厚可比2mm小。但是，考虑到结构稳定性等因素，一般不小于2mm。对于直径大、高度高的罐体，理论上可选用更厚的钢板制作。但由于国内搪瓷钢板的规格和Lipp制罐机械在机械压紧强度，咬口紧密度等方面的限制，罐体的选用材料壁厚一般最大为4mm。所以，这两种技术国内制作的最大罐体直径在3040m。对于特殊的超大超高的罐体，可选
20、用高强度材料。同样，由于价格成本和池形的限制，拼装预制和Lipp制罐不适用对于容积小和直径小于5m的反应器。从结构上考虑拼装和Lipp技术不适用于地下池和方形结构池。EGSB（Expanded Granular Sludge Bed），中文名膨胀颗粒污泥床，是第三代厌氧反应器，于20世纪90年代初由荷兰Wageingen农业大学的Lettinga等人率先开发的。其构造与UASB反应器有相似之处，可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。与UASB反应器不同之处是，EGSB反应器设有专门的出水回流系统。EGSB反应器一般为圆柱状塔形，特点是具有很大的高径比，一般可达35，生产装置反应
21、器的高度可达1520米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触，强化了传质效果，提高了反应器的生化反应速度，从而大大提高了反应器的处理效能。 厌氧膨胀颗粒床反应器( Expanded Granular Sludge Bed , 简称EGSB) 是在上流式厌氧污泥床(UASB) 反应器的研究成果的基础上,开发的第三代超高效厌氧反应器,该种类型反应器除具有UASB反应器的全部特性外,还具有以下特征, 即: 高的液体表面上升流速和COD 去除负荷; 厌氧污泥颗粒粒径较大,反应器抗冲击负荷能力强; 反应器为塔形结构设计,具有较高的高径比,占地面积小; 可用于SS 含量高的和对微生物有毒性
22、的废水处理。EGSB EGSB（Expanded Granular Sludge Bed），中文名膨胀颗粒污泥床，是第三代厌氧反应器，于20世纪90年代初由荷兰Wageingen农业大学的Lettinga等人率先开发的。其构造与UASB反应器有相似之处，可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。与UASB反应器不同之处是，EGSB反应器设有专门的出水回流系统。EGSB反应器一般为圆柱状塔形，特点是具有很大的高径比，一般可达35，生产装置反应器的高度可达1520米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触，强化了传质效果，提高了反应器的生化反应速度，从而大大提高了反应器的
23、处理效能。UASB 一、引言 厌氧生物处理作为利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水，进水BOD最高浓度可达数万mg/l，也可适用于低浓度有机废水，如城市污水等。 厌氧生物处理过程能耗低；有机容积负荷高，一般为510kgCOD/m3.d，最高的可达30-50kgCOD/m3.d；剩余污泥量少；厌氧菌对营养需求低、耐毒性强、可降解的有机物分子量高；耐冲击负荷能力强；产出的沼气是一种清洁能源。 在全社会提倡循环经济，关注工业废弃物实施资源化再生利用的今天，厌氧生物处理显然是能够使污水资源
24、化的优选工艺。近年来，污水厌氧处理工艺发展十分迅速，各种新工艺、新方法不断出现，包括有厌氧接触法、升流式厌氧污泥床、档板式厌氧法、厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和流化床，以及第三代厌氧工艺EGSB和IC厌氧反应器，发展十分迅速。 而升流式厌氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注：以下简称UASB）工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源沼气的一项技术。对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和应用。 本文试图
25、就UASB的运行机理和工艺特征以及UASB的设计启动等方面作一简要阐述。 二、UASB的由来 1971年荷兰瓦格宁根（Wageningen）农业大学拉丁格（Lettinga）教授通过物理结构设计，利用重力场对不同密度物质作用的差异，发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了上流式厌氧污泥床（UASB）反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时，发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，即颗粒污泥（granular sludge）。颗粒污泥的出现，不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展，而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了
26、基础。三、UASB工作原理 UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中
27、的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。 基本出要求有： （1）为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能； （2）良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持特定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度； （3）通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。 四、UASB内的流态和污泥分布 UASB内的流态相当复杂
28、，反应区内的流态与产气量和反应区高度相关，一般来说，反应区下部污泥层内，由于产气的结果，部分断面通过的气量较多，形成一股上升的气流，带动部分混合液（指污泥与水）作向上运动。与此同时，这股气、水流周围的介质则向下运动，造成逆向混合，这种流态造成水的短流。在远离这股上升气、水流的地方容易形成死角。在这些死角处也具有一定的产气量，形成污泥和水的缓慢而微弱的混合，所以说在污泥层内形成不同程度的混合区，这些混合区的大小与短流程度有关。悬浮层内混合液，由于气体币的运动带动液体以较高速度上升和下降，形成较强的混合。在产气量较少的情况下，有时污泥层与悬浮层有明显的界线，而在产气量较多的情况下，这个界面不明显。
29、有关试验表明，在沉淀区内水流呈推流式，但沉淀区仍然还有死区和混合区。 UASB内污泥浓度与设备的有机负荷率有关。是处理制糖废水试验时，UASB内污泥分布与负荷的关系。从图中可看出污泥层污泥浓度比悬浮层污泥浓度高，悬浮层的上下部分污泥浓度差较小，说明接近完全混合型流态，反应区内污泥的颁，当有机负荷很高时污泥层和悬浮层分界不明显。试验表明，污水通过底部0406m的高度，已有90的有机物被转化。由此可见厌氧污泥具有极高的活性，改变了长期以来认为厌氧处理过程进行缓慢的概念。在厌氧污泥中，积累有大量高活性的厌氧污泥是这种设备具有巨大处理能力的主要原因，而这又归于污泥具有良好的沉淀性能。 UASB具有高的
30、容积有机负荷率，其主要原因是设备内，特别是污泥层内保有大量的厌氧污泥。工艺的稳定性和高效性很大程度上取决于生成具有优良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是颗粒状污泥。与此相反，如果反应区内的污泥以松散的絮凝状体存在，往往出现污泥上浮流失，使UASB不能在较高的负荷下稳定运行。 根据UASB内污泥形成的形态和达到的COD容积负荷，可以将污泥颗粒化过程大致分为三个运行期： （1）接种启动期：从接种污泥开始到污泥床内的COD容积负荷达到5kgCOD/m3d左右，此运行期污泥沉降性能一般； （2）颗粒污泥形成期：这一运行期的特点是有小颗粒污泥开始出现，当污泥床内的总SS量和总VSS量降至最低时本运行期
31、即告结束，这一运行期污泥沉降性能不太好； （3）颗粒污泥成熟期：这一运行期的特点是颗粒污泥大量形成，由下至上逐步充满整个UASB。当污泥床容积负荷达到16kgCOD/m3d以上时，可以认为颗粒污泥已培养成熟。该运行期污泥沉降性很好。 为完待续评价答案 您已经评价过！好:0 您已经评价过！一般:0 您已经评价过！不好:0 您已经评价过！原创:0 您已经评价过！非原创:0 飞飞Rita鱼 回答采纳率:33.6% 2008-09-05 19:11 满意答案好评率：100% 五、外设沉淀池防止污泥流失 在UASB内虽有气液固三相分离器，混合液进入沉淀区前已把气体分离，但由于沉淀区内的污泥仍具有较高的产
32、甲烷活性，继续在沉淀区内产气；或者由于冲击负荷及水质突然变化，可能使反应区内污泥膨胀，结果沉淀区固液分离不佳，发生污泥流失而影响了水质和污泥床中污泥浓度。为了减少出水所带的悬浮物进入水体，外部另设一沉淀池，沉淀下来的污泥回流到污泥床内。 设置外部沉淀池的好处是： （1）污泥回流可加速污泥的积累，缩短启动周期； （2）去除悬浮物，改善出水水质； （3）当偶尔发生大量漂泥时，提高了可见性，能够及时回收污泥保持工艺的稳定性； （4）回流污泥可作进一步分解，可减少剩余污泥量。 六、UASB的设计 UASB的工艺设计主要是计算UASB的容积、产气量、剩余污泥量、营养需求的平衡量。UASB的池形状有圆形、
33、方形、矩形。污泥床高度一般为38m，多用钢筋混凝土建造。当污水有机物浓度比较高时，需要的沉淀区与反应区的容积比值小，反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水有机物浓度低时，需要的沉淀面积大，为了保证反应区的一定高度，反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部的池形。 气液固三相分离器是UASB的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用，因此设计时应给予特别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几点要求： 1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀； 2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角
34、； 3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽低缝的流速不大于2m/m2.h； 4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中； 5、应防止集气器内产生大量泡沫。 第2、3两个条件可以通过适当选择沉淀器的深度面积比来加以满足。对于低浓度污水，主要用限制表面水力负荷来控制；对于中等浓度和高浓度污水，在极高负荷下，单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在国内外所取得的成果表明，只要负荷率不超过20kgCOD/m3.d，UASB高度尚未见到有大于10m的报道，第三代厌氧反应器除外。 污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以在
35、运行操作过程中，应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件，使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能，不仅对于分离器的工作是具有重要意义，对于整个有机物去除率更加至关重要。 特别要注意避免气泡进入沉淀区，要使固液进入沉淀区之前就与气泡很好分离。在气液表面上形成浮渣能迫使一些气泡进入沉淀区，所以在设计中必须事先就考虑到： （1）采用适当的技术措施，尽可能避免浮渣的形成条件，防范浮渣层的形成； （2）必须要有冲散浮渣的设施或装置，在污泥反应区一旦出现浮渣的情况下，能够及时破坏浮渣层的形成，或能够及时排除浮渣。 如上所述，UASB中污水与污泥的混合是靠上升的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此，一般采用
36、多点进水，使进水均匀地分布在床断面上，其中的关键是要均匀匀速、匀量。 UASB容积的计算一般按有机物容积负荷或水力停留时间进行。设计时可通过试验决定参数或参考同类废水的设计和运行参数。 七、UASB的启动 1、污泥的驯化 UASB设备启动的难点是获得大量沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。最好的办法加以驯化，一般需要36个月，如果靠设备自身积累，投产期最长可长达12年。实践表明，投加少量的载体，有利于厌氧菌的附着，促进初期颗粒污泥的形成；比重大的絮状污泥比轻的易于颗粒化；比甲烷活性高的厌氧污泥可缩短启动期。 2、启动操作要点 （1）最好一次投加足够量的接种污泥； （2）启动初期从污泥床流出的污泥可以不
37、予回流，以使特别轻的和细碎污泥跟悬浮物连续地从污泥床排出体外，使较重的活性污泥在床内积累，并促进其增殖逐步达到颗粒化； （3）启动开始废水COD浓度较低时，未必就能让污泥颗粒化速度加快； （4）最初污泥负荷率一般在0.10.2kgCOD/kgTSS.d左右比较合适； （5）污水中原来存在的和厌氧分解出来的多种挥发酸未能有效分解之前，不应随意提高有机容积负荷，这需要跟踪观察和水样化验； （6）可降解的COD去除率达到7080左右时，可以逐步增加有机容积负荷率； （7）为促进污泥颗粒化，反应区内的最小空塔速度不可低于1m/d，采用较高的表面水力负荷有利于小颗粒污泥与污泥絮凝分开，使小颗粒污泥凝并为
38、大颗粒。 八、UASB工艺的优缺点 UASB的主要优点是： 1、UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为2040gVSS/1； 2、有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3.d左右； 3、无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动； 4、污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题； 5、UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。 主要缺点是： 1、进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/l以下；
39、2、污泥床内有短流现象，影响处理能力； 3、对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。 九、结语UASB工艺近年来在国内外发展很快，应用面很宽，在各个行业都有应用，生产性规模不等。实践证明，它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既解决了环境污染问题，又能取得较好的经济效益，具有广阔的应用前景。1、厌氧反应概述：利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单无机物，从而去除水中有机物污染的过程，称为废水的生物处理。根据代谢过程对氧的需求，微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧的情况下，把有机物转化为无机物和少量的细
40、胞物质，这些无机物包括大量的生物气（即沼气）和水。厌氧是一种低成本废水处理技术，把废水治理和能源相结合，特别适合发展中国家使用。2、厌气处理技术的优势和不足：2.1 优势：可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术，具有良好的社会、经济、环境效益。耗能少,运行费低,对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺1/3.回收能源,理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3,燃值(3.9310-1J/m3)，高于天然气(3.9310-1J/m3)。以日排10t COD工厂为例,按COD去除80%,甲烷为理论值80%计算，日产沼气2240m3,相当于2500m3天然气或3.85t
41、煤,可发电5400Kwh.设备负荷高、占地少。剩余污泥少,仅相当于好氧工艺1/61/10.对N、P等营养物需求低，好氧工艺要求C：N:P=100:5:1,厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1。可直接处理高浓有机废水,不需稀释。厌氧菌可在中止供水和营养条件下，保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。系统灵活,设备简单,易于制作管理，规模可大可小。2.2 厌氧不足: 出水污染浓度高于好氧，一般不能达标； 对有毒性物质敏感； 初次启动缓慢，最少需8-12周以上方能转入正常水平。3、反应机理：厌氧反应过程是对复杂物质（指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中）生物降解的复杂的生态
42、系统。其反应过程可分为四个阶段：水解阶段被细菌胞外酶分解成小分子。例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。发酵阶段小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。产酸阶段上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。产甲烷阶段在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。a、 水解阶段含有蛋白质水解、碳水化合物水解
43、和脂类水解。b、 发酵酸化阶段包括氨基酸和糖类的厌氧氧化，以及较高级脂肪酸与醇类的厌氧氧化。c、 产乙酸阶段含有从中间产物中形成乙酸和氧气，以及氢气和二氧化碳形成乙酸。d、 产甲烷阶段包括从乙酸形成甲烷，以及从氧、二氧化碳形成甲烷。废水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原过程，如虚线所示。4、厌氧反应器类型：4.1普通厌氧反应池4.2厌氧接触工艺4.3升流厌氧污泥库(UASB)反应器4.4厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)4.5厌氧滤料(AF)4.6厌氧流化库反应器4.7厌氧折流反应器(ABR)4.8厌氧生物转盘4.9厌氧混台反应器等.5、厌氧反应的工艺控制条件：5.1温度：按三种不同嗜温厌氧菌（嗜温5
44、-20 嗜温20-42 嗜温42-75）工程上分为低温厌氧(15-20)、中温厌氧（30-35）、高温厌氧（50-55）三种。温度对厌氧反应尤为重要，当温度低于最优下限温度时，每下降1，效率下降11%。在上述范围，温度在1-3的微小波动，对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大（急速变化），则会使污泥活力下降，度产生酸积累等问题。5.2 PH：厌氧水解酸化工艺，对PH要求范围较松，即产酸菌的PH应控制4-7范围内；完全厌氧反应则应严格控制PH，即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。5.3氧化还原电位：水解阶段氧化还原电位为-100+
45、100mv，产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-150-400mv。因此,应控制进水带入的氧的含量，不能因以对厌氧反应器造成不利影响。5.4营养物：厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。5.5有毒有害物：抑制和影响厌氧反应的有害物有三种：5.5.1无机物:有氨、无机硫化物、盐类、重金属等，特别硫酸盐和硫化物抑制作用最为严重；5.5.2有机化合物:非极性有机化合物，含挥发性脂肪酸(VFA)、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。5.5.3生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。5.6工艺技术参数：5.6.1水力停留时间:HRT5.6.
46、2有机负荷5.6.3污泥负荷6.1接种污泥:有颗粒污泥时,接种污泥数量大小10-15%.当没有现成的污泥时,应用最多的是污水处理厂污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成。没有消化污泥和颗粒污泥时，化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种，也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接种污泥，但启动周期较长。污泥接种浓度至少不低10KgVSS/m3反应器容积，但接种污泥填充量不大于反应器容积60%。污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反应器内。6.2接种污泥启动：启动分以下三个阶段进行：起始阶段反应池负荷从0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥负荷0.05-0.1kgC
47、OD/kgVSSd开始。进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L，并按要求控制进水，最低的COD负荷为1000mg/L。进液浓度不符合应进行稀释。进液时不要刻意严格控制所有工艺参数，但应特别注意乙酸浓度，应保持在1000mg/L以下。进液采用间断冲击形式，即每34小时一次，每次5-10min，之后逐步减断间隔时间至1小时，每次进液时间逐步增长2030min。起始阶段，进水间隔时间过长时，则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次，每次35min。启动第二阶段当反应器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3d时，这一阶段洗出污泥量增大，颗粒污泥开始产生。一般讲，从第一段到第二段要40d时间，此时容积负荷大约为设计负荷的50%。启动的第三阶段从容积负荷50%上升到100%，采用逐步增加进料数量和缩短进料间断时间来实现。衡量能否获进料量和缩短进料时间的化验指标定控制发挥性脂肪酸VFA不大于500mg/L，当VFA超过500-1000mg/L，厌氧反应器呈现酸化状态，超过1000mg/L则表明已经酸化，需立即采取措施停止进料，进行菌种驯化。一般来讲第二段到第
