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UASB技術(shù)
UASB的原理
UASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket），也叫上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，主要是利用反應(yīng)器中的厭氧污泥的新陳代謝功能，對(duì)污水中的COD進(jìn)行有效地降解。由于反應(yīng)器中保有的污泥濃度非常高，有些甚至能夠達(dá)到50g/L，因此可以大大提高COD處理負(fù)荷，成為現(xiàn)代高效厭氧反應(yīng)器。
左圖是典型的UASB反應(yīng)器示意圖。一般來說，污水通過池底的布水器均勻地在池?cái)嗝嫔戏珠_并向上流。污水在通過污泥床時(shí)和污泥充分混合，污水中的COD在這個(gè)階段被大量的去除。污水通過污泥床后，挾帶著浮渣和沼氣一起往上走，經(jīng)過氣液固三相分離器，把水、浮渣和沼氣三相分開。三相分離后的污水通過出水管排出，浮渣則回落到污泥床中，沼氣則被集中起來進(jìn)入沼氣利用系統(tǒng)。
UASB反應(yīng)器最重要的設(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)器分為下部的消化區(qū)和上部的沉淀區(qū)。廢水盡可能均勻被引入反應(yīng)器的底部，通過污泥床并經(jīng)過分離器縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)。
UASB反應(yīng)器一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)是水力停留時(shí)間或負(fù)荷。一旦所需的停留時(shí)間或負(fù)荷確定，反應(yīng)器的體積可以很容易計(jì)算。另一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)是確定反應(yīng)器的高度。選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器的高度的原則是運(yùn)行上的要求和經(jīng)濟(jì)上的考慮。土石方工程費(fèi)用隨著反應(yīng)器的高度(或深度)的增加而增加，但是占地面積則相反會(huì)減少。最經(jīng)濟(jì)的UASB反應(yīng)器的高度(深度)一般是在4-6米之間，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行范圍。
有兩種基本幾何形狀的UASB反應(yīng)器：矩形和圓形。園形反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但是建造園形反應(yīng)器的三相分離器要比矩形或方形反應(yīng)器的要復(fù)雜得多。由于這種原因，小的反應(yīng)器可以建造成園形的，而大的反應(yīng)器經(jīng)常建成矩形的或方形的。當(dāng)建造多個(gè)反應(yīng)器時(shí)矩形池有其優(yōu)越性，因?yàn)椴煌膯卧梢怨灿贸乇凇?/div>
UASB的構(gòu)成
1）三相分離器
UASB反應(yīng)器中的三相分離器是UASB反應(yīng)器最有特點(diǎn)和最重要的裝置。它同時(shí)具有四個(gè)功能：
¨ 它能收集從液相逸出的沼氣；
¨ 它使得在分離器之上的的懸浮物沉淀下來；
¨ 它幫助保持低的出水TSS濃度；
¨ 它在分離器上面容納暫時(shí)高的水力負(fù)荷引起的污泥膨脹。
這樣三相分離器起到在分離UASB反應(yīng)器內(nèi)存在的三相；沼氣(G)、液相(L)和固體(S)。對(duì)于恰當(dāng)運(yùn)行的GLS分離器，在消化區(qū)形成的沼氣不應(yīng)該到達(dá)沉淀區(qū)。如其上升到達(dá)表面將引起出水混濁，減少沉淀效率，并且損失了所產(chǎn)生的沼氣和污泥。
2）布水器
為了在UASB反應(yīng)器底部獲得進(jìn)水均勻的分布，必須采用將進(jìn)水分配到多個(gè)進(jìn)水點(diǎn)的分配裝置（布水器）。
為了保證可以有效的獲得均勻的進(jìn)水分布，布水器的設(shè)計(jì)必須滿足：
¨ 它必須保證每一個(gè)進(jìn)水點(diǎn)的流量與總流量應(yīng)該分配到該點(diǎn)的流量相同;
¨ 最終進(jìn)水管的堵塞必須很容易被觀察；
¨ 當(dāng)堵塞被發(fā)現(xiàn)后，必須很容易被清除。
適當(dāng)設(shè)計(jì)的布水器對(duì)于一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的UASB來說是至關(guān)重要的。有很多運(yùn)轉(zhuǎn)不善的UASB反應(yīng)器是由于設(shè)計(jì)不良的布水器所造成的例子。
3）出水堰
出水堰應(yīng)該在UASB反應(yīng)器的頂部盡可能均勻地收集處理過的廢水。大部分的UASB反應(yīng)器設(shè)有一種在重力沉淀池的傳統(tǒng)裝置，即水平匯水槽在一定距離間隔設(shè)有三角堰。建議出水槽設(shè)置浮渣擋板，以截留飄浮的固體。漂浮層中的部分物質(zhì)包含活的厭氧活性污泥，其由于含有未釋放沼氣氣泡而上升到水面。當(dāng)氣泡在水表面最終釋放后，這些污泥將回到反應(yīng)器的消化區(qū)。
4）排泥設(shè)施
一般來講隨著反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會(huì)得到改善。但是很明顯污泥床超過一定高度，系統(tǒng)保持SS能力將耗盡。在達(dá)到這個(gè)最大值之后產(chǎn)生的污泥將隨出水一起沖出反應(yīng)器。因此存在這種過剩的污泥將引起出水水質(zhì)明顯降低。因此，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的污泥床達(dá)到某一預(yù)定最大高度之后建議定期排泥。原則上有兩種污泥排放方法：
2 從所希望的高程直接排放。
2 或采用泵將污泥從反應(yīng)器的三相分離器的開口處泵出。
5）集氣裝置
氣體收集裝置應(yīng)該首先能夠可靠的取出積累在氣室中產(chǎn)生的沼氣，同時(shí)保持正常的氣液界面。氣體管徑應(yīng)該足夠大以避免由于氣體中的固體(泡沫)進(jìn)入管道產(chǎn)生的堵塞。
UASB的技術(shù)評(píng)價(jià)
1）主要優(yōu)點(diǎn)(或先進(jìn)性)
¨ 升流式厭氧污泥床內(nèi)污泥濃度高,平均污泥濃度20-40gVSS/L；
¨ 有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短，中溫發(fā)酵時(shí)容積負(fù)荷一般為5-10kgCOD/m3.d左右，最高達(dá)15-40 kgCOD/m3.d；
¨ 該單元可間歇性運(yùn)行(最長達(dá)12-19個(gè)月停止運(yùn)轉(zhuǎn))對(duì)厭氧菌不會(huì)有不良影響。同時(shí),只需1-3天便可回復(fù)正常操作；
¨ 該單元設(shè)有三相分離器，一般不另設(shè)沉淀池，而讓被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，也不另設(shè)污泥回流設(shè)備；
¨ 無混合攪拌設(shè)備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生沼氣上升流動(dòng)使污泥床的污泥處于懸浮狀態(tài)。
¨ 具有節(jié)能（約為好氧的20%），剩余污泥量少（為活性污泥法的10-20%）的特點(diǎn)；
¨ 存在著豐富的厭氧及兼性菌群，在適宜的條件下，可降解簡單有機(jī)物，還可將復(fù)雜難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡單有機(jī)物，為后續(xù)好氧處理單元降降解有機(jī)物創(chuàng)造了條件；
2）主要缺點(diǎn)
¨ 進(jìn)水中懸浮物不宜太高，一般控制在1000mg/L以下。懸浮物濃度過高會(huì)磨損已形成的顆粒污泥，對(duì)污泥顆粒化不利，污水中惰性物質(zhì)雖能使污泥密度增加，對(duì)沉淀有利，但它沉于污泥層底部，會(huì)減少反應(yīng)區(qū)的有效容積和引起阻塞；更重要的技術(shù)關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉淀性能好，活性高的顆粒化污泥（由于顆粒污泥受很多因素影響）培養(yǎng)比較困難,在形成顆粒化污泥之前運(yùn)行不穩(wěn)定。
¨ 由于反應(yīng)區(qū)下部污泥層內(nèi)產(chǎn)氣的結(jié)果，部分?jǐn)嗝嫱廨^多，開成一股上升氣流，帶動(dòng)部分混合液（水與污泥）作向上運(yùn)動(dòng)，而其周圍的介質(zhì)向下運(yùn)動(dòng)，造成逆向混合，這種流態(tài)形成水的短流，影響處理能力；
¨ 污染物的去除率受進(jìn)水濃度和處理水的溫度及水力停留時(shí)間的影響。
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