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UASB厭氧反應器范圍

工藝操作條件

Ⅰ、生物量--大小以污泥濃度表示，一般介于10~30gvss/L之間，為防止反應器中污泥流失，可采用裝入填料介質(zhì)使細菌附著掛膜，調(diào)節(jié)水流速度或污泥回流量。

Ⅱ、負荷率--表示消化裝置處理能力的一個參數(shù)，負荷率三種表示方法:

①容積負荷率--反應器單位效容積在單位時間內(nèi)接納的機物量kg/m3·d。

②污泥負荷率--反應器內(nèi)單位重的污泥在單位時間內(nèi)接納的機物量kg/kg·d。

③投配率--每天向單位效容積投加的材料的體積m3/m3·d。

投配率的倒數(shù)為平均停留時間或消化時間，單位為d(天)，投配率池可用百分率表示。

負荷率的影響:

①當機物負荷率很高時，營養(yǎng)充分，代謝產(chǎn)物機酸產(chǎn)量很大，過甲烷菌的吸收利用能力，機酸積累pH下降，是低效不穩(wěn)定狀態(tài)。

②負荷率適中，產(chǎn)酸細菌代謝產(chǎn)物中的機物(機酸)基本上能被甲烷菌及時利用，并轉化為沼，殘存機酸量僅為幾百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱堿性，是強效穩(wěn)定發(fā)酵狀態(tài)。

③當機負荷率小，供給養(yǎng)料不足，產(chǎn)酸量偏少，pH>7.5是堿性發(fā)酵狀態(tài)，是低效發(fā)酵狀態(tài)。

Ⅲ、溫度控制--發(fā)酵要求較高的溫度，每去除8000mg/L的COD所產(chǎn)沼，能使水溫升高10℃，一般工藝設計中溫消化30~35℃。

Ⅳ、pH的控制--當液料pH<6.5或高于8.0，則要調(diào)整液料pH。

pH<6.8~7，應減少機負荷率，

pH<6.5，應停止加料，必要時加入石灰中和。

管理

1．厭氧生物處理設施管理應該注意的問題

(1) 當被處理污水濃度較高（CODCr值大于5000mg/L）時，必須采取回流的方式，回流比根據(jù)具體情況確定，效的回流，不僅可以降低進水濃度，還可以增大進水量，處理設施內(nèi)的水流分布均勻，避免出現(xiàn)短流現(xiàn)象?；亓鬟€可以防止進水濃度和厭氧反應器內(nèi)pH值的劇烈波動，使厭氧反應平穩(wěn)進行，也就是說可以減少厭氧反應對堿度的需求量，降低。厭氧反應是產(chǎn)能過程，出水溫于進水．因此冬季溫低時，反應器內(nèi)的溫度恒定，盡可能使厭氧微生在其適宜溫度下活動。

(2)-般的工業(yè)廢水溫度難以達到35℃，需要加熱（尤其在冬季）。因此，為節(jié)約加溫所需能量，一方面要注意保溫（包括采取加大回流量等措施），盡可能防止反應器熱量散失，另一方而要充分發(fā)揮反應器內(nèi)污泥濃度較大的點，盡可能提高反應器內(nèi)污泥濃度，減弱溫度對厭氧反應的影響。

(3)沼要及時效地出。厭氧消化過程必定伴隨著沼的產(chǎn)生，沼對污泥可以起到攪拌和，促進污水與污泥的混合接觸，這是其利的一面。同時，沼的存在也會起到類似浮渣的，沼向上溢出時將部分污泥帶到液面．導致浮渣的產(chǎn)生和出水中懸浮物含量增加及水質(zhì)變差。因此，要設置體擋板和集罩，將沼從厭氧消化裝置內(nèi)引出，在出水堰附近留足夠的沉淀區(qū)，以出水水質(zhì)。

(4)污泥負荷要適當。為保持厭氧消化過程三個階段的平衡，使揮發(fā)性脂肪酸等中間產(chǎn)物的生成與消耗平衡，防止酸積累導致pH值下降，進水機負荷不宜過高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)?？梢酝ㄟ^提高反應器內(nèi)污泥濃度，在保持相對較低的污泥負荷條件下，獲得較高的容積負荷。一般來說，厭氧消化裝置的容積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當被處理污水懸浮物濃度較大（一般指1000mg/L以上）時，就應當對污水進行沉淀、過濾、或浮選等適當?shù)念A處理，以降低進水的懸浮物含量，防止填料層堵塞。一般AF的進水懸浮物不過200mg/L，但如果懸浮物可以生物降解而且均勻分散在污水中，則懸浮物對AF幾乎不產(chǎn)生不利影響。

(6)要充分創(chuàng)造厭氧環(huán)境。氧是厭氧微生物正常活動的前提，甲烷菌則必須在的厭氧環(huán)境下才能強效率發(fā)揮。在污水提升進入?yún)捬跸b置、出水回流等環(huán)節(jié)都要盡可能避免與空的接觸，盡可能減少與空接觸的機會。如水流過程中盡量不要出現(xiàn)跌水、攪動等現(xiàn)象，調(diào)節(jié)池、回流池等要加蓋封閉，污水提升不要使用提泵。厭氧反應構筑物經(jīng)過密試驗，確保嚴密滲漏。

3．厭氧生物反應器的

(1)氧化還原電位：利用測定氧化還原電位的方法判定厭氧反應器內(nèi)的多個氧化還原組分系統(tǒng)是否平衡狀態(tài)，雖然這種方法可靠性較差，但由于氧化還原電位測定簡單，和其他監(jiān)測指標結合起來，一定的指導意義。

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應器機負荷過正常范圍，在其他參數(shù)發(fā)生變化之前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應器負荷引起異常的靈敏而可靠的指標。

(3)揮發(fā)性酸VFA:揮發(fā)性酸的異常升高是厭氧反應器中產(chǎn)甲烷菌代謝受到抑制的較效指標。

(4)：是降解芳香組氨基酸和木質(zhì)素等大分子機物產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，當處理含這類污染物的污水時，厭氧處理出水中含量是比揮發(fā)性酸更為敏感的反映厭氧反應器狀態(tài)的指標。

(5)甲硫醇：甲硫醇味獨，即使含很低，人們也能憑嗅覺感覺出來。甲硫醇含量突然增加（味突然出現(xiàn)或加大）往往表明進水中氯代烴類毒物質(zhì)含量突然增加。

(6)一氧化碳CO: CO的產(chǎn)生與甲烷的產(chǎn)生密切相關，CO難溶于水，可以實現(xiàn)在線監(jiān)測。相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度良好的相關性，CO的含量變化與重金屬和由機毒性所引起的抑制也關系。

4．厭氧生物反應器維持強效率的基本條件

(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進行，反應器中的pH值必須在6.5～8.2之間。

(2)充足的常規(guī)營養(yǎng)：反應器內(nèi)氮的濃度必須在40～70mg/L范圍內(nèi)才能滿足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷菌對硫化物和磷專性需要，必須在反應器內(nèi)其含量，時需要向進水中投加磷肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專性營養(yǎng)元素：對甲烷菌激活的專性營養(yǎng)元素鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺少其中一種就可能嚴重影響整個生物處理過程。

(4)合適的溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條件下。

(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微生物對毒物質(zhì)適應性的馴化。

(6)充足的代謝時間：要同時厭氧生物處理的水力停留時間HRT和固體停留時間SRT。

(7)適量的碳源：來自進水中的機物要滿足異養(yǎng)型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源，同時反應器內(nèi)的溶解性C02要滿足自養(yǎng)型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染物向微生物的傳質(zhì)良好：厭氧生物反應器內(nèi)的顆粒污泥在流化狀態(tài)下傳質(zhì)能力較好，但生物量過多積累或使用厭氧生物膜法時生物膜過厚都可能產(chǎn)生傳質(zhì)問題，要定期出剩余生物污泥或提高回流比減少部分傳質(zhì)阻力。  

反應器原理

UASB由污泥反應區(qū)、液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和室三部分組成。在底部反應區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機物，把它轉化為沼。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入室，集中在室沼，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內(nèi)，使反應區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后出污泥床。

UASB厭氧反應器范圍

UASB的由來
1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農(nóng)業(yè)大學拉丁格(Lettinga)教授通過物理結構設計，利用重力場對不同密度物質(zhì)的差異，發(fā)明了三相分離器。使活性污泥停留時間與廢水停留時間分離，形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應器的雛型。1974年荷蘭CSM在其6m3反應器處理甜菜制糖廢水時，發(fā)現(xiàn)了活性污泥自身固定化機制形成的生物聚體結構，即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現(xiàn)，不僅促進了以UASB為代表的二代厭氧反應器的和發(fā)展，而且還為三代厭氧反應器的誕生奠定了基礎。
三、UASB工作原理
UASB由污泥反應區(qū)、液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和室三部分組成。在底部反應區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的機物，把它轉化為沼。沼以微小泡形式不斷放出，微小泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的泡，在污泥床上部由于沼的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入室，集中在室沼，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內(nèi)，使反應區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后出污泥床。
基本出要求:
(1)為污泥絮凝提供利的物理、化學和力學條件，使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能;
(2)良好的污泥床?？尚纬梢环N相當穩(wěn)定的生物相，保持定的微生態(tài)環(huán)境，能抵抗較強的擾動力，較大的絮體具良好的沉淀性能，從而提高設備內(nèi)的污泥濃度;
(3)通過在污泥床設備內(nèi)設置一個沉淀區(qū)，使污泥細顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床內(nèi)。
四、UASB內(nèi)的流態(tài)和污泥分布
UASB內(nèi)的流態(tài)相當復雜，反應區(qū)內(nèi)的流態(tài)與產(chǎn)量和反應區(qū)高度相關，一般來說，反應區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)的結果，部分斷面通過的量較多，形成一股上升的流，帶動部分混合液(指污泥與水)作向上運動。與此同時，這股、水流周圍的介質(zhì)則向下運動，造成逆向混合，這種流態(tài)造成水的短流。在遠離這股上升、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具一定的產(chǎn)量，形成污泥和水的緩慢而微弱的混合，所以說在污泥層內(nèi)形成不同程度的混合區(qū)，這些混合區(qū)的大小與短流程度關。懸浮層內(nèi)混合液，由于體幣的運動帶動液體以較高速度上升和下降，形成較強的混合。在產(chǎn)量較少的情況下，時污泥層與懸浮層明顯的界線，而在產(chǎn)量較多的情況下，這個界面不明顯。關試驗表明，在沉淀區(qū)內(nèi)水流呈推流式，但沉淀區(qū)仍然還死區(qū)和混合區(qū)。
UASB內(nèi)污泥濃度與設備的機負荷率關。是處理制糖廢水試驗時，UASB內(nèi)污泥分布與負荷的關系。從圖中可看出污泥層污泥濃度比懸浮層污泥濃，懸浮層的上下部分污泥濃度差較小，說明接近完混合型流態(tài)，反應區(qū)內(nèi)污泥的頒，當機負荷很高時污泥層和懸浮層分界不明顯。試驗表明，污水通過底部0.4-0.6m的高度，已90%的機物被轉化。由此可見厭氧污泥具高的活性，改變了以來認為厭氧處理過程進行緩慢的概念。在厭氧污泥中，積累大量高活性的厭氧污泥是這種設備具巨大處理能力的主要原因，而這又歸于污泥具良好的沉淀性能。

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