UASB厭氧反應器

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工作原理

    經(jīng)過調(diào)節(jié)pH和溫度的廢水入反應器底部的混合區(qū)，并與來自外循環(huán)回流的泥水混合液充分混合后進入顆粒污泥膨脹床區(qū)進行COD生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進水COD在此處被降解，產(chǎn)生大量沼氣。由于沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹功產(chǎn)生了氣提的，使得沼氣、污泥和水的混合物上升，經(jīng)過填料區(qū)的降解后，混合液至反應器部的三相分離器，沼氣在該處與泥水分離后并被導出處理系統(tǒng)。泥水混合物則沿擋泥板下降至反應器底部的混合區(qū)，并于進水充分混合后再次進入污泥膨脹床區(qū)，形成所謂內(nèi)循環(huán)。根據(jù)不同的進水COD負荷和反應器的不同構(gòu)造，外循環(huán)回流量可達進水流量的0.5-10倍。經(jīng)膨脹床處理后的廢水除一部分參與循環(huán)外，其余污水繼續(xù)上升，污水進入填料區(qū)進行剩余COD降解與產(chǎn)沼氣過程，提高和了出水水質(zhì)。由于大部分COD已經(jīng)被降解，所以填料區(qū)的COD負荷較，產(chǎn)氣量也較小。該處產(chǎn)生的沼氣也是由三相分離器收集，通過集氣管導出處理系統(tǒng)。經(jīng)過填料區(qū)處理后的廢水經(jīng)三相分離器后，上清液經(jīng)出水區(qū)排走，顆粒污泥則返回污泥床。

厭氧塔部件組成

UBF的組成：

    厭氧塔塔塔體為玻璃鋼整體纏繞的圓筒型塔體，分段連接法蘭。具體結(jié)構(gòu)由塔體、布水系統(tǒng)、污泥床、生物載體區(qū)、三相分離器、浮渣速排裝置和回流系統(tǒng)等組成。

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)基本上能被甲烷菌利用，并轉(zhuǎn)化為沼氣，殘存機酸量僅為幾百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱堿性，是穩(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)沼氣，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。

    在這個階段產(chǎn)生兩種重要的厭氧反應是否正常的底物就是揮發(fā)性脂肪酸（VFA）和氨氮。VFA過高會使廢水的PH下降，逐漸影響到產(chǎn)甲烷菌的正常進行，使產(chǎn)氣量減小，同時整個反應的自然堿度也會較少，系統(tǒng)平衡PH的能力減弱，整個反應會形成惡性循環(huán)，使得整個反應器失敗。氨氮它起到一個平衡的，一方面，它能夠中和一部分VFA，使廢水PH具更大的緩沖能力，同時又給生物體合成自生生長需要的營養(yǎng)物質(zhì)，但過高的氨氮會給微生物帶來毒性，廢水中的氨氮主要是由于蛋白質(zhì)的分解帶來的，的生活污水中含20-50mg/l左右的氨氮，這個范圍是厭氧微生物非常理想的范圍。

    另外一個重要指標就是廢水中氫氣的濃度，以含碳17的脂肪酸降解為例：

CH3(CH2)15COO-+14H2O—> 7CH3COO-+CH3CH2COO-+7H++14H2

    脂肪酸的降解都會產(chǎn)生大量的氫氣，如果要使上述反應得以正常進行，必須在下一反應中消耗掉足夠的氫氣，來維持這一反應的平衡。如果廢水的氫氣指標過高，表明廢水的產(chǎn)甲烷反應已經(jīng)受到嚴重抑制，需要進行修復，一般來說氫氣濃度升高是伴隨PH指標降的，所以不難監(jiān)測到廢水中氫氣的變化情況，但廢水本身一定的緩沖能力，所以完通過PH下降來判斷氫氣濃度的變化一定的滯后性，所以通過監(jiān)測廢水中氫氣濃度的變化是對整個反應器反應狀態(tài)一個快捷的表現(xiàn)形式。

 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)。

UASB厭氧反應器

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)氣量和反應區(qū)高度相關(guān)，一般來說，反應區(qū)下部污泥層內(nèi)，由于產(chǎn)氣的結(jié)果，部分斷面通過的氣量較多，形成一股上升的氣流，帶動部分混合液(指污泥與水)作向上運動。與此同時，這股氣、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。在遠離這股上升氣、水流的地方容易形成死角。在這些死角處也具一定的產(chǎn)氣量，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(guān)。懸浮層內(nèi)混合液，由于氣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)氣量較少的情況下，時污泥層與懸浮層明顯的界線，而在產(chǎn)氣量較多的情況下，這個界面不明顯。關(guān)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)。