污水處理中UASB厭氧反應(yīng)器的工藝流程及特點

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由于厭氧消化過程微生物的不斷增長，或進水不可降解懸浮固體的積累，隨著反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會得到改善，但污泥超過一定高度，污泥將隨出水一起沖出反應(yīng)器。因此，當反應(yīng)器內(nèi)的污泥達到某一預(yù)定最大高度智慧需要排泥。

一般污泥排放應(yīng)該遵循事先建立的規(guī)程，在一定的時間間隔(如每周)排放一定體積的污泥，其等于這一期間所積累的量。

更加可靠的方法是確定污泥濃度分布曲線排泥，原則上有兩種污泥排放方法：

①從所希望的高程直接排放；

②采用泵將污泥排出。

污泥排泥的高度是重要的，它應(yīng)是排出低活性的污泥并將最好的高活性的污泥保留在反應(yīng)器中。一般在污泥床的底層將形成濃污泥，而在上層是稀的絮狀污泥，剩余污泥應(yīng)該從污泥床的上部排出。在反應(yīng)器底部的“濃”污泥可能由于積累顆粒和小砂?；钚宰兊?，這時建議偶爾從反應(yīng)器的底部排泥，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)積累的砂粒。①建議清水區(qū)高度0.5~1.5m。②污泥排放可采用定時排泥，周排泥一般為1~2次。③需要設(shè)置污泥液面監(jiān)測儀，可根據(jù)污泥面高度確定排泥時間。④剩余污泥排泥點以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜。⑤對于矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多點排泥。⑥由于反應(yīng)器底部可能會積累顆粒物質(zhì)和小砂粒，應(yīng)考慮下部排泥的可能性，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)部積累的砂粒。⑦對一管多孔式水管，可以考慮進水管兼作排泥或放空管。

一般認為排去剩余污泥的位置是反應(yīng)器的高度處。但是大部設(shè)計者推薦把排泥設(shè)備安裝在靠近反應(yīng)器的底部，也有人在三相分離器下0.5m處設(shè)排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮狀體污泥，而不會把顆粒污泥排走。UASB反應(yīng)器排污泥系統(tǒng)必須同時考慮上、中、下不同位置設(shè)排泥設(shè)備，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)運行中的具體情況考慮實際排泥的要求而確定在什么位置排泥。

對于一個新建的UASB反應(yīng)器來說，啟動過程主要是用未經(jīng)馴化的絮狀污泥(如污水處理廠的消化污泥)對其進行接種，并經(jīng)過一定時間的啟動調(diào)試運行，使反應(yīng)器達到設(shè)計負荷并實現(xiàn)有機物的去除效果，通常這一過程會伴隨著污泥顆粒化的實現(xiàn)，因此也稱為污泥的顆?；Ｓ捎趨捬跷⑸?，特別是甲烷菌增殖很慢，厭氧反應(yīng)器的啟動需要很長時間。但是，一旦啟動完成，在停止運動后的再次啟動可以迅速完成。

當沒有現(xiàn)成的厭氧污泥或顆粒污泥時，采用最多的是城市污水處理廠的消化污泥。除了消化污泥之外，可用作接種的物料很多，例如牛糞和各類糞肥、下水道污泥等。一些污水溝的污泥和沉淀物或福微生物的河泥也可以被用于接種，甚至好氧活性污泥也可以作為接種污泥，并同樣能培養(yǎng)出顆粒污泥。污泥的接種濃度以6~8kgVSS/m3(按反應(yīng)器總有效容積計算)為宜，至少不低于5kgVSS/m3，接種污泥的填充量應(yīng)不超過反應(yīng)器容積的60%。

當采用不是顆粒污泥的接種污泥時，為了培養(yǎng)顆粒污泥或沉降性能好的活性污泥，都存在著一個將絮狀污泥和分散的細小污泥從反應(yīng)器內(nèi)“洗出”的過程，這是UASB反應(yīng)器實現(xiàn)顆?；南葲Q條件之一。這一過程是一個微生物逐步篩選和進化的過程，控制的關(guān)鍵因素之一是反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時間或上升流速。經(jīng)驗表明，合適的升流速度的范圍應(yīng)在0.4~1.0m/h之間，如果有必要可以采用出水回流的方式以適當提高反應(yīng)器內(nèi)的升流速度。一般來說，在顆粒污泥培養(yǎng)期內(nèi)隨出水而被沖出反應(yīng)器的污泥時沒有必要再將其回流到反應(yīng)器中區(qū)的。

從負荷角度考慮UASB的初次啟動和顆?；^程，可分為三個階段。

階段1：即啟動的初始階段，這一階段是低負荷的階段[2kgCOD/(m3·d)]。

階段2：即當反應(yīng)器負荷上升至2~5kgCOD/(m3·d)的啟動階段。在這階段污泥的洗出量增大，其中大多為細小的絮狀污泥。實際上，這一階段在反應(yīng)器里對較重的污泥顆粒和分散的、絮狀的污泥進行選擇，使這一階段的末期留下的污泥中開始產(chǎn)生顆粒狀污泥或保留沉淀性能良好的污泥。所以在5kgCOD/(m3·d)左右是反應(yīng)器中以顆粒污泥或絮狀污泥為主的一個重要的分界。

階段3：這一階段是指反應(yīng)器負荷超過5kgCOD/(m3·d)。在此時，絮狀污泥迅速減少，而顆粒污泥加速形成直到反應(yīng)器內(nèi)不再有絮狀污泥存在。當反應(yīng)器負荷大于5kgCOD/(m3·d)，由于顆粒污泥的不斷形成，反應(yīng)器的大部分被顆粒污泥充滿時，其最大負荷可以超過20 kgCOD/(m3·d)。當反應(yīng)器運行在小于5 kgCOD/(m3·d)，系統(tǒng)中雖然可能形成顆粒污泥，但是，反應(yīng)器的污泥性質(zhì)由占主導(dǎo)地位的絮狀污泥所確定。

UASB反應(yīng)器的工藝特點UASB反應(yīng)器的基本特征是不用吸附載體，就能形成沉降性能良好的粒狀污泥，保持反應(yīng)器內(nèi)高濃度的微生物，因而可以承受較高的COD負荷(可高達30~50kgCOD/(m3·d)以上)，COD去除率可達90%以上。而好氧生物處理中，效果最好的好氧純生物流化床。深井曝氣等工藝COD負荷也只有10kgCOD/(m3·d)左右，COD去除率為70%~80%。與其他厭氧生物反應(yīng)器相比，UASB的特點如下。

1、構(gòu)造簡單巧妙：

沉淀區(qū)設(shè)在反應(yīng)器的頂部，廢水由反應(yīng)器底部進入，向上流過污泥床區(qū)與大量的厭氧細菌接觸，廢水中的有機物被厭氧菌分解成沼氣(主要成分為CH4和CO2)，廢水在升流的過程中夾帶著沼氣和厭氧菌固體物。沼氣在氣室區(qū)進行固液分離，處理過的凈化水由反應(yīng)器頂部排走，廢水完成了處理的全過程。沉淀區(qū)的大部分污泥可返回污泥床區(qū)，可使反應(yīng)器內(nèi)保持足夠的生物量。由此可知，整個上半時集生物反應(yīng)與沉淀于一體，反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)機械攪拌，不裝填料，構(gòu)造較為簡單，運行管理方便。

2、反應(yīng)器內(nèi)可培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥：

UASB反應(yīng)器在處理大多數(shù)有機廢水時，只要操作方法正確，一般均可在反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥，厭氧顆粒污泥的特性是有很高的去除有機物活性，密度比絮體污泥大，具有良好的沉淀性能，時反應(yīng)器內(nèi)可維持很高的生物量。

3、實現(xiàn)了污泥泥齡(SRT)與水力停留時間(HRT)的分離：

由于在反應(yīng)器內(nèi)能維持很高的生物量，污泥泥齡很長，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的HRT較短，時SRT大于HRT，因而反應(yīng)器具有很高的容積負荷率和很好的運行穩(wěn)定性，這是現(xiàn)代厭氧反應(yīng)器與傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)器的最大區(qū)別。

4、UASB反應(yīng)器對各類廢水有很大的適應(yīng)性：

UASB反應(yīng)器不僅可以出來高濃度有機廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等生產(chǎn)廢水，也可以出來中等濃度有機廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等生產(chǎn)廢水，并且可以出來低濃度有機廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應(yīng)器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下運行，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定運行。除了含有有毒有害物質(zhì)的有機廢水外，UASB反應(yīng)器幾乎可適應(yīng)不同行業(yè)排出的各類有機廢水。

5、能耗低，產(chǎn)泥量少：

由于UASB反應(yīng)器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現(xiàn)高效能的同時，達到了低能耗，并可提供大量的生物能沼氣，因此，UASB反應(yīng)器是一種產(chǎn)能型的廢水處理設(shè)備。由于SRT很長，不僅產(chǎn)生的污泥時穩(wěn)定的，而且產(chǎn)泥量很少，從而降低了污泥處理費用。

6、不能去除廢水中的氮和磷：

UASB反應(yīng)器與其他厭氧處理設(shè)備一樣，其不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應(yīng)的本質(zhì)決定的。在處理高、中等濃度廢水時，采用厭氧-好氧串聯(lián)工藝，即用UASB反應(yīng)器去除廢水中大部分含碳有機物作為預(yù)處理，而采用好氧處理設(shè)備去除殘余的含碳有機物和氮、磷等物質(zhì)，這是最佳的廢水處理工藝選擇，具有很大的節(jié)能意義，并可以大大節(jié)省基建投資，降低運行成本。因而，有著很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。