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如何快速搞懂UASB?

01  UASB的原理      


02  UASB反应器的工艺特点   


UASB反应器的基本特征是不用吸附载体,就能形成沉降性能良好的粒状污泥,保持反应器内高浓度的微生物,因而可以承受较高的COD负荷(可高达30~50kgCOD/(m3·d)以上),COD去除率可达90%以上。而好氧生物处理中,效果最好的好氧纯生物流化床。深井曝气等工艺COD负荷也只有10kgCOD/(m3·d)左右,COD去除率为70%~80%。与其他厌氧生物反应器相比,UASB的特点如下。
1、构造简单巧妙:
沉淀区设在反应器的顶部,废水由反应器底部进入,向上流过污泥床区与大量的厌氧细菌接触,废水中的有机物被厌氧菌分解成沼气(主要成分为CH4和CO2),废水在升流的过程中夹带着沼气和厌氧菌固体物。沼气在气室区进行固液分离,处理过的净化水由反应器顶部排走,废水完成了处理的全过程。沉淀区的大部分污泥可返回污泥床区,可使反应器内保持足够的生物量。由此可知,整个上半时集生物反应与沉淀于一体,反应器内不设机械搅拌,不装填料,构造较为简单,运行管理方便。
2、反应器内可培养出厌氧颗粒污泥:
UASB反应器在处理大多数有机废水时,只要操作方法正确,一般均可在反应器内培养出厌氧颗粒污泥,厌氧颗粒污泥的特性是有很高的去除有机物活性,密度比絮体污泥大,具有良好的沉淀性能,时反应器内可维持很高的生物量。
3、实现了污泥泥龄(SRT)与水力停留时间(HRT)的分离:
由于在反应器内能维持很高的生物量,污泥泥龄很长,废水在反应器内的HRT较短,时SRT大于HRT,因而反应器具有很高的容积负荷率和很好的运行稳定性,这是现代厌氧反应器与传统厌氧反应器的最大区别。
4、UASB反应器对各类废水有很大的适应性:
UASB反应器不仅可以出来高浓度有机废水,如酒精、糖蜜、柠檬酸等生产废水,也可以出来中等浓度有机废水,如啤酒、屠宰、软饮料等生产废水,并且可以出来低浓度有机废水,如生活污水、城市污水等。UASB反应器可在高温(55摄氏度)和中温(35摄氏度左右)下运行,并可在低温(20摄氏度左右)下稳定运行。除了含有有毒有害物质的有机废水外,UASB反应器几乎可适应不同行业排出的各类有机废水。
5、能耗低,产泥量少:
由于UASB反应器不需要供氧,不需要搅拌,不需要加温,在实现高效能的同时,达到了低能耗,并可提供大量的生物能沼气,因此,UASB反应器是一种产能型的废水处理设备。由于SRT很长,不仅产生的污泥时稳定的,而且产泥量很少,从而降低了污泥处理费用。
6、不能去除废水中的氮和磷:

UASB反应器与其他厌氧处理设备一样,其不足之处是不能去除废水中的氮和磷。这是由厌氧生化反应的本质决定的。在处理高、中等浓度废水时,采用厌氧-好氧串联工艺,即用UASB反应器去除废水中大部分含碳有机物作为预处理,而采用好氧处理设备去除残余的含碳有机物和氮、磷等物质,这是最佳的废水处理工艺选择,具有很大的节能意义,并可以大大节省基建投资,降低运行成本。因而,有着很好的经济效益和环境效益。

03  关于三相分离器    


在UASB反应器中的三相分离器(GLS)是UASB反应器最有特点和最重要的装置。它同时具有两个功能:
1、能收集从分离器下的反应室产生的沼气;
2、使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。
对上述两种功能均要求三相分离器的设计避免沼气气泡上升到沉淀区,如其上升到表面将引起出水混浊、降低沉淀效率,并且损失了所产生的沼气。设计三相分离器的原则是:
1、间隙和出水面的截而积比影响到进入沉淀区和保持在污泥相中的絮体的沉淀速度。
2、分离器相对于出水液面的位置确定反应区(下部)和沉淀区(上部)的比例。在多数UASB反应器中内部沉淀区是总体积的15%—20%。
3、三相分离器的倾角这个角度要使固体可滑回到反应器的反应区,在实际中是在45~60℃之间。这个角度也确定了三相分离器的高度,从而确定了所需的材料。
4、分离器下气液界面的面积确定了沼气的释放速率。适当的释放率大约是1~3m3/(m2·h)。速率低有形成浮渣层的趋势,非常高导致形成气沫层,两者都导致堵塞释放管。


对于低浓度污水处,当水力负荷是限制性设计参数时,在三相分离器缝隙处保持大的过流面积,使得最大的上升流速在这一过水断面上尽可能的低是十分重要的。原则上只有出水截面的面积(而不是缝隙面积)才是决定保持在反应器中最小沉速絮体的关键。


04  进水和配水系统的要求    


进水系统兼有配水和水力搅拌的功能,为了保证这两个功能的实现,需要满足如下原则:
1、进水装置的设计使分配到各点的流量相同,确保单位面积的进水量基本相同,防止发生短路等现象;
2、很容易观察进水管的堵塞,当堵塞发现后、必须很容易被清除。
3、应尽可能的(虽然不是必须的)满足污泥床水力搅拌的需要,保证进水有机物与污泥迅速混合.防止局部产生酸化现象。


为确保进水等量地分布在池底,每个进水管仅与—个进水点相连接是最理想状态,只要保证每根配水管流量相等,即可取得均匀布水的要求;因此有必要采用特殊的布水分配装置,以保证一根配水管只服务一个配水点,为了保证每一个进水点达到应得的进水流量,建议采用高于反应器的水箱式(或渠道式)进水分配系统。图1—1给出了一种连续流的布水器形式,这种敞开的布水器的—个好处是可以容易用肉眼观察堵塞情况。对高浓度废水由于水力负荷较低,采用脉冲式进水分配装置是一种较好的选择。


05  UASB初次启动过程的注意事项    


1、对初期启动UASB目标要明确
对UASB(第一阶段)启动初期,不要追求反应器的处理效率和出水质量。初期的目标是使反应器逐渐进入“工作”状态。是使菌种由休眠状态恢复、活化的过程。
在这一过程中,当菌种从休眠状态中恢复到营养细胞的状态后,它们还要经历对废水性质的适应。在整个驯化增殖过程中,而原种污泥中可能浓度较低甲烷菌增长速度相对于产酸菌要慢得多。因此在颗粒污泥出现前的这一段相当长。这一段不可能快,也不能有较大的负荷。
2、当废水CODcr浓度低于2000mg/L时,一般不需要稀释,可直接进液
当废水CODcr浓度高于2000mg/L时,可采用进水稀释,增大进水量,促使处理设施水流分布均匀。
3、负荷增加的操作方法
启动最初负荷可从0.1~2.0kgCOD/m3·d开始,当降解的CODcr去除率达到80%后,再逐步增大负荷。负荷不应增加太快,只要略高于容积负荷0.1kgCOD/m3·d即可。水力保留时间大于24小时。连续运行。
直到有气体产生。5天后检查产气是否达到略高于0.1m3/m3·d。如果5天后反应器产气量仍未达到这一数值,可以停止进水,3天后再恢复进液,直到产气量增加达到0.1m3/m3·d。
检查出水VFA,VFA过高,则表示反应器负荷相当于当时的菌种活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l,则停止进水,直到反应器内VFA低于3mmol/l后,再继续以原浓度、原负荷进水,如果出水VFA低于3mmol/l,说明反应器运行良好。
4、增加负荷量
增加负荷量可以通过增大进水量,或者降低进水稀释比的方法,负荷每次可提升20~30%,可以重复进行。每次操作所需时间长短不同,有时长达两周,有时仅需几天,要根据监测数据判断,直到达到设计负荷为止。
5、水力停留时间
水力停留时间对于厌氧工艺的影响是通过上升流速来表现的。一方面高的液体流速增加污水系统内进水区的扰动,因此增加了生物污泥与进水有机物之间的接触,有利于提高去除率。
在采用传统的UASB系统的情况下,上升流速的平均值一般不超过0.5m/h。这是为保证颗粒污泥形成的重要条件之一。
6、运行中始终保持VFA/ALK=0.3以下
否则挥发性脂肪酸积累运行失败。


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