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uasb厭氧反應器設備結(jié)構(gòu)和工作原理

uasb上升式厭氧污泥床基本構(gòu)造，它有配水系統(tǒng)、污泥反應區(qū)、三相分離器、沉淀區(qū)、出水系統(tǒng)、沼氣收集系統(tǒng)組成。廢水自底部進入，通過配水系統(tǒng)盡可能均勻的將廢水分布于反應器底部，廢水自下而上通過uasb反應器。

反應器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲  烷和二氧化碳。廢水從污泥床底部流入，與顆粒污泥混合接觸，污泥中的微生物分解有機物，同時產(chǎn)生的微小沼氣氣泡不斷放出。微小氣泡上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，部分附著在顆粒污泥上。在顆粒污泥層的上部，因水流和氣泡的攪動，

二、工藝過程

廢水首先進入反應器底部的混合區(qū)，并與來自泥水下降管的回流液充分混合，然后進入顆粒污泥膨脹床區(qū)進行生化降解，該區(qū)域cod容積負荷很高，大部分cod在此處被降解，產(chǎn)生的沼氣由下層三相分離器收集，由于沼氣氣泡形成過程中對液體所做的膨脹功產(chǎn)生了氣體提升作用，使得沼氣、污泥和水的混合物沿沼氣提升管上升至反應器頂部的氣液分離器，沼氣在此處與泥水相分離并被導出處理系統(tǒng)。泥水混合物沿著下降管返回至反應器底部，與進水充分混合后進入污泥膨脹床區(qū)，形成所謂的內(nèi)循環(huán)。經(jīng)顆粒污泥膨脹床區(qū)處理后的污水除一部分參與內(nèi)循環(huán)外，其余污水通過下層三相分離器，進入精處理區(qū)進行剩余cod降解與產(chǎn)沼氣過程，提高和保證了出水水質(zhì)。由于大部分cod已被降解，所以精處理區(qū)的cod負荷較低，產(chǎn)氣量也較小。該處產(chǎn)生的沼氣由上層三相分離器收集，通過集氣管進入氣液分離器并被導出處理系統(tǒng)。精處理后的廢水經(jīng)上層三相分離器后，上清液經(jīng)出水區(qū)排出罐外。

uasb反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣（主要是甲  烷和二氧化碳）引起了內(nèi)部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持有利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒有附著的氣體向反應器頂部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器氣體發(fā)射器的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒有附著的氣體被收集到反應器頂部的三相分離器的集氣室。

構(gòu)造

uasb反應器包括以下幾個部分：進水和配水系統(tǒng)、反應器的池體和三相分離器。

在uasb反應器中最重要的設備是三相分離器，這一設備安  裝在反應器的頂部并將反應器分為下部的反應區(qū)和上部的沉淀區(qū)。為了在沉淀器中取得對上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器第一個主要的目的就是盡可能有效地分離從污泥床/層中產(chǎn)生的沼氣，特別是在高負荷的情況下，在集氣室下面反射板的作用是防止沼氣通過集氣室之間的縫隙逸出到沉淀室，另外擋板還有利于減少反應室內(nèi)高產(chǎn)氣量所造成的液體絮動。反應器的設計應該是只要污泥層沒有膨脹到沉淀器，污泥顆粒或絮狀污泥就能滑回到反應室(應該認識到有時污泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事。相反，存在于沉淀器內(nèi)的膨脹的泥層將網(wǎng)捕分散的污泥顆粒/絮體，同時它還對可生物降解的溶解性cod起到一定的去除作用)。只一方面，存在一定可供污泥層膨脹的自由空間，以防止重的污泥在暫時性的有機或水力負荷沖擊下流失是很重要的。水力和有機(產(chǎn)氣率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。uasb系統(tǒng)原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎上，并結(jié)合在反應器內(nèi)設置污泥沉淀系統(tǒng)使氣、液、固三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥)是uasb系統(tǒng)良好運行的根本點。

附屬設備

1、剩余沼氣燃燒器

一般不允許將剩余沼氣向空氣中排放，以防污染大氣。在確有剩余沼氣無法利用時，可安  裝余氣燃燒器將其燒掉。燃燒器應裝在安  全地區(qū)，并應在其前安  裝閥門和阻火器。剩余氣體燃燒器，是—種安  全裝置，要能自動點火和自動滅火。剩余氣體燃燒器和消化池蓋、或貯氣柜之間的距離，一般至少需要15m，并應設置在容易監(jiān)視的開闊地。

2、保溫加熱設備

厭氧消化像其他生物處理工藝一樣受溫度影響很大，厭氧工藝受溫度影響更加顯著。中溫厭氧消化的最優(yōu)溫度范圍從30～35℃，可以計算在20℃和10℃的消化速率大約分別是30℃下最大值的35％和12％。所以，加溫和保溫的重要性是不言而喻的。如果工廠或附近有可利用的廢熱或者需要從出水中間收效量，則安  裝熱交換器是必要的。

3、監(jiān)控設備

為提高厭氧反應器的運行可靠性，必須設置各種類型的計量設備和儀表，如控制進水量、投藥量等計量設備和ph計(酸  度計)、溫度測量等自動化儀表。自動計量設備和儀表是自動控制的基礎。對uasb反應器實行監(jiān)控的目的主要有兩個，一個是了解進出水的情況，以便觀測進水是否滿足工藝設計情況;另外一個目的是為了控制各工藝的運行，判斷工藝運行是否正常。由于uasb反應器的特殊性還要增加一些檢測項目，如揮發(fā)性有機酸  (vfa)、堿  度和甲  烷等。但是，這些設備屬于標準設備，一些設備還很難形成在線的測量和控制。

分離裝置

三相分離器是uasb反應器最有特點和最重要的裝置。它同時具有兩個功能：

1) 能收集從分離器下的反應室產(chǎn)生的沼氣;

2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。

三相分離器設計要點匯總：

1) 集氣室的隙縫部分的面積應該占反應器全部面積的15～20％;

2) 在反應器高度為5～7m時，集氣室的高度在1.5～2m;

3) 在集氣室內(nèi)應保持氣液界面以釋放和收集氣體，防止浮渣或泡沫層的形成;

4) 在集氣室的上部應該設置消泡噴嘴，當處理污水有嚴重泡沫問題時消泡;

5) 反射板與隙縫之間的遮蓋應該在100～200mm以避免上升的氣體進入沉淀室;

6) 出氣管的直管應該充足以保證從集氣室引出沼氣，特別是有泡沫的情況。

對于低濃度污水處理，當水力負荷是限制性設計參數(shù)時，在三相分離器縫隙處保持大的過流面積，使得最大的上升流速在這一過水斷面上盡可能的低是十分重要的。