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UASB反應器中的厭氧反應過程與其他厭氧生物處理工藝一樣,包括水解,酸化,產乙酸和產甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉化過程而將底物轉化為終產物——沼氣、水等無機物
在厭氧消化反應過程中參與反應的厭氧微生物主要有以下幾種:
水解—發(fā)酵(酸化)細菌,它們將復雜結構的底物水解發(fā)酵成各種有機酸,乙醇,糖類,氫和二氧化碳;
乙酸化細菌,它們將步水解發(fā)酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳;
產甲烷菌,它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉化為甲烷 [1] 。
UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內存留大量厭氧污泥,具有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有機物,把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出,微小氣泡在上升過程中,不斷合并,逐漸形成較大的氣泡,在污泥床上部由于沼氣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,沼氣碰到分離器下部的反射板時,折向反射板的四周,然后穿過水層進入氣室,集中在氣室沼氣,用導管導出,固液混合液經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,并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內,使反應區(qū)內積累大量的污泥,與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
厭氧生物處理反應器是高濃度有機廢水處理的有效工藝,升流式厭氧污泥床(UASB)是厭氧生物處理反應器一種,UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed,簡稱UASB)由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點,其結構、運行操作維護管理相對簡單,造價相對較低,技術成熟,受到污水處理業(yè)界的重視,得到廣泛的歡迎和應用。
厭氧消化技術在世界各地廣bai泛應用,大部分du處理城市生活有機垃圾的廠處理量在2500t/a以上。
厭氧過程實質是一系列復雜的生化反應,其中的底物、各類中間產物、終產物以及各種群的微生物之間相互作用,形成一個復雜的微生態(tài)系統(tǒng),類似于宏觀生態(tài)中的食物鏈關系,各類微生物間通過營養(yǎng)底物和代謝產物形成共生關系(symbiotic)或共營養(yǎng)關系(symtrophic)。因此,反應器作為提供微生物生長繁殖的微型生態(tài)系統(tǒng),各類微生物的平穩(wěn)生長、物質和能量流動的順暢是保持該系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的必要條件。如何培養(yǎng)和保持相關類微生物的平衡生長已經成為新型反應器的設計思路
是現(xiàn)代厭氧處理工藝中應用廣泛的反應器形式之一。污水從反應器底部進入,靠水力推動,污泥在反應器內呈膨脹狀態(tài)?;旌弦撼浞址磻筮M入截面積擴展的沉淀區(qū),經三相分離器,產生的沼氣從上部進入集氣系統(tǒng),污泥靠重力返回反應區(qū)。有時往反應器中投加軟性填料,為生物提供附著生長的表面,以增加生物量。它的優(yōu)點是結構簡單、負荷率高、水力停留時間短、能耗低和無需設污泥回流裝置等
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反應區(qū)表面水力負荷主要影響三相分離器的固液和固氣分離效果,水力負荷太大時,懸浮物沉降不好,會造成污泥流失,嚴重時會破壞污泥床的結構穩(wěn)定,為保證良好的分離效果,表面水力負荷不宜大于0.5m3/(m2·h)~1.0m3/(m2·h)。反應器出水回流主要考慮化工污水中某些污染物濃度太高時會對厭氧微生物產生毒性和抑制作用,回流對降低毒性影響有利,但設計時應考慮回流可能引起的反應器內部工況變化,例如表面水力負荷等。
反應區(qū)配水系統(tǒng)除保證單位面積進水基本相同外,還兼有攪拌功能,使進水與污泥充分接觸混合、反應。反應器的進水方式可為連續(xù)式,為增大配水系統(tǒng)出水口流速,也可以脈沖間歇進水,對高濃度有機污水,由于水力負荷低,采用脈沖進水是一種較好的方法。配水系統(tǒng)的形式有多管多點式,樹枝管式和穿孔管式,國內常采用穿孔管配水系統(tǒng),孔口直徑一般為15mm~25mm,孔口流速不宜小于2m/s,配水管中心距和出水孔距一般為1m~2m,出水點服務面積2m2~5m2,多孔管配水系統(tǒng)可兼作反應器放空管和池底排泥使用。各種配水系統(tǒng)均應考慮反沖洗或清堵措施。
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