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ASB反應(yīng)器污泥床區(qū)主要有沉降性能良好的厭氧污泥組成,濃度可達到50-100g/L或更高。沉淀懸浮區(qū)主要靠反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體的上升攪拌作用形成,污泥濃度較低,一般在5-40g/L范圍內(nèi),在反應(yīng)器的上部設(shè)有氣(沼氣)、固(污泥)、液(廢水)三相分離器,分離器首先使生成的沼氣氣泡上升過程偏折,穿過水層進入氣室,由導(dǎo)管排出。脫氣后混合液在沉降區(qū)進一步固、液分離,沉降下的污泥返回反應(yīng)區(qū),使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的微生物。待處理的廢水由底部布水系統(tǒng)進入,澄清后的處理水從沉淀區(qū)溢流排除。在UASB反應(yīng)器中能得到一種具有良好沉降勝能和高比產(chǎn)甲烷活性的顆粒厭氧污泥,因而相對其他的反應(yīng)器有一定優(yōu)勢:顆粒污泥的相對密度比人工載體小,靠產(chǎn)生的氣體來實現(xiàn)污泥與基質(zhì)的充分接觸,省卻攪拌和回流污泥設(shè)備和能耗;三相分離器的應(yīng)用省卻了輔助脫氣裝置;顆粒污泥沉降性能良好,避免附設(shè)沉淀分離裝置和回流污泥設(shè)備:反應(yīng)器內(nèi)不需投加填料和載體,提高容積利用率。
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為去除kgCOD,好氧生物處理約需耗費0.5~1.0kWh電能,而厭氧生物處理每去除1kgCOD約能發(fā)生3.5kWh等效電能;污泥產(chǎn)量極低。這是由于厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。一般,厭氧消化中產(chǎn)酸的產(chǎn)率Y為0.15~0.34,產(chǎn)為0.03左右,混合菌群的產(chǎn)率約0.17。而好氧微生物的產(chǎn)率約為0.25~0.6(Y的單位為kgVSS/kgCOD)。因此,好氧生物處理的污泥產(chǎn)量約為250~600gVSS/kgCOD(去除),而厭氧生物處理的污泥產(chǎn)量僅為20~180gVSS/kgCOD(去除);對溫度、pH等環(huán)境要素更為靈敏。厭氧可分為高溫菌和中溫菌兩大類,其適合的溫度規(guī)模分別為55℃左右和35℃左右。
上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB反應(yīng)器)是荷蘭學者Lettinga等人在20世紀70年代初開發(fā)的。當時她們在研究上流式厭氧濾池處理土豆加工和甲醇廢水時注意到大部分的凈化作用和積累得大部分厭氧微生物均在濾池的下部,于是便在濾池底部設(shè)置了一個不裝填料的空間來積累更多的厭氧微生物量,后來干脆取消了池內(nèi)的全部填料,并在池頂設(shè)置了一個氣、固、液三相分離器,一種結(jié)構(gòu)簡單、處理效能很高的新型厭氧反應(yīng)器便誕生了。由于這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、不用填料、沒有懸浮物堵塞等問題,因此一出現(xiàn)便立即引起了廣大廢水處理工作者的極大興趣,并被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水和生活污水的處理中。
UASB反應(yīng)器在處理各種有機廢水時,反應(yīng)器內(nèi)一般情況下均能形成厭氧顆粒污泥,而厭氧顆粒污泥不僅具有良好的沉降性能,而且具有較高的產(chǎn)甲烷活性。由于UASB反應(yīng)器設(shè)置有三相分離器,使得反應(yīng)器內(nèi)污泥不易流失,所以反應(yīng)器內(nèi)能維持很高的污泥濃度,平均濃度可達80gSS/L左右。同時,反應(yīng)器的SRT(污泥停留時間)很大,HRT(水力停留時間)很小,這使反應(yīng)器有很高的容積負荷率和運行穩(wěn)定性。
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