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UASB反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過程與其他厭氧生物處理工藝一樣,包括水解,酸化,產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等無機(jī)物
在厭氧消化反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要有以下幾種:
水解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌,它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種有機(jī)酸,乙醇,糖類,氫和二氧化碳;
乙酸化細(xì)菌,它們將步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳;
產(chǎn)甲烷菌,它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 [1] 。
UASB由污泥反應(yīng)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(yīng)區(qū)內(nèi)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(jìn)行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物,把它轉(zhuǎn)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(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器,沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí),折向反射板的四周,然后穿過水層進(jìn)入氣室,集中在氣室沼氣,用導(dǎo)管導(dǎo)出,固液混合液經(jīng)過反射進(jìn)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(yīng)區(qū)內(nèi),使反應(yīng)區(qū)內(nèi)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(yīng)器是高濃度有機(jī)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(yīng)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(diǎn),其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對(duì)簡單,造價(jià)相對(duì)較低,技術(shù)成熟,受到污水處理業(yè)界的重視,得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。
根據(jù)厭氧生物降解的四階段理論,可以看出厭氧消化的第三階段(產(chǎn)階段)為限速階段。廢水中的有機(jī)酸很容易被菌直接利用轉(zhuǎn)化為沼氣(CH4,CO2和H2O),從而使廢水中的有機(jī)酸得以去除,廢水pH上升,故對(duì)廢水在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下不必投加堿中和厭氧反應(yīng)器進(jìn)水pH值。厭氧消化可分為高溫厭氧消化(55C)、中溫(35C)和常溫厭氧消化,高溫厭氧消化效率高;中溫厭氧消化效果更安穩(wěn),其容積負(fù)荷均在5~20KgCOD/(m3.d);而常溫厭氧消化效果較低??紤]到當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件和水量水質(zhì)特征,本規(guī)劃中選用中溫厭氧發(fā)酵工藝。厭氧生物處理進(jìn)程與好氧生物處理相比較,厭氧生物處理的首要特征是:能量需求大大下降,還可發(fā)生能量。這是由于厭氧生物處理不要求供應(yīng)氧氣,相反卻能生產(chǎn)出含有的50~70%(CH4)的沼氣,含有較高的熱值(約為21000~25000kJ/m3),可以用作動(dòng)力。
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廢水經(jīng)反應(yīng)器底部的配水系統(tǒng)進(jìn)入,在反應(yīng)器內(nèi)與絮狀厭氧污泥充分接觸,通過厭氧微生物的講解,廢水中的有 機(jī)污泥物大部分轉(zhuǎn)化為沼氣,小部分轉(zhuǎn)化為污泥,沼氣、水、泥混合物通過三相分離器得于分離。(7)出水穩(wěn)定性好:利用二級(jí)UASB串聯(lián)分級(jí)厭氧處理,可以補(bǔ)償厭氧過程中Ks高產(chǎn)生的不利影響。VanLier[6]在1994年證明,反應(yīng)器分級(jí)會(huì)降低出水VFA濃度,延長生物停留時(shí)間,使反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定。(8)啟動(dòng)周期短:IC反應(yīng)器內(nèi)污泥活性高,生物增殖快,為反應(yīng)器快速啟動(dòng)提供有利條件。IC反應(yīng)器啟動(dòng)周期一般為1~2個(gè)月,而普通UASB啟動(dòng)周期長達(dá)4~6個(gè)月[7]。(9)沼氣利用價(jià)值高:反應(yīng)器產(chǎn)生的生物氣純度高,CH4為70%~80%,CO2為20%~30%,其它有機(jī)物為1%~5%,可作為燃料加以利用IC厭氧反應(yīng)器是一種的多級(jí)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器,為第三代厭氧反應(yīng)器的代表類型(UASB為第二代厭氧反應(yīng)器的代表類型)。
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