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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。
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污泥體積指數(shù)一般在30-40mg/L之間,污泥床的氣泡使污泥層充沛混合。沉積帶沉積區(qū)坐落厭氧反應器的頂部。它的作用是使因為水流夾帶而上升的水流進入流出物區(qū)的固體顆粒沉降在沉積區(qū)內,并沿沉積區(qū)底部的傾斜壁滑下,回來該區(qū)的反應,確保反應器內的污泥不流失同時確保污泥床內污泥濃度。沉積區(qū)的另一功用是合理沉積區(qū)的水空間高度,確保整個反應器集氣室的有效空間高度,避免集氣空間被損壞。三相別離器三相別離器的主要功用是將氣、固、液三相別離,將沼氣引進集氣室,將處理后的水引進出口區(qū),將固體顆粒引進反應區(qū)。厭氧反應器該如何進行清洗:厭氧反應器是一種應用廣泛的污水處理設備,具有成本低、效率高等長處。厭氧反應器在一定的水力條件下,有效地使用的凝聚和固化作用構成顆粒污泥。這些高濃度顆粒污泥比表面積大,活性高。
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
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,厭氧消化中產酸的產率Y為0.15~0.34,產為0.03左右,混合菌群的產率約0.17。而好氧微生物的產率約為0.25~0.6(Y的單位為kgVSS/kgCOD)。因此,好氧生物處理的污泥產量約為250~600gVSS/kgCOD(去除),而厭氧生物處理的污泥產量僅為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。
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