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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。
近幾十年,厭氧反應器的開展也在不斷突破,從UA厭氧反應器到EG厭氧反應器,再到IC厭氧反應器,厭氧反應器的和不斷在開展,應用也在不斷增多。厭氧流化床厭氧反應器是一種的生物膜法處理辦法。它是使用砂等大表面積的物質為載體。厭氧反應器的廣泛應用,得益于各種厭氧反應器在廢水處理中體現(xiàn)出來的顯著的作用,厭氧反應器,在厭氧處理中率先采用以砂為載體,設備結構為內外兩個圓筒,使用的軸流泵,使污水和有機生物膜的砂在外筒中進行循環(huán),達到流化的意圖。厭氧微生物以膜方式結在砂或其它載體的表面,在污水中成流動狀況,微生物與污水中的有機物進行吸附分解有機物,然后達到處理的意圖。因為砂的比表面積大,每立方米可5500-6500m2/m3(折合一般填料40-50m3),因此生物面積大,因此處理效率很高,每立方米有用反應器容積可每天處理COD達35-45公斤COD/m3。
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)。混合液充分反應后進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
廢水由池底進入反應器,向上流過由絮狀或顆粒污泥組成的污泥床,隨著廢水與污泥相接觸發(fā)生厭氧反應,產生沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起污泥床擾動,通過反應區(qū)經氣體分離后的混合液進入沉淀區(qū)進行固液分離,澄清后的處理過的水排走,沉淀下來的微生物固體,即厭氧污泥靠重力沉降返回到反應區(qū),集氣室收集的沼氣由沼氣管排出反應器。UASB反應器內不設攪拌裝置,上升的水流和產生的沼氣可滿足攪拌要求,反應器內不需填裝填料,構造簡單,易于操作運行,便于維護管理。由于UASB反應器設置有三相分離器,使得反應器內污泥不易流失,所以反應器內能維持很高的污泥濃度。同時,反應器的SRT(污泥停留時間)大,HRT(水力停留時間)小,這使反應器有很高的容積負荷率并運行穩(wěn)定性。
) 可處理高濃度廢水,特別是對一些較難降解的大分子有機物有很好的去除效果,而好氧對此效果不明顯;
不需要供氧,大大降低運行費用,能耗僅為好氧處理工藝的10-15%,且厭氧過程產生可再生能源——沼氣;
污泥產生量比好氧過程少5~20倍,UASB內污泥濃度高,平均污泥濃度為20-40gVSS/1;不會產生污泥膨脹,剩余污泥量少,污泥易處理;
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