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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)細菌,它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(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行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的有機物,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(dǎo)管導(dǎo)出,固液混合液經(jīng)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(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,其結(jié)構(gòu)、運行操作維護管理相對簡單,造價相對較低,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。
反應(yīng)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(chǎn)生毒性和抑制作用,回流對降低毒性影響有利,但設(shè)計時應(yīng)考慮回流可能引起的反應(yīng)器內(nèi)部工況變化,例如表面水力負荷等。
反應(yīng)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(yīng)。反應(yīng)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(nèi)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(wù)面積2m2~5m2,多孔管配水系統(tǒng)可兼作反應(yīng)器放空管和池底排泥使用。各種配水系統(tǒng)均應(yīng)考慮反沖洗或清堵措施。
但很多工廠廢水排出情況變化很大,甚至一些個別車間的廢水也可能在短時間內(nèi)一次排放,再加上工廠新工藝及新廠品的出現(xiàn)等使城市污水的水質(zhì)水量也隨之不斷地變化。綜上所述,城市污水的水質(zhì)、水量變化還與城市的發(fā)要狀況、人民生活水平的高低、衛(wèi)生器具的多少、城市的地理位置、氣候和季節(jié)有關(guān)。
城市污水處理廠設(shè)施的設(shè)計規(guī)模取決于排入下水道的工業(yè)廢水總量和與雨水量以及使用下水道的城市人口排污量。
UASB反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部,污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內(nèi)部的循環(huán),這對于顆粒污泥的形成和維持有利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上,附著和沒有附著的氣體向反應(yīng)器頂部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器的底部,引起附著氣泡的污泥絮體脫氣
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