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上流式厭氧污泥床反應器(UASB反應器)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的全部填料,并在池頂設置了一個氣、固、液三相分離器,一種結構簡單、處理效能很高的新型厭氧反應器便誕生了。由于這種反應器結構簡單、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,并被廣泛應用于工業(yè)廢水和生活污水的處理中。
UASB反應器在處理各種有機廢水時,反應器內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,而且具有較高的產甲烷活性。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,平均濃度可達80gSS/L左右。同時,反應器的SRT(污泥停留時間)很大,HRT(水力停留時間)很小,這使反應器有很高的容積負荷率和運行穩(wěn)定性。
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水量也隨之不斷地變化。綜上所述,城市污水的水質、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。
城市污水處理廠設施的設計規(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反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部,污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內部的循環(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器頂部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器氣體發(fā)射器的底部,引起附著氣泡的污泥絮體脫氣
有機負荷率高,水力停留時間短,采用中溫發(fā)酵時,容積負荷一般為10-20kgCOD/m3.d左右;反應器容積和系統(tǒng)占地小,投資少。工程實踐證明,當污水COD濃度大于4000mg/L時,厭氧處理就比好氧處理更加經濟。
無混合攪拌設備,靠發(fā)酵過程中產生的沼氣的上升運動,使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài),對下部的污泥層也有一定程度的攪動;污泥床不填載體,節(jié)省造價及避免因填料發(fā)生堵賽問題;
操作簡單、運行方便、易于維護管理?;の鬯哂袧舛雀?、波動大、毒性高的特點,試驗和運行經驗表明,進水有機物濃度過高會造成三相分離器沼氣分離困難,產生大量泡沫,此外,濃度過高易造成毒性抑制,一般情況下,進水COD濃度不宜大于30000mg/L,當進水有機物濃度過高時可考慮回流稀釋。
三相分離器有多種布置形式,設計合理與否直接影響反應器處理效果和運行成敗。三相分離器的設計可分為沉淀區(qū)設計、回流縫設計和氣液分離設計三個部分,本條對三相分離器的設計提出了要求。
沉淀區(qū)設計方法與二沉池相似,決定于表面水力負荷,由于沉淀區(qū)有少量污泥氣產生對固液分離有一定干擾,故表面水力負荷不宜大于1.0m3/(m2·h)。為取得良好的固液分離效果,沉淀區(qū)總水深宜大于1.5m,水力停留時間宜為1.5h~2.0h。
沉淀區(qū)開縫處進水流速的要求是考慮污泥能順利回流至反應區(qū),不宜大于3m/h。
沉降斜面的傾角規(guī)定目的是使污泥能順利滑回反應區(qū)。進水懸浮物濃度過高或氣液界面氣體負荷率過低均有可能形成浮渣層,進水中含較高油脂類化合物或氣體負荷率過高易形成泡沫層,均不利于污泥氣逸出,嚴重時會引起氣體從沉淀區(qū)逸出,干擾沉淀區(qū)固液分離或堵塞氣體管,故氣體分離界面氣體負荷不宜小于1m3/(m2·h),一般取1m3/(m2·h)~3m3/(m2·h)。
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