UASB厌氧反应器
食品、生物、化工等行业排放大部分废水都属于高浓度有机废水,利用常规的物化、生化处理难达到处理目的,同时存在操作管理,投资大,运行成本高等一系统问题。厌氧反应处理方法,作为一种高效的有机废水处理方法,被广泛应用到污水处理中。
UASB厌氧反应器的工作原理
待处理污水首先被引入UASB厌氧反应器的底部,水流按一定的流速向上流经污泥床、污泥悬浮层至三相分离器及沉淀区,UASB厌氧反应器中的水流呈推流形式,进水与污泥床及污泥悬浮层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解,并产生大量沼气。
沼气在上升过程中将污泥颗粒托起,污泥床明显膨胀,随着反应器产气量的不断增加,由气泡上升所产生的搅拌作用变得日趋剧烈,从而降低了污泥中夹带气泡的阻力,气体便从污泥床中突发性地逸出,引起污泥床表面呈沸腾和流化状态。
反应器中沉淀性能较差的絮状污泥在气体的搅拌作用下,在反应器上部形成污泥悬浮层,沉淀性能良好的颗粒状污泥则处于反应器的下部形成高浓度的污泥床,随着水流的上升流动,气、水、泥三相混合液上升至三相分离器中,气体遇到反射式档板后折向集气室而有效地分离排出；污泥和水进入上部的静止沉淀区,在重力的作用下泥水分离,污泥回落至污泥层,上清液则排入后续处理设施。
UASB厌氧反应器基本构造
UASB厌氧反应器的基本构造主要由污泥床、污泥悬浮层、沉淀区、三相分离器等组成。各组成部分的功能特点分别叙述如下：
(1)污泥床
污泥床位于整个UASB厌氧反应器的底部,污泥床内具有很高的污泥生物量,其污泥浓度(MLSS)一般为40000-80000mg/L,甚至可达150000mg/L。污泥床中的污泥由活性生物量(或细菌)占70-80%以上的高度发展的颗粒污泥组成,正常运行的UASB中的颗粒污泥的粒径一般在0.5-5mm,具有优良的沉降性能,其沉降速度一般为1.2-1.4cm/s,其典型的污泥容积指数(SVI)为10-20mg/L。颗粒污泥中的生物相组成比较复杂,主要为杆菌、球菌和粒状菌等。
污泥床的容积一般占整个UASB厌氧反应器容积的30%左右,但它对UASB厌氧反应器的整体处理效率起着极为重要的作用,它对反应器中有机物的降解量一般可占到整个反应器全部降解量的70-90%。污泥床对有机物的如此有效的降解作用,使得在污泥床内产生大量的沼气,微小的沼气气泡经过不断的积累、合并而逐渐形成较大的气泡,并通过其上升的作用而将整个污泥床层得到良好的混合。
(2)污泥悬浮层
污泥悬浮层位于污泥床的上部。它占据整个UASB厌氧反应器容积的70%左右,其中的污泥浓度要低于污泥床,通常为15000-30000mg/L,由高度絮凝的污泥组成,一般为非颗粒状污泥,其沉速明显小于颗粒污泥的沉速,污泥容积指数一般在30-40mg/L之间,靠来自污泥床中上升的气泡使此层污泥得到良好的混合。污泥悬浮层中絮凝污泥的浓度呈自下而上逐渐减小的分布状态。这一层污泥担负着整个UASB厌氧反应器有机物降解量的10%-30%。
(3)沉淀区
沉淀区位于UASB厌氧反应器的顶部,其作用是使得由于水流的夹带作用而随上升水流进入出水区的固体颗粒(主要是污泥悬浮层中的絮凝性污泥)在沉淀区沉淀下来,并沿沉淀区底部的斜壁滑下而重新回到反应区内(包括污泥颗粒和污泥悬浮层),以保证反应器中污泥不致流失,同时保证污泥床中污泥的浓度。沉淀区的另一个作用是,可以通过合理调整沉淀区的水位高度来保证整个反应器集气室的有效空间高度,防止集气空间被破坏。
(4)三相分离器
三相分离器的主要作用是将气体(反应过程中产生的沼气)、固体(反应器中的污泥)和液位(被处理的污水)等三相加以分离,将沼气引入集气室,将处理水引入出水区,将固体颗粒导入反应区。它由气体收集器和折流档板等组成。三相分离器是UASB厌氧反应器的主要特点之一,它的合理设计是确保UASB正常运行的关键技术。
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