在全社會(huì)提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì),關(guān)注工業(yè)廢棄物實(shí)施資源化再生利用的今天,UASB厭氧反應(yīng)器顯然是能夠使污水資源化的優(yōu)選工藝。近年來,污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速,各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn),包括有厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和流化床,以及第三代厭氧工藝EGSB和IC厭氧反應(yīng)器,發(fā)展十分迅速。
一、UASB厭氧反應(yīng)器
厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性,在毋需提供外源能量的條件下,以被還原有機(jī)物作為受氫體,同時(shí)產(chǎn)生有能源價(jià)值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水,進(jìn)水BOD高濃度可達(dá)數(shù)萬mg/l,也可適用于低濃度有機(jī)廢水,如城市污水等。厭氧 生物處理過程能耗低;有機(jī)容積負(fù)荷高,一般為5-10kgCOD/m3.d,高的可達(dá)30-50kgCOD/m3.d;剩余污泥量少;厭氧菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)需求低、耐毒性強(qiáng)、可降解的有機(jī)物分子量高;耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng);產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源。
1、 UASB的由來
1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農(nóng)業(yè)大學(xué)拉丁格(Lettinga)教授通過物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用重力場(chǎng)對(duì)不同密度物質(zhì)作用的差異,發(fā)明了三相分離器。使活性污泥停留時(shí)間與廢水停留時(shí)間分離,形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的雛型。1974年荷蘭CSM公司在其6m3反應(yīng)器處理甜菜制糖廢水時(shí),發(fā)現(xiàn)了活性污泥自身固定化機(jī)制形成的生物聚體結(jié)構(gòu),即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現(xiàn),不僅促進(jìn)了以UASB為代表的第二代厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用和發(fā)展,而且還為第三代厭氧反應(yīng)器的誕生奠定了基礎(chǔ)。
2、UASB工作原理
UASB厭氧反應(yīng)器由污泥反應(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(jìn)行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)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(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器,沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí),折向反射板的四周,然后穿過水層進(jìn)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(jìn)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沼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。
基本要求有:
(1)為污泥絮凝提供有利的物理、化學(xué)和力學(xué)條件,使厭氧污泥獲得并保持良好的沉淀性能;2)良好的污泥床??尚纬梢环N相當(dāng)穩(wěn) 定 的生物相,保持特定的微生態(tài)環(huán)境,能抵抗較強(qiáng)的擾動(dòng)力,較大的絮體具有良好的沉淀性能,從而提高設(shè)備內(nèi)的污泥濃度;
(3)通過在污泥床設(shè)備內(nèi)設(shè)置一個(gè)沉淀區(qū),使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn)一步絮凝和沉淀,然后回流入污泥床內(nèi)。
3、UASB工藝的優(yōu)缺點(diǎn)
UASB厭氧反應(yīng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是:
(1)、UASB內(nèi)污泥濃度高,平均污泥濃度為20-40gVSS/1;
(2)、有機(jī)負(fù)荷高,水力停留時(shí)間短,采用中溫發(fā)酵時(shí),容積負(fù)荷一般為10kgCOD/m3.d左右;
(3)、無混合攪拌設(shè)備,靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動(dòng),使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài),對(duì)下部的污泥層也有一定程度的攪動(dòng);
(4)、污泥床不填載體,節(jié)省造價(jià)及避免因填料發(fā)生堵賽問題;
(5)、UASB內(nèi)設(shè)三相分離器,通常不設(shè)沉淀池,被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi),通??梢圆辉O(shè)污泥回流設(shè)備。
主要缺點(diǎn)是:
(1)、進(jìn)水中懸浮物需要適當(dāng)控制,不宜過高;
(2)、污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)象,影響處理能力;
(3)、對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感,耐沖擊力稍差。
升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed,注:以下簡(jiǎn)稱UASB)工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn),作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源——沼氣的一項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng),且其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對(duì)簡(jiǎn)單,造價(jià)也相對(duì)較低,技術(shù)已經(jīng)成熟,正日益受到污水處理業(yè)界的重視,得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。
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