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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(guò)濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn)。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。
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(wàn)mg/l，也可適用于低濃度有機(jī)廢水，如城市污水等。
UASB反應(yīng)器不僅可以出來(lái)高濃度有機(jī)廢水，如酒精、糖蜜、檸檬酸等生產(chǎn)廢水，也可以出來(lái)中等濃度有機(jī)廢水，如啤酒、屠宰、軟飲料等生產(chǎn)廢水，并且可以出來(lái)低濃度有機(jī)廢水，如生活污水、城市污水等。UASB反應(yīng)器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下運(yùn)行，并可在低溫(20攝氏度左右)下穩(wěn)定運(yùn)行。除了含有有毒有害物質(zhì)的有機(jī)廢水外，UASB反應(yīng)器幾乎可適應(yīng)不同行業(yè)排出的各類有機(jī)廢水。
本公司另有IC厭氧反應(yīng)器、EGSB厭氧反應(yīng)器等厭氧污水處理設(shè)備供您選擇，詳情點(diǎn)擊：厭氧污水處理設(shè)備
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1．污泥床
錦繡山河所生產(chǎn)的UASB厭氧反應(yīng)器污泥床位于UASB反應(yīng)器的底部(如圖11-3所示)，具有很高的污泥生物量，污泥濃度(MLSS)一般為10~80g／L，可高達(dá)100~150g／L。污泥以顆粒污泥的形態(tài)存在，活性生物量(或細(xì)菌)占70％~80％以上，生物相組成比較復(fù)雜，主要是桿菌、球菌和絲狀菌等。污泥粒徑在0.5~5mm，具有優(yōu)良的沉降性能，沉降速度為1.2~1.4cm／s，其典型的污泥容積指數(shù)(SVl)為10~20mL/g。
污泥床的容積一般占整個(gè)UASB反應(yīng)器的30％。但它對(duì)有機(jī)物的降解量一般可占整個(gè)反應(yīng)器的70％~90％。污泥床對(duì)有機(jī)物的有效降解，可產(chǎn)生大量沼氣，沼氣氣泡經(jīng)過(guò)積累和合并逐漸形成較大的氣泡，氣泡上逸使整個(gè)污泥床得到良好混合。
2．污泥懸浮層
懸浮污泥層位于污泥床的上部，約占整個(gè)UASB反應(yīng)器的70％，污泥濃度低于污泥床，通常為15~30g／L，由高度絮凝的污泥組成，一般為非顆粒污泥，其沉速小于顆粒污泥，污泥容積指數(shù)一般在30~40mL／g之間，來(lái)自污泥床的上升氣泡可使懸浮污泥層得到良好混合。懸浮污泥層中絮凝污泥的濃度自下而上逐漸減小。它對(duì)有機(jī)物的降解量占整個(gè)UASB反應(yīng)器的10％~30％。
3．沉淀區(qū)
沉淀區(qū)位于UASB反應(yīng)器的頂部，其作用是使水流夾帶的固體顆粒(主要是懸浮污泥層的絮凝污泥)沉淀下來(lái)，并沿沉淀區(qū)底部的斜壁重新回到反應(yīng)區(qū)(包括污泥床和污泥懸浮層)，以保證反應(yīng)器中污泥不致流失。通過(guò)調(diào)整沉淀區(qū)的水位，可調(diào)整反應(yīng)器集氣室的有效空間。
4．三相分離器
三相分離器一般設(shè)在沉淀區(qū)的下部，有時(shí)也設(shè)在反應(yīng)器的頂部，具體視反應(yīng)器的型式而定。三相分離器由氣體收集器和折流擋板組成。它的主要作用是分離氣體(沼氣)、固體(污泥)和液體(廢水)，將沼氣導(dǎo)入集氣室，將處理出水引入出水區(qū)，將固體顆粒返回反應(yīng)區(qū)。三相分離器是UASB反應(yīng)器的主要特點(diǎn)。它相當(dāng)于傳統(tǒng)污水處理工藝中的二沉池，并具有污泥回流的功能。三相分離器的合理設(shè)計(jì)是保旺其正常運(yùn)行的重要條件。
UASB反應(yīng)器的主體是一個(gè)無(wú)填料的設(shè)備，它的構(gòu)造和運(yùn)行具有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn)：
①高濃度高活性的顆粒污泥。這種污泥是在一定條件下。通過(guò)控制反應(yīng)器的水力性狀和有機(jī)污染物負(fù)荷培養(yǎng)而成的。顆粒污泥的好壞直接影響UASB反應(yīng)器的運(yùn)行性能。
②具有集泥、水和氣分離于一體的三相分離器。三相分離器可以自動(dòng)分離泥、水、氣，起到澄清出水、持留污泥、回收沼氣的作用。
③自動(dòng)攪拌。通過(guò)產(chǎn)氣和氣泡上逸，混合液自動(dòng)攪拌，操作管理簡(jiǎn)便。
在UASB反應(yīng)器的運(yùn)行中，廢水以一定的流速自底部進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)的上升流速一般為0.5~1.5m／h，宜控制在0.6~0.9m／h之間。水流依次流經(jīng)污泥床、懸浮污泥層、三相分離器和沉淀區(qū)。進(jìn)水有機(jī)物與污泥床和懸浮污泥層中的微生物充分接觸并被厭氧分解。產(chǎn)生的沼氣上逸，將顆粒污泥托起。由于產(chǎn)生大量氣泡，即使在較低的有機(jī)和水力負(fù)荷下也能看到污泥床明顯的膨脹。隨著產(chǎn)氣量的增加，氣泡上升所致的攪拌作用(在上升過(guò)程中，微小的沼氣氣泡可相互結(jié)合而變成較大的氣泡，將顆粒污泥攜帶主反應(yīng)器的上部。氣泡破裂后，絕大部分顆粒污泥返回到反應(yīng)區(qū))漸趨劇烈，使污泥床呈沸騰和流化狀態(tài)。在氣體攪拌下，沉淀性能較差的絮體污泥被浮選至反應(yīng)器上部，形成懸浮污泥層；沉淀性能良好的顆粒污泥則淀積于反應(yīng)器下部，形成高濃度的污泥床。隨著水流的上升流動(dòng)，氣、水、泥三相混合液(消化液)上升至三相分離器中，氣體遇到反射板或擋板后折向集氣室而被有效分離；污泥和水進(jìn)入上部的靜止沉淀區(qū)，在重力作用下發(fā)生泥水分離。由于三相分離器的作用，UASB反應(yīng)器中的污泥存在一個(gè)沉淀、分離和再絮凝的良好環(huán)境，有利于污泥沉降性能的改善。
指標(biāo) | IC（內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器） | UASB（升流式厭氧污泥床反應(yīng)器） | EGSB（厭氧膨脹床反應(yīng)器） |
初期投資比較（萬(wàn)） | 高 | 低 | 中 |
設(shè)備成熟性 | 較成熟（90年代發(fā)明） | 成熟（70年代發(fā)明） | 較成熟（90年代發(fā)明）國(guó)內(nèi)大多仿IC |
微生物溫度范圍要求℃ | 35±3 | 35±3 | 35±3 |
微生物p H 范圍要求 | 6.8~7.2 | 6.8~7.2 | 6.8~7.2 |
污泥要求 | 顆粒污泥 | 顆?；蛐鯛钗勰?/span> | 顆粒污泥 |
反應(yīng)器脂肪含量要求mg/L | ≤45mg/l | ≤30mg/l | ≤40mg/l |
容積負(fù)荷 | 10～24 | 5～8 | 8～20 |
（kgCOD/m3/d） | |||
長(zhǎng)徑比 | 4～8 | 1～3 | 3～5 |
占地面積 | 較小 | 較大 | 一般 |
廠家推薦設(shè)備材質(zhì) | 碳鋼＋防腐 | 鋼砼 | 碳鋼＋防腐 |
設(shè)備耐久性能 | 較好 | 較好 | 較好 |
施工難度 | 較大 | 一般 | 較大 |
動(dòng)力消耗情況 | 較小 | 較小 | 較小 |
COD去除效率 | 85~90% | 85~90% | 85~90% |
出水溢流堰截面 | 小 | 一般 | 較小 |
毒性抑制(i) 的耐受力 | 強(qiáng) | 一般 | 強(qiáng) |
耐負(fù)荷沖擊 | 強(qiáng) | 較強(qiáng) | 強(qiáng) |
維修維護(hù) | 較復(fù)雜 | 簡(jiǎn)單 | 較復(fù)雜 |
副產(chǎn)品可用性 | 厭氧顆粒污泥沼氣可利用 | 厭氧顆?；蛐鯛钗勰?沼氣可利用 | 厭氧顆粒污泥 沼氣可利用 |
進(jìn)水分布器堵塞 | 不堵塞 | 不易堵塞 | 不堵塞 |
上流速度 | 3~8m/h | 0.5~3m/h | 2~6m/h |
懸浮物（SS）要求 | 較高（要求SS含量低） | 一般 | 較高（要求SS含量低） |
系統(tǒng)總運(yùn)行價(jià)格（元/噸） | 中 | 低 | 高 |
單個(gè)設(shè)備價(jià)格 | 稍高 | 一般 | 稍高 |
污泥是否容易解體 | 更容易 | 容易 | 更容易 |
污泥是否容易購(gòu)買 | 不易購(gòu)買 | 易購(gòu)買 | 不易購(gòu)買 |
污泥估計(jì)價(jià)格 | 1000元/噸 | 400元/噸 | 1000元/噸 |
UASB反應(yīng)器是各種厭氧反應(yīng)器中處理負(fù)荷高的裝置。之所以有如此高的處理能力，是因?yàn)樵诜磻?yīng)器內(nèi)以產(chǎn)甲烷細(xì)菌為主體的厭氧微生物形成了粒徑為l~5mm的顆粒污泥。培育具有良好沉降性能的顆粒污泥，是成功運(yùn)行UASB反應(yīng)器的關(guān)鍵。
1．顆粒污泥的培育過(guò)程
研究表明，UASB反應(yīng)器中顆粒污泥的形成過(guò)程可分為三個(gè)階段：
階段為啟動(dòng)與污泥活性提高階段。在此階段，反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷一般控制在2.0kgCOD／(m3．d)以下，運(yùn)行時(shí)間約需1~1.5個(gè)月。值得注意的是：①初污泥負(fù)荷應(yīng)低于0.1~0.2kgCOD／(kgTS．d)；②在廢水中的各種揮發(fā)性脂肪酸沒充分分解之前，不要增加反應(yīng)器的負(fù)荷；③應(yīng)將反應(yīng)器內(nèi)的環(huán)境條件控制在有利于厭氧微生物(主要是產(chǎn)甲烷細(xì)菌)繁殖的范圍；④投產(chǎn)時(shí)，使反應(yīng)器有效截留重質(zhì)污泥并允許多余(穩(wěn)定性差的)污泥流出反應(yīng)器。
第二階段為顆粒污泥形成階段。在此階段，有機(jī)負(fù)荷一般控制在2.0~5.0kgCOD／(m3．d)。由于有機(jī)負(fù)荷的逐漸提高，粒徑較小和沉降性較差的污泥隨出水流出反應(yīng)器，重質(zhì)污泥則留在反應(yīng)器內(nèi)。由于產(chǎn)氣及其攪拌作用，反應(yīng)器內(nèi)的污泥在重質(zhì)污泥顆粒的表面富集、絮凝并生長(zhǎng)繁殖，終形成粒徑為l~5mm的顆粒污泥。此階段也需l~1.5個(gè)月。
第三階段為污泥床形成階段。在此階段，反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷大于5kgCOD／(m3．d)。隨著有機(jī)負(fù)荷的不斷增加，反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度逐步增大，顆粒污泥床的高度也相應(yīng)增高。
正常運(yùn)行時(shí)，有機(jī)負(fù)荷可逐漸增至30~50kgCOD／(m3·d)或更高。若接種污泥充足，操作控制得當(dāng)，顆粒污泥床的形成約需3~4個(gè)月。
2．顆粒污泥的類型
UASB反應(yīng)器中的污泥有三種不同的存在形態(tài)，即絮凝污泥、無(wú)載體顆粒污泥和以載體為中心的顆粒污泥。絮凝污泥是在反應(yīng)器運(yùn)行中從污泥床洗脫出來(lái)的輕質(zhì)污泥；無(wú)載體顆粒污泥是比重較大的固體顆粒通過(guò)自身絮凝而逐漸形成的顆粒污泥；有載體顆粒污泥是通過(guò)污泥顆粒與廢水中的懸浮粒子或人工投加的無(wú)機(jī)物質(zhì)(如Ca2+、Mg2+和Ba2+)接觸并附著生長(zhǎng)而成的顆粒污泥。顆粒污泥分為三種類型：①球形顆粒污泥。主要由桿菌和絲菌組成，也稱為“桿菌顆粒污泥”，粒徑約l~3mm。②松散球形顆粒污泥。主要由松散互卷的絲菌組成，絲菌附著在惰性粒子表面，也稱為“絲菌顆粒污泥”，粒徑約l~5mm；③緊密球狀顆粒污泥。主要由甲烷八疊球菌組成，粒徑較小，一般為0.1~0.5mm。
3．顆粒污泥的性質(zhì)
顆粒污泥一般呈球形或橢球形，其顏色呈灰黑或褐黑色，肉眼可觀察到顆粒的表面包裹著灰白色的生物膜。顆粒污泥的密度一般為1.0l~1.05g／cm3，粒徑為0.5~3mm(大可達(dá)5mm)，污泥指數(shù)(SVl)為10~20mL／gSS(與顆粒的大小有關(guān))，沉降速度多在5~10mm／s。成熟顆粒污泥的VSS／SS值為70％~80％。顆粒污泥含有碳酸鈣等無(wú)機(jī)鹽晶體以及纖維、砂粒等，還含有多種金屬離子。顆粒污泥中的碳、氫、氮的含量分別為40％~50％、7％和10％左右。
