升流式厌氧污泥床反应器(Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket,简称 UASB)是一种处理污水的厌氧生物方法,以下将从其结构、原理、特点、应用等方面进行详细介绍:
结构组成
进水配水系统:设在反应器底部,主要功能是将废水均匀地分配到整个反应器的底部,同时具有一定的水力搅拌作用,是保证 UASB 反应器高效运行的关键之一。
反应区:是生化反应发生的主要场所,分为污泥床和污泥悬浮区。污泥床位于反应器底部,集中了大部分高活性的颗粒污泥,污泥浓度一般为 40-80g/L,对有机物的降解量占到整个反应器全部降解量的 70%-90%。污泥悬浮层位于污泥床上部,由高度絮凝的污泥组成,污泥浓度通常为 15-30g/L,担负着整个 UASB 反应器有机物降解量的 10%-30%。
三相分离器:一般设置在沉淀区的下部,有时也可设置在反应器的顶部,由沉淀区、回流缝和气室组成。主要作用是将气体(沼气)、固体(污泥)和液体(废水)三相加以分离,保证沼气引入集气室,处理出水引入出水区,固体颗粒导入反应区。升流式厌氧污泥床反应器故障排除
出水系统:主要作用是将经过沉淀区后的出水均匀收集,并排出反应器。
气室:也称集气罩,是三相分离器的组成部分,用于收集厌氧反应产生的沼气。
浮渣收集系统:主要功能是清除沉淀区液面和气室液面的浮渣。
排泥系统:主要功能是均匀地排除反应器内的剩余污泥。
工作原理:废水由反应器底部进入,向上流动通过反应器,大部分有机物在污泥床中经厌氧发酵转化为气体。所产气体的搅动使污泥床上部形成一个污泥悬浮层。产生的沼气通过气体分离器导出并回收利用,分离出的污泥回流至厌氧反应区,处理后的废水则从沉淀区上部的出水系统排出。
技术特点
高效性:能在反应器内形成沉降性能良好、活性高的颗粒污泥,污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度达 50gVSS/L 以上,可实现对有机物的高效降解,具有很高的容积负荷,对一般的高浓度有机污水,当水温在 30°C 左右时,负荷可达 10-30kgCOD/(m³・d)。
经济性:无需设置填料和搅拌设备,节省了费用,提高了容积利用率,上升水流和沼气产生的上升气流起到搅拌作用;同时,厌氧处理能够产沼气,可实现能源回收利用,处理成本相对好氧处理要低。
适应性强:不仅适合于处理高、中浓度的有机工业废水,也适合于处理低浓度的城市污水;能适应负荷冲击和温度与 pH 值的变化。
结构紧凑:集生物反应和沉淀分离于一体,构造简单,操作运行方便。
应用领域
工业废水处理:广泛应用于食品加工、酿造、造纸、制药、化工等行业的高浓度有机废水处理,可有效去除废水中的有机物,降低化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD),同时产生沼气作为能源回收利用。
城市污水处理:对于低浓度的城市污水,UASB 反应器也能发挥较好的处理效果,可作为城市污水处理厂的预处理单元,提高后续处理工艺的效率和稳定性。
农村生活污水处理:在农村地区,UASB 反应器可用于处理生活污水,具有占地面积小、运行成本低、管理方便等优点,能够实现污水的就地处理和资源化利用。
运行管理要点升流式厌氧污泥床反应器故障排除
颗粒污泥培养:是 UASB 反应器启动的关键,一般需要 1-3 个月,可分为启动期、颗粒污泥形成期、颗粒污泥成熟期三个阶段。在培养过程中,要控制好进水水质、水量、有机负荷、温度、pH 值等条件。
进水水质控制:避免有毒有害物质进入反应器,控制进水的 COD、BOD、悬浮物(SS)、酸碱度(pH)等指标在合适范围内,同时要注意进水的营养均衡,满足微生物生长的需求。