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UASB厭氧反應(yīng)器設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理
UASB上升式厭氧污泥床基本構(gòu)造、它有配水系統(tǒng)、污泥反應(yīng)區(qū)、三相分離器、沉淀區(qū)、出水系統(tǒng)、沼氣收集系統(tǒng)組成 . 廢水自底部進(jìn)入、通過(guò)配水系統(tǒng)盡可能均勻的將廢水分布于反應(yīng)器底部、廢水自下而上通過(guò)UASB反應(yīng)器 .
反應(yīng)器底部有一個(gè)高濃度、高活性的污泥床、污水中的大部分有機(jī)污染物在此間經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵降解為甲 烷和二氧化碳 . 廢水從污泥床底部流入、與顆粒污泥混合接觸、污泥中的微生物分解有機(jī)物、同時(shí)產(chǎn)生的微小沼氣氣泡不斷放出 . 微小氣泡上升過(guò)程中、不斷合并、逐漸形成較大的氣泡、部分附著在顆粒污泥上 . 在顆粒污泥層的上部、因水流和氣泡的攪動(dòng)、

二、工藝過(guò)程
廢水首先進(jìn)入反應(yīng)器底部的混合區(qū)、并與來(lái)自泥水下降管的回流液充分混合、然后進(jìn)入顆粒污泥膨脹床區(qū)進(jìn)行生化降解、該區(qū)域COD容積負(fù)荷很高、大部分COD在此處被降解、產(chǎn)生的沼氣由下層三相分離器收集、由于沼氣氣泡形成過(guò)程中對(duì)液體所做的膨脹功產(chǎn)生了氣體提升作用、使得沼氣、污泥和水的混合物沿沼氣提升管上升至反應(yīng)器頂部的氣液分離器、沼氣在此處與泥水相分離并被導(dǎo)出處理系統(tǒng) . 泥水混合物沿著下降管返回至反應(yīng)器底部、與進(jìn)水充分混合后進(jìn)入污泥膨脹床區(qū)、形成所謂的內(nèi)循環(huán) . 經(jīng)顆粒污泥膨脹床區(qū)處理后的污水除一部分參與內(nèi)循環(huán)外、其余污水通過(guò)下層三相分離器、進(jìn)入精處理區(qū)進(jìn)行剩余COD降解與產(chǎn)沼氣過(guò)程、提高和保證了出水水質(zhì) . 由于大部分COD已被降解、所以精處理區(qū)的COD負(fù)荷較低、產(chǎn)氣量也較小 . 該處產(chǎn)生的沼氣由上層三相分離器收集、通過(guò)集氣管進(jìn)入氣液分離器并被導(dǎo)出處理系統(tǒng) . 精處理后的廢水經(jīng)上層三相分離器后、上清液經(jīng)出水區(qū)排出罐外 .
UASB反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部、污水向上通過(guò)包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床 . 厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過(guò)程 . 在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣（主要是甲 烷和二氧化碳）引起了內(nèi)部的循環(huán)、這對(duì)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(méi)有附著的氣體向反應(yīng)器頂部上升 . 上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器的底部、引起附著氣泡的污泥絮體脫氣 . 氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面、附著和沒(méi)有附著的氣體被收集到反應(yīng)器頂部的三相分離器的集氣室 .

構(gòu)造
UASB反應(yīng)器包括以下幾個(gè)部分：進(jìn)水和配水系統(tǒng)、反應(yīng)器的池體和三相分離器 .
在UASB反應(yīng)器中最重要的設(shè)備是三相分離器、這一設(shè)備安 裝在反應(yīng)器的頂部并將反應(yīng)器分為下部的反應(yīng)區(qū)和上部的沉淀區(qū) . 為了在沉淀器中取得對(duì)上升流中污泥絮體/顆粒的滿(mǎn)意的沉淀效果、三相分離器第一個(gè)主要的目的就是盡可能有效地分離從污泥床/層中產(chǎn)生的沼氣、特別是在高負(fù)荷的情況下、在集氣室下面反射板的作用是防止沼氣通過(guò)集氣室之間的縫隙逸出到沉淀室、另外擋板還有利于減少反應(yīng)室內(nèi)高產(chǎn)氣量所造成的液體絮動(dòng) . 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)該是只要污泥層沒(méi)有膨脹到沉淀器、污泥顆�；蛐鯛钗勰嗑湍芑�回到反應(yīng)室(應(yīng)該認(rèn)識(shí)到有時(shí)污泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事 . 相反、存在于沉淀器內(nèi)的膨脹的泥層將網(wǎng)捕分散的污泥顆粒/絮體、同時(shí)它還對(duì)可生物降解的溶解性COD起到一定的去除作用) . 只一方面、存在一定可供污泥層膨脹的自由空間、以防止重的污泥在暫時(shí)性的有機(jī)或水力負(fù)荷沖擊下流失是很重要的 . 水力和有機(jī)(產(chǎn)氣率)負(fù)荷率兩者都會(huì)影響到污泥層以及污泥床的膨脹 . UASB系統(tǒng)原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎(chǔ)上、并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污泥沉淀系統(tǒng)使氣、液、固三相得到分離 . 形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥)是UASB系統(tǒng)良好運(yùn)行的根本點(diǎn) .

附屬設(shè)備
1、剩余沼氣燃燒器
一般不允許將剩余沼氣向空氣中排放、以防污染大氣 . 在確有剩余沼氣無(wú)法利用時(shí)、可安 裝余氣燃燒器將其燒掉 . 燃燒器應(yīng)裝在安 全地區(qū)、并應(yīng)在其前安 裝閥門(mén)和阻火器 . 剩余氣體燃燒器、是—種安 全裝置、要能自動(dòng)點(diǎn)火和自動(dòng)滅火 . 剩余氣體燃燒器和消化池蓋、或貯氣柜之間的距離、一般至少需要15m、并應(yīng)設(shè)置在容易監(jiān)視的開(kāi)闊地 .
2、保溫加熱設(shè)備
厭氧消化像其他生物處理工藝一樣受溫度影響很大、厭氧工藝受溫度影響更加顯著 . 中溫厭氧消化的最優(yōu)溫度范圍從30～35℃、可以計(jì)算在20℃和10℃的消化速率大約分別是30℃下最大值的35%和12% . 所以、加溫和保溫的重要性是不言而喻的 . 如果工廠(chǎng)或附近有可利用的廢熱或者需要從出水中間收效量、則安 裝熱交換器是必要的 .
3、監(jiān)控設(shè)備
為提高厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行可靠性、必須設(shè)置各種類(lèi)型的計(jì)量設(shè)備和儀表、如控制進(jìn)水量、投藥量等計(jì)量設(shè)備和pH計(jì)(酸 度計(jì))、溫度測(cè)量等自動(dòng)化儀表 . 自動(dòng)計(jì)量設(shè)備和儀表是自動(dòng)控制的基礎(chǔ) . 對(duì)UASB反應(yīng)器實(shí)行監(jiān)控的目的主要有兩個(gè)、一個(gè)是了解進(jìn)出水的情況、以便觀(guān)測(cè)進(jìn)水是否滿(mǎn)足工藝設(shè)計(jì)情況;另外一個(gè)目的是為了控制各工藝的運(yùn)行、判斷工藝運(yùn)行是否正常 . 由于UASB反應(yīng)器的特殊性還要增加一些檢測(cè)項(xiàng)目、如揮發(fā)性有機(jī)酸 (VFA)、堿 度和甲 烷等 . 但是、這些設(shè)備屬于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、一些設(shè)備還很難形成在線(xiàn)的測(cè)量和控制 .
分離裝置
三相分離器是UASB反應(yīng)器最有特點(diǎn)和最重要的裝置 . 它同時(shí)具有兩個(gè)功能：
1) 能收集從分離器下的反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣;
2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來(lái) .
三相分離器設(shè)計(jì)要點(diǎn)匯總：
1) 集氣室的隙縫部分的面積應(yīng)該占反應(yīng)器全部面積的15～20%;
2) 在反應(yīng)器高度為5～7m時(shí)、集氣室的高度在1.5～2m;
3) 在集氣室內(nèi)應(yīng)保持氣液界面以釋放和收集氣體、防止浮渣或泡沫層的形成;
4) 在集氣室的上部應(yīng)該設(shè)置消泡噴嘴、當(dāng)處理污水有嚴(yán)重泡沫問(wèn)題時(shí)消泡;
5) 反射板與隙縫之間的遮蓋應(yīng)該在100～200mm以避免上升的氣體進(jìn)入沉淀室;
6) 出氣管的直管應(yīng)該充足以保證從集氣室引出沼氣、特別是有泡沫的情況 .
對(duì)于低濃度污水處理、當(dāng)水力負(fù)荷是限制性設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)、在三相分離器縫隙處保持大的過(guò)流面積、使得最大的上升流速在這一過(guò)水?dāng)嗝嫔媳M可能的低是十分重要的 .