污水处理中UASB厌氧反应器的工艺特点与工艺流程

由于厌氧消化过程微生物的不断增长，或进水不可降解悬浮固体的积累，随着反应器内污泥浓度的增加，出水水质会得到改善，但污泥超过一定高度，污泥将随出水一起冲出反应器。因此，当反应器内的污泥达到某一预定最大高度智慧需要排泥。

一般污泥排放应该遵循事先建立的规程，在一定的时间间隔(如每周)排放一定体积的污泥，其等于这一期间所积累的量。

更加可靠的方法是确定污泥浓度分布曲线排泥，原则上有两种污泥排放方法：

①从所希望的高程直接排放；

②采用泵将污泥排出。

污泥排泥的高度是重要的，它应是排出低活性的污泥并将最好的高活性的污泥保留在反应器中。一般在污泥床的底层将形成浓污泥，而在上层是稀的絮状污泥，剩余污泥应该从污泥床的上部排出。在反应器底部的“浓”污泥可能由于积累颗粒和小砂粒活性变低，这时建议偶尔从反应器的底部排泥，这样可以避免或减少在反应器内积累的砂粒。①建议清水区高度0.5~1.5m。②污泥排放可采用定时排泥，周排泥一般为1~2次。③需要设置污泥液面监测仪，可根据污泥面高度确定排泥时间。④剩余污泥排泥点以设在污泥区中上部为宜。⑤对于矩形池排泥应沿池纵向多点排泥。⑥由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂粒，应考虑下部排泥的可能性，这样可以避免或减少在反应器内部积累的砂粒。⑦对一管多孔式水管，可以考虑进水管兼作排泥或放空管。

一般认为排去剩余污泥的位置是反应器的高度处。但是大部设计者推荐把排泥设备安装在靠近反应器的底部，也有人在三相分离器下0.5m处设排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮状体污泥，而不会把颗粒污泥排走。UASB反应器排污泥系统必须同时考虑上、中、下不同位置设排泥设备，应根据生产运行中的具体情况考虑实际排泥的要求而确定在什么位置排泥。

对于一个新建的UASB反应器来说，启动过程主要是用未经驯化的絮状污泥(如污水处理厂的消化污泥)对其进行接种，并经过一定时间的启动调试运行，使反应器达到设计负荷并实现有机物的去除效果，通常这一过程会伴随着污泥颗粒化的实现，因此也称为污泥的颗粒化。由于厌氧微生物，特别是甲烷菌增殖很慢，厌氧反应器的启动需要很长时间。但是，一旦启动完成，在停止运动后的再次启动可以迅速完成。

当没有现成的厌氧污泥或颗粒污泥时，采用最多的是城市污水处理厂的消化污泥。除了消化污泥之外，可用作接种的物料很多，例如牛粪和各类粪肥、下水道污泥等。一些污水沟的污泥和沉淀物或福微生物的河泥也可以被用于接种，甚至好氧活性污泥也可以作为接种污泥，并同样能培养出颗粒污泥。污泥的接种浓度以6~8kgVSS/m3(按反应器总有效容积计算)为宜，至少不低于5kgVSS/m3，接种污泥的填充量应不超过反应器容积的60%。

当采用不是颗粒污泥的接种污泥时，为了培养颗粒污泥或沉降性能好的活性污泥，都存在着一个将絮状污泥和分散的细小污泥从反应器内“洗出”的过程，这是UASB反应器实现颗粒化的先决条件之一。这一过程是一个微生物逐步筛选和进化的过程，控制的关键因素之一是反应器内的水力停留时间或上升流速。经验表明，合适的升流速度的范围应在0.4~1.0m/h之间，如果有必要可以采用出水回流的方式以适当提高反应器内的升流速度。一般来说，在颗粒污泥培养期内随出水而被冲出反应器的污泥时没有必要再将其回流到反应器中区的。

从负荷角度考虑UASB的初次启动和颗粒化过程，可分为三个阶段。

阶段1：即启动的初始阶段，这一阶段是低负荷的阶段[2kgCOD/(m3·d)]。

阶段2：即当反应器负荷上升至2~5kgCOD/(m3·d)的启动阶段。在这阶段污泥的洗出量增大，其中大多为细小的絮状污泥。实际上，这一阶段在反应器里对较重的污泥颗粒和分散的、絮状的污泥进行选择，使这一阶段的末期留下的污泥中开始产生颗粒状污泥或保留沉淀性能良好的污泥。所以在5kgCOD/(m3·d)左右是反应器中以颗粒污泥或絮状污泥为主的一个重要的分界。

阶段3：这一阶段是指反应器负荷超过5kgCOD/(m3·d)。在此时，絮状污泥迅速减少，而颗粒污泥加速形成直到反应器内不再有絮状污泥存在。当反应器负荷大于5kgCOD/(m3·d)，由于颗粒污泥的不断形成，反应器的大部分被颗粒污泥充满时，其最大负荷可以超过20 kgCOD/(m3·d)。当反应器运行在小于5 kgCOD/(m3·d)，系统中虽然可能形成颗粒污泥，但是，反应器的污泥性质由占主导地位的絮状污泥所确定。

UASB反应器的工艺特点UASB反应器的基本特征是不用吸附载体，就能形成沉降性能良好的粒状污泥，保持反应器内高浓度的微生物，因而可以承受较高的COD负荷(可高达30~50kgCOD/(m3·d)以上)，COD去除率可达90%以上。而好氧生物处理中，效果最好的好氧纯生物流化床。深井曝气等工艺COD负荷也只有10kgCOD/(m3·d)左右，COD去除率为70%~80%。与其他厌氧生物反应器相比，UASB的特点如下。

1、构造简单巧妙：

沉淀区设在反应器的顶部，废水由反应器底部进入，向上流过污泥床区与大量的厌氧细菌接触，废水中的有机物被厌氧菌分解成沼气(主要成分为CH4和CO2)，废水在升流的过程中夹带着沼气和厌氧菌固体物。沼气在气室区进行固液分离，处理过的净化水由反应器顶部排走，废水完成了处理的全过程。沉淀区的大部分污泥可返回污泥床区，可使反应器内保持足够的生物量。由此可知，整个上半时集生物反应与沉淀于一体，反应器内不设机械搅拌，不装填料，构造较为简单，运行管理方便。

2、反应器内可培养出厌氧颗粒污泥：

UASB反应器在处理大多数有机废水时，只要操作方法正确，一般均可在反应器内培养出厌氧颗粒污泥，厌氧颗粒污泥的特性是有很高的去除有机物活性，密度比絮体污泥大，具有良好的沉淀性能，时反应器内可维持很高的生物量。

3、实现了污泥泥龄(SRT)与水力停留时间(HRT)的分离：

由于在反应器内能维持很高的生物量，污泥泥龄很长，废水在反应器内的HRT较短，时SRT大于HRT，因而反应器具有很高的容积负荷率和很好的运行稳定性，这是现代厌氧反应器与传统厌氧反应器的最大区别。

4、UASB反应器对各类废水有很大的适应性：

UASB反应器不仅可以出来高浓度有机废水，如酒精、糖蜜、柠檬酸等生产废水，也可以出来中等浓度有机废水，如啤酒、屠宰、软饮料等生产废水，并且可以出来低浓度有机废水，如生活污水、城市污水等。UASB反应器可在高温(55摄氏度)和中温(35摄氏度左右)下运行，并可在低温(20摄氏度左右)下稳定运行。除了含有有毒有害物质的有机废水外，UASB反应器几乎可适应不同行业排出的各类有机废水。

5、能耗低，产泥量少：

由于UASB反应器不需要供氧，不需要搅拌，不需要加温，在实现高效能的同时，达到了低能耗，并可提供大量的生物能沼气，因此，UASB反应器是一种产能型的废水处理设备。由于SRT很长，不仅产生的污泥时稳定的，而且产泥量很少，从而降低了污泥处理费用。

6、不能去除废水中的氮和磷：

UASB反应器与其他厌氧处理设备一样，其不足之处是不能去除废水中的氮和磷。这是由厌氧生化反应的本质决定的。在处理高、中等浓度废水时，采用厌氧-好氧串联工艺，即用UASB反应器去除废水中大部分含碳有机物作为预处理，而采用好氧处理设备去除残余的含碳有机物和氮、磷等物质，这是最佳的废水处理工艺选择，具有很大的节能意义，并可以大大节省基建投资，降低运行成本。因而，有着很好的经济效益和环境效益。

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