UASB的原理          

UASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket），也叫上流式厭氧污泥床反應器，主要是利用反應器中的厭氧污泥的新陳代謝功能，對污水中的COD進(jìn)行有效地降解。由于反應器中保有的污泥濃度非常高，有些甚至能夠達到50g/L，因此可以大大提高COD處理負荷，成為現代高效厭氧反應器。

左圖是典型的UASB反應器示意圖。一般來(lái)說(shuō)，污水通過(guò)池底的布水器均勻地在池斷面上分開(kāi)并向上流。污水在通過(guò)污泥床時(shí)和污泥充分混合，污水中的COD在這個(gè)階段被大量的去除。污水通過(guò)污泥床后，挾帶著(zhù)浮渣和沼氣一起往上走，經(jīng)過(guò)氣液固三相分離器，把水、浮渣和沼氣三相分開(kāi)。三相分離后的污水通過(guò)出水管排出，浮渣則回落到污泥床中，沼氣則被集中起來(lái)進(jìn)入沼氣利用系統。

UASB反應器最重要的設備是三相分離器。這一設備安裝在反應器的頂部并將反應器分為下部的消化區和上部的沉淀區。廢水盡可能均勻被引入反應器的底部，通過(guò)污泥床并經(jīng)過(guò)分離器縫隙進(jìn)入沉淀區。

UASB反應器一個(gè)重要的設計參數是水力停留時(shí)間或負荷。一旦所需的停留時(shí)間或負荷確定，反應器的體積可以很容易計算。另一個(gè)設計參數是確定反應器的高度。選擇適當的反應器的高度的原則是運行上的要求和經(jīng)濟上的考慮。土石方工程費用隨著(zhù)反應器的高度(或深度)的增加而增加，但是占地面積則相反會(huì )減少。最經(jīng)濟的UASB反應器的高度(深度)一般是在4-6米之間，并且在大多數情況下這也是系統最優(yōu)的運行范圍。

有兩種基本幾何形狀的UASB反應器：矩形和圓形。園形反應器具有結構較穩定的優(yōu)點(diǎn)，但是建造園形反應器的三相分離器要比矩形或方形反應器的要復雜得多。由于這種原因，小的反應器可以建造成園形的，而大的反應器經(jīng)常建成矩形的或方形的。當建造多個(gè)反應器時(shí)矩形池有其優(yōu)越性，因為不同的單元可以共用池壁。

 

 

UASB的構成

UASB反應器中的三相分離器是UASB反應器最有特點(diǎn)和最重要的裝置。它同時(shí)具有四個(gè)功能：

¨        它能收集從液相逸出的沼氣；

¨        它使得在分離器之上的的懸浮物沉淀下來(lái)；

¨        它幫助保持低的出水TSS濃度；

¨        它在分離器上面容納暫時(shí)高的水力負荷引起的污泥膨脹。

這樣三相分離器起到在分離UASB反應器內存在的三相；沼氣(G)、液相(L)和固體(S)。對于恰當運行的GLS分離器，在消化區形成的沼氣不應該到達沉淀區。如其上升到達表面將引起出水混濁，減少沉淀效率，并且損失了所產(chǎn)生的沼氣和污泥。

為了在UASB反應器底部獲得進(jìn)水均勻的分布，必須采用將進(jìn)水分配到多個(gè)進(jìn)水點(diǎn)的分配裝置（布水器）。

為了保證可以有效的獲得均勻的進(jìn)水分布，布水器的設計必須滿(mǎn)足：

¨        它必須保證每一個(gè)進(jìn)水點(diǎn)的流量與總流量應該分配到該點(diǎn)的流量相同;

¨        最終進(jìn)水管的堵塞必須很容易被觀(guān)察；

¨        當堵塞被發(fā)現后，必須很容易被清除。

適當設計的布水器對于一個(gè)運轉良好的UASB來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。有很多運轉不善的UASB反應器是由于設計不良的布水器所造成的例子。

出水堰應該在UASB反應器的頂部盡可能均勻地收集處理過(guò)的廢水。大部分的UASB反應器設有一種在重力沉淀池的傳統裝置，即水平匯水槽在一定距離間隔設有三角堰。建議出水槽設置浮渣擋板，以截留飄浮的固體。漂浮層中的部分物質(zhì)包含活的厭氧活性污泥，其由于含有未釋放沼氣氣泡而上升到水面。當氣泡在水表面最終釋放后，這些污泥將回到反應器的消化區。

一般來(lái)講隨著(zhù)反應器內污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會(huì )得到改善。但是很明顯污泥床超過(guò)一定高度，系統保持SS能力將耗盡。在達到這個(gè)最大值之后產(chǎn)生的污泥將隨出水一起沖出反應器。因此存在這種過(guò)剩的污泥將引起出水水質(zhì)明顯降低。因此，當反應器內的污泥床達到某一預定最大高度之后建議定期排泥。原則上有兩種污泥排放方法：

2       從所希望的高程直接排放。

2       或采用泵將污泥從反應器的三相分離器的開(kāi)口處泵出。

氣體收集裝置應該首先能夠可靠的取出積累在氣室中產(chǎn)生的沼氣，同時(shí)保持正常的氣液界面。氣體管徑應該足夠大以避免由于氣體中的固體(泡沫)進(jìn)入管道產(chǎn)生的堵塞。

 

UASB的技術(shù)評價(jià)

¨        升流式厭氧污泥床內污泥濃度高,平均污泥濃度20-40gVSS/L；

¨        有機負荷高，水力停留時(shí)間短，中溫發(fā)酵時(shí)容積負荷一般為5-10kgCOD/m³.d左右，最高達15-40 kgCOD/m³.d；

¨        該單元可間歇性運行(最長(cháng)達12-19個(gè)月停止運轉)對厭氧菌不會(huì )有不良影響。同時(shí),只需1-3天便可回復正常操作；

¨        該單元設有三相分離器，一般不另設沉淀池，而讓被沉淀區分離出來(lái)的污泥重新回到污泥床反應區內，也不另設污泥回流設備；

¨        無(wú)混合攪拌設備，靠發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生沼氣上升流動(dòng)使污泥床的污泥處于懸浮狀態(tài)。

¨        具有節能（約為好氧的20%），剩余污泥量少（為活性污泥法的10-20%）的特點(diǎn)；

¨        存在著(zhù)豐富的厭氧及兼性菌群，在適宜的條件下，可降解簡(jiǎn)單有機物，還可將復雜難降解有機物轉化為簡(jiǎn)單有機物，為后續好氧處理單元降降解有機物創(chuàng )造了條件；

¨        進(jìn)水中懸浮物不宜太高，一般控制在1000mg/L以下。懸浮物濃度過(guò)高會(huì )磨損已形成的顆粒污泥，對污泥顆?；焕?，污水中惰性物質(zhì)雖能使污泥密度增加，對沉淀有利，但它沉于污泥層底部，會(huì )減少反應區的有效容積和引起阻塞；更重要的技術(shù)關(guān)鍵是培養出沉淀性能好，活性高的顆?；勰啵ㄓ捎陬w粒污泥受很多因素影響）培養比較困難,在形成顆?；勰嘀斑\行不穩定。

¨        由于反應區下部污泥層內產(chǎn)氣的結果，部分斷面通氣較多，開(kāi)成一股上升氣流，帶動(dòng)部分混合液（水與污泥）作向上運動(dòng)，而其周?chē)慕橘|(zhì)向下運動(dòng)，造成逆向混合，這種流態(tài)形成水的短流，影響處理能力；

¨        污染物的去除率受進(jìn)水濃度和處理水的溫度及水力停留時(shí)間的影響。