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UASB反应器由什么组成?

  上流式厌氧污泥床(UASB)是一种有效处理污水的厌氧生物方法。UASB反应器由什么组成的呢?

  UASB反应器主要由布水系统、三相分离器、出水收集系统、排泥系统组成。

  1、布水系统

  布水系统的合理设计对 UASB 反应器的良好运转是至关重要的,进水系统兼有配水和水力搅拌的功能,为了保证这两个功能的实现,设计时需要满足如下原则:

  (1)确保各单位面积的进水量基本相同,以防止短路或表面负荷不均匀等现象发生;

  (2)尽可能满足水力搅拌需要,保证进水有机物与污泥迅速混合;

  (3)易观察到进水管的堵塞;

  (4)当堵塞被发现后,易被清除。

  目前布水系统的形式一般可以采用一管多孔式布水,一管一孔式布水或枝状布水方式。

  对于压力流采用穿孔管布水(一管多孔或分枝状)

  (1)进水采用重力流(管道及渠道)或压力流,后者需设逆止装置;

  (2)当水力筛缝隙为3mm~5mm时,出水孔大于 15mm,一般在15mm~25mm之间;

  (3)需考虑设液体反冲洗或清堵装置,可以采用停水分池分段反冲,用液体反冲时,压力为1.0kg/cm2~2.0kg/cm2,流量为正常进水量的 3~5 倍;

  采用重力流布水方式(一管一孔):如果进水水位差仅仅比反应器的水位稍高(水位差小于 10cm)会经常发生堵塞现象。因为进水水头不足以消除阻塞。当水箱中的水位(三角堰的底部)与反应器中的水位差大于30cm 时很少发生堵塞现象。

  (1)采用布水器布水时,从布水器到布水口应尽可能少地采用弯头等非直管;

  (2)废水通过布水器进入池内时会吸入空气,直径大于 2.0mm 气泡会以 0.2m/s~0.3m/s 速度上升,在管道垂直段(或顶部)流速应低于这一数值;

  (3)上部管径应大于下部,可适当地避免大的空气泡进入反应器;

  (4)反应器底部较小直径可以产生高的流速,从而产生较强的扰动,使进水与污泥之间充分接触;

  (5)为了增强底部污泥和废水之间的接触,建议进水点距反应器池底保持 150mm~250mm 的距离。

  2、三相分离器

  三相分离器是 UASB 反应器最有特点和最重要的设备,它同时具有收集从下部反应室产生的沼气、沉淀分离器上部的悬浮物、污泥回流三个功能。上述功能均要求三相分离器的设计应能避免沼气气泡上升到沉淀区,如其上升到表面将引起出水混浊,沉淀效率降低,产生沼气损失等不利影响。

  三相分离器的设计应注意以下几点:

  (1)间隙和出水面的截面积比:该面积比会影响到进入沉淀区和保持在污泥相中的絮体的沉降速度;

  (2)分离器相对于出水液面的位置:这个位置确定反应区(下部)和沉淀区(上部) 的比例,在多数 UASB 反应器中内部沉淀区是总体积的 15%~20%;

  (3)三相分离器的倾角:这个角度要使固体可滑回到反应器的反应区,在实际中是在55°~60°之间,这个角度也确定了三相分离器的高度,从而确定了所需的材料;

  (4)分离器下气液界面的面积:它确定了沼气单位界面面积的释放速率,合理的气体释放速率约为 1 m3/(m2·h)~3m3/(m2·h)(低浓度废水达不到这个速率)。速率过低可能形成浮渣层,速率过高会导致在界面上形成气沫层,两者都可能导致堵塞气体释放管。

  3、出水收集系统

  出水装置应设置在 UASB 反应器的顶部,尽可能保证均匀地收集处理过的废水。大部分厌氧反应器的出水堰与传统沉淀池的出水装置相同,即在水平汇水槽内一定距离间隔设三角堰。为保证出水均匀,大部分的 UASB 反应器采用多槽式出水方式,每个槽两侧设有三角堰。当处理的废水中含有蛋白质、脂肪或大量悬浮固体时,出水一般也夹带有大量悬浮固体或漂浮污泥,为了减少出水悬浮固体量,在出水槽前设置挡板,这样可减少出水中悬浮固体数量,有利于提高出水水质。但是设有出水挡板容易形成污渣层,此时可采用浮沫撇除装置,如刮渣机等,因此是否设挡板需根据处理废水的实际情况确定。出水设施经常出现的问题是部分出水槽即使设置浮渣挡板,也会被漂浮的固体堵塞,从而引起出水不均匀,或发生堰不是完全水平的问题,较小的水头会引起相对大的误差。为了消除或最终减少这些问题,应当要求堰上水头不小于 25mm。三角堰的设计要使其可以调整高度。

  4、排泥系统

  厌氧反应器内保持足够的污泥量,是保证反应器高效运行的基础。但经过较长时间的运行后,污泥量过度时,会因污泥沉淀使有效容积缩小而降低处理效率,甚至会因堵塞而影响正常运行,或使出水中夹带大量污泥,影响出水水质,因此必须定期对厌氧反应器进行适量的排泥。UASB 反应器排泥一般采用重力方式排泥,排出量由污泥界面仪控制。反应器的排泥频率根据污泥浓度分布曲线确定。即在反应器全高上设置若干(5 个~6 个)取样管,可以取反应器内的污泥样品,以获得污泥浓度沿深度的分布曲线,并可计算反应器的存泥总量,以确定是否需要排泥。排泥点宜设在污泥区中上部和底部两点。一般在污泥床的底层宜形成浓污泥,浓污泥由于颗粒和小砂粒积累等原因活性变低,因此建议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砂砾;中上部排泥点宜保持在距清水区0.5m~1.5m 的位置,这样既可保证水力运行的畅通,又可使悬浮污泥有沉降的空间。

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