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UASB厭氧反應器的工作原理

UASB厭氧反應器的工作原理


待處理污水首先被引入 UASB厭氧反應器的底部,水流按一定的流速向上流經污泥床、污泥懸浮層至三相分離器及沉淀區,UASB厭氧反應器中的水流呈推流形式,進水與污泥床及污泥懸浮層中的微生物充分混合接觸并進行厭氧分解,并產生大量沼氣,沼氣在上升過程中將污泥顆粒托起,污泥床明顯膨脹,隨著反應器產氣量的不斷增加,由氣泡上升所產生的攪拌作用變得日趨劇烈,從而降低了污泥中夾帶氣泡的阻力,氣體便從污泥床中突發性地逸出,引起污泥床表面呈沸騰和流化狀態。反應器中沉淀性能較差的絮狀污泥在氣體的攪拌作用下,在反應器上部形成污泥懸浮層,沉淀性能良好的顆粒狀污泥則處于反應器的下部形成高濃度的污泥床,隨著水流的上升流動,氣、水、泥三相混合液上升至三相分離器中,氣體遇到反射式檔板后折向集氣室而有效地分離排出;污泥和水進入上部的靜止沉淀區,在重力的作用下泥水分離,污泥回落至污泥層,上清液則排入后續處理設施。


2)UASB厭氧反應器基本構造


UASB厭氧反應器的基本構造主要由:① 污泥床;② 污泥懸浮層;③ 沉淀區;④ 三相分離器等組成。各組成部分的功能特點分別敘述如下:


① 污泥床


污泥床位于整個UASB厭氧反應器的底部,污泥床內具有很高的污泥生物量,其污泥濃度(MLSS)一般為40000-80000mg/L,甚至可達150000mg/L。污泥床中的污泥由活性生物量(或細菌)占70-80%以上的高度發展的顆粒污泥組成,正常運行的UASB中的顆粒污泥的粒徑一般在0.5-5mm,具有優良的沉降性能,其沉降速度一般為1.2-1.4cm/s,其典型的污泥容積指數(SVI)為10-20mg/L。顆粒污泥中的生物相組成比較復雜,主要為桿菌、球菌和粒狀菌等。


污泥床的容積一般占整個UASB厭氧反應器容積的30%左右,但它對UASB厭氧反應器的整體處理效率起著極為重要的作用,它對反應器中有機物的降解量一般可占到整個反應器全部降解量的70-90%。污泥床對有機物的如此有效的降解作用,使得在污泥床內產生大量的沼氣,微小的沼氣氣泡經過不斷的積累、合并而逐漸形成較大的氣泡,并通過其上升的作用而將整個污泥床層得到良好的混合。


② 污泥懸浮層


污泥懸浮層位于污泥床的上部。它占據整個UASB厭氧反應器容積的70%左右,其中的污泥濃度要低于污泥床,通常為15000-30000mg/L,由高度絮凝的污泥組成,一般為非顆粒狀污泥,其沉速明顯小于顆粒污泥的沉速,污泥容積指數一般在30-40mg/L之間,靠來自污泥床中上升的氣泡使此層污泥得到良好的混合。污泥懸浮層中絮凝污泥的濃度呈自下而上逐漸減小的分布狀態。這一層污泥擔負著整個UASB厭氧反應器有機物降解量的10%-30%。


③ 沉淀區


沉淀區位于UASB厭氧反應器的頂部,其作用是使得由于水流的夾帶作用而隨上升水流進入出水區的固體顆粒(主要是污泥懸浮層中的絮凝性污泥)在沉淀區沉淀下來,并沿沉淀區底部的斜壁滑下而重新回到反應區內(包括污泥顆粒和污泥懸浮層),以保證反應器中污泥不致流失,同時保證污泥床中污泥的濃度。沉淀區的另一個作用是,可以通過合理調整沉淀區的水位高度來保證整個反應器集氣室的有效空間高度,防止集氣空間被破壞。


④ 三相分離器


三相分離器的主要作用是將氣體(反應過程中產生的沼氣)、固體(反應器中的污泥)和液位(被處理的污水)等三相加以分離,將沼氣引入集氣室,將處理水引入出水區,將固體顆粒導入反應區。它由氣體收集器和折流檔板等組成。三相分離器是UASB厭氧反應器的主要特點之一,它的合理設計是確保UASB正常運行的關鍵技術


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