上升流式厌氧污泥床(UASB)工艺详解.docx

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1、上升流式厌氧污泥床(UASB)工艺目录1 .引言22 .概述22. 1.功能22.2. 历史33. UASB结构44. UASB工作原理45. 应用特点56. UASB内的流态和污泥分布67. 外设沉淀池防止污泥流失78. UASB的设计79. UASB的启动99.2. 污泥的驯化99.3. 启动操作要点910. UASB工艺的优缺点910. 1.UASB的主要优点是：911. 2.主要缺点是：1011.如何判断厌氧颗粒污泥的活性1011.1. 厌氧颗粒污泥的性能可以通过以下七个方面进行判断：1011. 1.1.颜色1011. 1.2.颗粒度1111. 1.3.弹性1111. 1.4.沉降速度

2、1111. 1.5.颗粒度1111. 1.6.VSS/TSS1112. 1.7.厌氧污泥活性1212.2. 其他注意事项1212.结语131 .弓I言厌氧生物处理作为利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水，进水BOD最高浓度可达数万mg/L,也可适用于低浓度有机废水，如城市污水等。厌氧生物处理过程能耗低；有机容积负荷高，一般为510kgCOD/m3-d,最高的可达3050kgeOD/n?d；剩余污泥量少；厌氧菌对营养需求低、耐毒性强、可降解的有机物分子量高；耐冲击负荷能力强；产出的沼

3、气是一种清洁能源。在全社会提倡循环经济，关注工业废弃物实施资源化再生利用的今天，厌氧生物处理显然是能够使污水资源化的优选工艺。近年来，污水厌氧处理工艺发展十分迅速，各种新工艺、新方法不断出现，包括有厌氧接触法、升流式厌氧污泥床、档板式厌氧法、厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和流化床，以及第三代厌氧工艺EGSB和IC厌氧反应器，发展十分迅速。而升流式厌氧污泥床UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed,注：以下简称UASB)工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源一一沼气的一项技术。对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护

4、管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和应用。本文试图就UASB的运行机理和工艺特征以及UASB的设计启动等方面作一简要阐述。2 .概述2.1.功能厌氧生物处理反应器是高浓度有机废水处理的有效工艺，升流式厌氧污泥床(UASB)是厌氧生物处理反应器一种，UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed,简称UASB)由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，其结构、运行操作维护管理相对简单，造价相对较低，技术成熟，受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和应用。厌氧生物处理法适用于高浓度有机废水，进水BOD最高浓度可达数万mg/L也可

5、适用于低浓度有机废水，如城市污水等。对于一般有机废水，当水温在30c时，容积负荷可达1020kg(COD)/(n?d)。目前已广泛用于高浓度有机废水(如工业废水、精细化工、农药、制药、焦化、啤酒、屠宰废水等卜城市污水的处理，COD去除率可达5080%。厌氧生物处理反应器主要有：厌氧接触法、厌氧滤池、上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧流化床、颗粒污泥膨胀床(EGSB)等。UASB反应器是一种运用广泛、设计成熟、高效的厌氧处理装置，据统计，全球及我国在运行的各类厌氧反应器中，UASB厌氧反应器占60%。升流式厌氧污泥床工艺近年来在国内外发展很快，该工艺既节约了能源，基至可回收能量，又解决了环境污染

6、问题，取得了较好的经济效益和社会效益。具有广阔的应用前景。2. 2.历史1971年荷兰瓦格宁根(Wageningen)农业大学拉丁格(Lettinga)教授通过物理结构设计，利用重力场对不同密度物质作用的差异，发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时，发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，即颗粒污泥(granularsludge)o颗粒污泥的出现，不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展，而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。上流式厌氧污泥床反

7、应器(UASB反应器)是荷兰学者Lettinga等人在20世纪70年代初开发的。当时她们在研究上流式厌氧滤池处理土豆加工和甲醇废水时注意到大部分的净化作用和积累得大部分厌氧微生物均在滤池的下部，于是便在滤池底部设置了一个不装填料的空间来积累更多的厌氧微生物量，后来干脆取消了池内的全部填料，并在池顶设置了一个气、固、液三相分离器，一种结构简单、处理效能很高的新型厌氧反应器便诞生了。由于这种反应器结构简单、不用填料、没有悬浮物堵塞等问题，因此一出现便立即引起了广大废水处理工作者的极大兴趣，并被广泛应用于工业废水和生活污水的处理中。UASB反应器在处理各种有机废水时，反应器内一般情况下均能形成厌氧颗

8、粒污泥，而厌氧颗粒污泥不仅具有良好的沉降性能，而且具有较高的产甲烷活性。由于UASB反应器设置有三相分离器，使得反应器内污泥不易流失，所以反应器内能维持很高的污泥浓度，平均浓度可达80gSS/L左右。同时:反应器的SRT（污泥停留时间）很大，HRT（水力停留时间）很小，这使反应器有很高的容积负荷率和运行稳定性。3. UASB结构UASB反应器的构造主要由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统组成。另外，根据不同废水水质，UASB反应器的构造有所不同，主要可分为敞开式和封闭式两种。废水由池底进入反应器，向上流过由絮状或颗粒污泥组成的污泥床，随着废水与污泥相接触发生厌氧反应，产生沼气

9、（主要是甲烷和二氧化碳）引起污泥床扰动，通过反应区经气体分离后的混合液进入沉淀区进行固液分离，澄清后的处理过的水排走，沉淀下来的微生物固体，即厌氧污泥靠重力沉降返回到反应区，集气室收集的沼气由沼气管排出反应器。UASB反应器内不设搅拌装置，上升的水流和产生的沼气可满足搅拌要求，反应器内不需填装填料，构造简单，易于操作运行，便于维护管理。由于UASB反应器设置有三相分离器，使得反应器内污泥不易流失，所以反应器内能维持很高的污泥浓度。同时:反应器的SRT（污泥停留时间）大，HRT（水力停留时间）小，这使反应器有很高的容积负荷率并运行稳定性。4. UASB工作原理UASB由污泥反应区、气液固三相分离

10、器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的

11、污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。基本出要求有：（1）为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能；（2）良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持特定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度；（3）通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。5. 应用特点与好氧处理相比，UASB厌氧处理具有明显的优势：（一）可处理高浓度废水，特别是对一些较难降解的大分子有机物有很好的去

12、除效果，而好氧对此效果不明显；（二）不需要供氧，大大降低运行费用，能耗仅为好氧处理工艺的1015%,且厌氧过程产生可再生能源一一沼气；（三）污泥产生量比好氧过程少520倍，UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为2040gVSS/L；不会产生污泥膨胀，剩余污泥量少，污泥易处理；（四）有机负荷率高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10-20kgCOD/m3d左右；反应器容积和系统占地小，投资少。工程实践证明，当污水COD浓度大于4000mg/L时，厌氧处理就比好氧处理更加经济。（五）无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定

13、程度的搅动；污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；（六）操作简单、运行方便、易于维护管理。主要缺点是：（一）进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/L以下；（二）污泥床内有短流现象，影响处理能力；（三）对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。6. UASB内的流态和污泥分布UASB内的流态相当复杂，反应区内的流态与产气量和反应区高度相关，一般来说，反应区下部污泥层内，由于产气的结果，部分断面通过的气量较多，形成一股上升的气流，带动部分混合液（指污泥与水）作向上运动。与此同时，这股气、水流周围的介质则向下运动，造成逆向混合，这种流态造成水的短流。在远离这股上升气、

14、水流的地方容易形成死角。在这些死角处也具有一定的产气量，形成污泥和水的缓慢而微弱的混合，所以说在污泥层内形成不同程度的混合区，这些混合区的大小与短流程度有关。悬浮层内混合液，由于气体币的运动带动液体以较高速度上升和下降，形成较强的混合。在产气量较少的情况下，有时污泥层与悬浮层有明显的界线，而在产气量较多的情况下，这个界面不明显。有关试验表明，在沉淀区内水流呈推流式，但沉淀区仍然还有死区和混合区。UASB内污泥浓度与设备的有机负荷率有关。是处理制糖废水试验时，UASB内污泥分布与负荷的关系。从图中可看出污泥层污泥浓度比悬浮层污泥浓度高，悬浮层的上下部分污泥浓度差较小，说明接近完全混合型流态，反应

15、区内污泥的颁，当有机负荷很高时污泥层和悬浮层分界不明显。试验表明，污水通过底部0.40.6m的高度，已有90%的有机物被转化。由此可见厌氧污泥具有极高的活性，改变了长期以来认为厌氧处理过程进行缓慢的概念。在厌氧污泥中，积累有大量高活性的厌氧污泥是这种设备具有巨大处理能力的主要原因，而这又归于污泥具有良好的沉淀性能。UASB具有高的容积有机负荷率，其主要原因是设备内，特别是污泥层内保有大量的厌氧污泥。工艺的稳定性和高效性很大程度上取决于生成具有优良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是颗粒状污泥。与此相反，如果反应区内的污泥以松散的絮凝状体存在，往往出现污泥上浮流失，使UASB不能在较高的负荷下稳定运行。根据UASB内污泥形成的形态和达到的COD容积负荷，可以将污泥颗粒化过程大致分为三个运行期:(1)接种启动期：从接种污泥开始到污泥床内的COD容积负荷达到5kgCOD/m3d左右，此运行期污泥沉降性能一般；(2)颗粒