UASB厭氧器（鋼制定型設備）

◆設置目的：

UASB厭氧池容積負荷高、運行成本低（無需供氧設備，耗電?。?，是高濃度有機廢水的有效處理方法，是目前廣泛采用的厭氧反應器，厭氧工藝選用上流式厭氧污泥技術；內(nèi)設三相分離器，有效地使沼氣、污泥和廢水分離；UASB厭氧池具有很高的MLSS濃度，反應池自上而下依次分為污泥床層、懸浮層、澄清層。廢水中的有機污染物在厭氧條件下，經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等。厭氧反應的適宜溫度為35℃左右。

◆設計特點：

UASB厭氧反應器設計為地上式鋼制設備。

1.厭氧處理設備—UASB反應器

2. UASB反應器基本構造

UASB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(qū)；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反應器的底部，污泥床內(nèi)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(fā)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(yōu)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(shù)（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反應器容積的30%左右，但它對UASB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(nèi)產(chǎn)生大量的沼氣，微小的沼氣氣泡經(jīng)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(jù)整個UASB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(shù)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(tài)。這一層污泥擔負著整個UASB反應器有機物降解量的10%-30%。

③ 沉淀區(qū)

沉淀區(qū)位于UASB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(qū)的固體顆粒（主要是污泥懸浮層中的絮凝性污泥）在沉淀區(qū)沉淀下來，并沿沉淀區(qū)底部的斜壁滑下而重新回到反應區(qū)內(nèi)（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(qū)的另一個作用是，可以通過合理調(diào)整沉淀區(qū)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(chǎn)生的沼氣）、固體（反應器中的污泥）和液體（被處理的廢水）等三相加以分離，將沼氣引入集氣室，將處理水引入出水區(qū)，將固體顆粒導入反應區(qū)。它由氣體收集器和折流檔板等組成。三相分離器是UASB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。

3. UASB反應器的工作原理

待處理廢水首先被引入UASB反應器的底部，水流按一定的流速向上流經(jīng)污泥床、污泥懸浮層至三相分離器及沉淀區(qū)，UASB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(chǎn)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(chǎn)氣量的不斷增加，由氣泡上升所產(chǎn)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(fā)性地逸出，引起污泥床表面呈沸騰和流化狀態(tài)。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(qū)，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(xù)處理設施。

4. 有機物厭氧分解生成甲烷的過程

注：⑴ 水解—發(fā)酵（酸化）細菌，它們將復雜的聚合底物水解成各種有機酸、乙醇、糖類、氫和二氧化碳。

⑵、⑶ 乙酸化細菌和同型產(chǎn)乙酸菌，它們將步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳。

⑷、⑸分別為利用H2和CO2的產(chǎn)甲烷菌和分解乙酸的產(chǎn)甲烷菌，它  們將簡單的底物，如乙酸、甲醇和一氧化碳+H2轉(zhuǎn)化為甲烷。

◆設計說明：

厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機物作為受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機廢水，進水COD濃度可達數(shù)萬mg/l，也可適用于低濃度有機廢水，如城市污水、啤酒廢水、淀粉廢水、化工廢水等。

     厭氧生物處理過程能耗低；有機容積負荷高，一般為5－10kgCOD/m3.d，的可達30-50kgCOD/m3.d；剩余污泥量少；厭氧菌對營養(yǎng)需求低、耐毒性強、可降解的有機物分子量高；耐沖擊負荷能力強；產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源。

在全社會提倡循環(huán)經(jīng)濟，關注工業(yè)廢棄物實施資源化再生利用的今天，厭氧生物處理顯然是能夠使污水資源化的優(yōu)選工藝。近年來，污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速，各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn)，包括有厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和流化床，以及第三代厭氧工藝EGSB和IC厭氧反應器，發(fā)展十分迅速。

     而升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注：以下簡稱UASB）工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點，作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源——沼氣的一項技術。對于不同含固量污水的適應性也強，且其結(jié)構、運行操作維護管理相對簡單，造價也相對較低，技術已經(jīng)成熟，正日益受到污水處理業(yè)界的重視，得到廣泛的歡迎和應用。

UASB反應器的基本構造主要包括以下幾部分：污泥床、污泥懸浮層、布水器、三相分離器。

    UASB反應器在運行過程中，廢水通過進水配水系統(tǒng)以一定的流速自反應器的底部進入反應器，水流依次流經(jīng)污泥床、污泥懸浮層至三相分離器。UASB反應器中水流呈推流形式，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，厭氧分解過程中產(chǎn)生的沼氣在上升過程中將污泥顆粒托起，由于大量氣泡的產(chǎn)生，引進污泥床的膨脹，反應器中產(chǎn)生的微小的沼氣泡在上升過程中相互結(jié)合而逐漸變成較大的氣泡，將污泥顆粒向反應器的上部攜帶，最后由于氣泡的破裂，絕大部分污泥顆粒又返回污泥床區(qū)。隨著反應器產(chǎn)氣量的不斷增加，由于氣泡上升所產(chǎn)生和攪拌作用日趨激烈，氣體便從污泥床內(nèi)突發(fā)的逸出，引起污泥床表面呈沸騰和流化狀態(tài)。發(fā)應器中沉淀性能較差的絮體狀污泥則在氣體的攪拌作用下，在反應器上部形成懸浮層；沉降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，氣體遇到擋板后折向集氣室而被有效的分離排出；污泥和水進入上部的沉淀區(qū)，在重力作用下泥水發(fā)生分離。由于三相分離器的作用，使得反應器混合液中的污泥有一個良好的沉淀、分離和再絮凝的環(huán)境，有利于提高污泥的沉降性能。在一定的水力負荷條件下，絕大部分污泥能在反應器中保持很長的停留時間，使反應器中有足夠的污泥量。

UASB的主要優(yōu)點是：

A、A、UASB內(nèi)污泥濃度高，平均污泥濃度為50－60gVSS/1；

B、有機負荷高，水力停留時間短，采用中溫發(fā)酵時，容積負荷一般為6-7kgCOD/m3.d左右； 

C、無混合攪拌設備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對下部的污泥層也有一定程度的攪動；

D、污泥床不填載體，節(jié)省造價及避免因填料發(fā)生堵賽問題；

E、UASB內(nèi)設三相分離器，通常不設沉淀池，被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應區(qū)內(nèi)。

注：本項目因處理量小，在UASB反應器產(chǎn)生的沼氣也不多，故不采取收集使用