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UASB的設(shè)計

    UASB的工藝設(shè)計主要是計算UASB的容積、產(chǎn)氣量、剩余污泥量、營養(yǎng)需求的平衡量。UASB的池形狀圓形、方形、矩形。污泥床度一般為3-8m，多用鋼筋混凝土建造。當(dāng)污水機(jī)物濃度比較時，需要的沉淀區(qū)與反應(yīng)區(qū)的容積比值小，反應(yīng)區(qū)的積可采用與沉淀區(qū)相同的積和池形。當(dāng)污水機(jī)物濃度時，需要的沉淀積大，為了反應(yīng)區(qū)的一定度，反應(yīng)區(qū)的積不能太大時，則可采用反應(yīng)區(qū)的積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部積大于下部的池形。

    氣液固三相分離器是UASB的重要組成部分，它對污泥床的正常運(yùn)行和獲的水質(zhì)起重要的，因此設(shè)計時應(yīng)給予別的重視。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，三相分離器應(yīng)滿足以下幾特點(diǎn)要求:

    1、混和液進(jìn)入沉淀區(qū)之關(guān)，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)影響沉淀;

    2、沉淀器斜壁角度約可大于45度角;

    3、沉淀區(qū)的表水力負(fù)荷應(yīng)在0.7m3/m2.h以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽縫的流速不大于2m/m2.h;

    4、處于集氣器的液一氣界上的污泥要很地使之浸沒于水中;

    5、應(yīng)防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。

    2、3兩個條件可以通過適當(dāng)選擇沉淀器的深度-積比來加以滿足。

厭氧生物處理的三個階段是怎樣的?
    理論研究認(rèn)為三個階段，即厭氧消化過程分為水解發(fā)酵階段、產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段、產(chǎn)甲烷階段三部分。
    水解發(fā)酵階段和產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段又可合稱為酸性發(fā)酵階段。在這個階段，污水中的復(fù)雜機(jī)物，在酸性腐化菌或產(chǎn)酸菌的下，分解成的機(jī)物，如機(jī)酸，醇類等，以及CO2、NH3和H2S等機(jī)物。由于機(jī)酸的積累，污水的pH值下降到6以下。此后，由于機(jī)酸和含氮化合物的分解，產(chǎn)生碳酸鹽和氨等使酸性減退，pH值回升到6.6～6.8左右。
    ⑴ 水解酸化階段。污水中復(fù)雜的大分子、不溶性的機(jī)物在細(xì)胞外酶的下水解為小分子、溶解性機(jī)物，然后滲入細(xì)胞體內(nèi)，水解產(chǎn)生揮發(fā)性機(jī)酸、醇類及醛類等。
    ⑵ 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。在產(chǎn)氫產(chǎn)酸菌的下，各種機(jī)酸分解轉(zhuǎn)化為乙酸、氫和二氧化碳。
    ⑶ 產(chǎn)甲烷階段。產(chǎn)甲烷菌將乙酸、氫及二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷。

UASB的啟動

1、污泥的馴化

    UASB設(shè)備啟動的難特點(diǎn)是獲得大量沉降性能的厭氧顆粒污泥。加以馴化，一般需要3-6個月，如果靠設(shè)備自身積累，投產(chǎn)期長可長達(dá)1-2年。實(shí)踐表明，投加少量的載體，利于厭氧菌的附著，促進(jìn)初期顆粒污泥的形成;比的絮狀污泥比輕的易于顆粒化;比甲烷活性的厭氧污泥可縮短啟動期。

2、啟動操作要特點(diǎn)

    (1)應(yīng)一次投加足夠量的接種污泥;

    (2)啟動初期從污泥床流出的污泥可以不予回流，以使別輕的和細(xì)碎污泥跟懸浮物連續(xù)地從污泥床排出體外，使較重的活性污泥在床內(nèi)積累，并促進(jìn)其增殖逐步達(dá)到顆粒化;

    (3)啟動開始廢水COD濃度較時，未必就能讓污泥顆?；俣燃涌?

    (4)初污泥負(fù)荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比較合適;

    (5)污水中原來存在的和厭氧分解出來的揮發(fā)酸未能效分解之前，不應(yīng)隨意提機(jī)容積負(fù)荷，這需要跟蹤觀察和水樣化驗(yàn);

    (6)可降解的COD率達(dá)到70-80%左右時，可以逐步增加機(jī)容積負(fù)荷率;

    (7)為促進(jìn)污泥顆粒化，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的小空塔速度不可于1m/d，采用較的表水力負(fù)荷利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開，使小顆粒污泥凝并為大顆粒。

UASB的主要優(yōu)點(diǎn)是:

    1、UASB內(nèi)污泥濃，平均污泥濃度為20-40gVSS/1;

    2、機(jī)負(fù)荷，水力停留時間短，采用中溫發(fā)酵時，容積負(fù)荷一般為10kgCOD/m3.d左右;

    3、混合攪拌設(shè)備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對下部的污泥層也一定程度的攪動;

    4、污泥床不填載體，節(jié)省造及避免因填料發(fā)生堵賽問題;

    5、UASB內(nèi)設(shè)三相分離器，通常不設(shè)沉淀池，被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，通常可以不設(shè)污泥回流設(shè)備。

    UASB工藝近年來在外發(fā)展很快，很寬，在各個行業(yè)都，性規(guī)模不等。實(shí)踐證明，它是污水實(shí)現(xiàn)資源化的一種可行的污水處理工藝，既解決了環(huán)境問題，又能取得較的效益，具廣闊的前景。

    UASB厭氧反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內(nèi)部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒附著的氣體向反應(yīng)器部上升。上升到表的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表，附著和沒附著的氣體被收集到反應(yīng)器部的三相分離器的集氣室。

    UASB厭氧反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等機(jī)物

厭氧微生物主要以下幾種：

    ① 解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌，它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種機(jī)酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

    ② 乙酸化細(xì)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；

    ③ 產(chǎn)甲烷菌，它們將的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 。

厭氧反應(yīng)器“酸化”恢復(fù)措施

1、化學(xué)恢復(fù)法
1）、投加氫氧化物
    投加NaOH、Ca(OH)2等氫氧化物可效提升反應(yīng)器pH，實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)厭氧體系中pH的恢復(fù)。然而投加的氫氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸鹽所消耗，由于缺乏酸堿緩沖能力，厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH會出現(xiàn)大幅震蕩過程，難以保持*穩(wěn)定，不利于耗氫產(chǎn)乙酸菌及產(chǎn)甲烷菌的活性恢復(fù)，部分情況下甚至?xí)?dǎo)致反應(yīng)器崩潰；其次，氫氧化物會消耗產(chǎn)甲烷過程中所需的CO2，破壞產(chǎn)甲烷的進(jìn)行，對產(chǎn)甲烷菌的恢復(fù)不利，因此這種方法目前已不常用。
2）、投加NaHCO3
    UASB厭氧反應(yīng)器，僅從理論角度講，NaHCO3的投加能夠在不干擾微生物敏感的理化平衡的情況下地將pH調(diào)節(jié)到理想狀態(tài)，且不影響CO2的含量，pH的波動相對其他化學(xué)也較?。坏玁aHCO3飽和溶液的pH值僅為8.2，在不考慮NaHCO3隨流失以及與VFA反應(yīng)的消耗量，將容積為800m³反應(yīng)器的pH值從6.0提升到7.0需固體NaHCO3為12t，況且將反應(yīng)器中pH值和VFA都恢復(fù)正常并不是一兩天的事，需要一定的恢復(fù)期，所以可能需要*投加NaHCO3。顯然，這是一個相當(dāng)沉重的負(fù)擔(dān)，雖然試驗(yàn)中較的效果，但在工程實(shí)際中，不宜采用NaHCO3。

2、物理恢復(fù)法
1）、提混合程度
    通過增加反應(yīng)器水力停留時間（HRT），或改進(jìn)反應(yīng)器的設(shè)計，可提厭氧反應(yīng)器混合程度，降“死區(qū)”范圍，進(jìn)而抑制或減少溝流現(xiàn)象。例如，改變ABR導(dǎo)流擋板的角度與安插方向，可促進(jìn)水流在反應(yīng)器底部的均勻分布，大限度地增加反應(yīng)器的混合程度。此種方法通常用于預(yù)防酸化或?qū)λ峄M(jìn)行輔助恢復(fù)。
2）、降進(jìn)水濃度
    通過降進(jìn)水濃度（通常<2000mg/L），進(jìn)而降反應(yīng)器的機(jī)負(fù)荷，是實(shí)現(xiàn)酸化反應(yīng)器恢復(fù)的常用方法。但單獨(dú)采用這種方法的恢復(fù)效果并不明顯，通常要配合堿液投加方法一起。例如，采用降進(jìn)水濃度同時配合加入一定NaHCO3的方法將酸化反應(yīng)器的pH從4.5調(diào)至7.0，9d后UASB的pH從初被酸化時的5.4回升到6.5。
3）、處理回流
    處理回流是厭氧反應(yīng)器進(jìn)水負(fù)荷的條件下，降其進(jìn)水濃度的一種效措施。采用該方法，回流水中產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)生的堿度，可在酸化階段被充分利用，大幅降了反應(yīng)器進(jìn)水堿度的需求。此外，該方法不會引起反應(yīng)器內(nèi)CO2含量的劇烈變化，可以地提升反應(yīng)器pH；由于回流水溫度與反應(yīng)器溫度基本，容易實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器溫度的恒定；回流水溶解氧較，不會對反應(yīng)器內(nèi)厭氧顆粒污泥產(chǎn)生不影響，因而恢復(fù)效果明顯。研究表明：輕度酸化后采用該方法，厭氧反應(yīng)器pH僅需36h，即可恢復(fù)至6.5，因而該方法比較適用于厭氧反應(yīng)器的酸化恢復(fù)。
4）、處理置換
    處理置換是利用儲存的反應(yīng)器一次性置換反應(yīng)器內(nèi)含濃度機(jī)酸的污水。由于反應(yīng)器正常中較的堿度，在換水的同時相當(dāng)于加入大量的堿，因而該方法既不需要額外的投資(加堿的)，也不需要考慮加堿量，是一種較的恢復(fù)辦法。研究顯示，采用該方法僅8d，反應(yīng)器pH就可以從酸化時的5.35回升到6.58，氣體產(chǎn)量上升，中揮發(fā)酸含量恢復(fù)到反應(yīng)器正常運(yùn)行水平。
3、生物恢復(fù)法
1）、加顆粒污泥
    投加新鮮、成熟的顆粒污泥可以快速補(bǔ)充反應(yīng)器中微生物數(shù)量，降負(fù)荷，因而是一種時間短、的酸化恢復(fù)方法。然而，由于缺乏必要的厭氧顆粒物污泥活性保持技術(shù)的，顆粒污泥投加常伴隨昂的成本，因而該方法目前多局限于實(shí)驗(yàn)研究。隨著厭氧顆粒污泥活性快速恢復(fù)及活性激活技術(shù)的逐漸發(fā)展及推廣，該技術(shù)望在實(shí)際工程中得到。
2）、投加關(guān)鍵微生物種群
    UASB厭氧反應(yīng)器，厭氧反應(yīng)器的過渡酸化直接來源于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌法及時降解VFA而導(dǎo)致VFA積累，因而通過采取一定的工程措施，使厭氧消化系統(tǒng)中的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸獲得生長，提VFA轉(zhuǎn)化為乙酸的效率，使后續(xù)的產(chǎn)甲烷菌群獲得更多可直接利用的營養(yǎng)底物，將助于加快厭氧消化鏈反應(yīng)的恢復(fù)。

    僅僅采用降COD的自然恢復(fù)法，酸化反應(yīng)器需要近3個月才能重新正常運(yùn)行，這與重新接種、馴化并培養(yǎng)污泥的時間接近。單獨(dú)采用堿性藥劑投加法很難*實(shí)行，法達(dá)到恢復(fù)酸化的。而采用投加堿液+降COD、間歇稀釋進(jìn)水+加堿、回流稀釋、投加顆粒污泥法和換水法5種恢復(fù)方法結(jié)果表明，這5種方法均能促進(jìn)反應(yīng)器快速恢復(fù)正常，其中投加顆粒污泥法和換水法效果較，其次為回流稀釋法和投加堿液+降COD法。
    pH值是影響厭氧消化過程的重要因素，厭氧消化需要一個相對穩(wěn)定的pH值范圍。如果生長環(huán)境的pH值過，而出現(xiàn)“酸化”現(xiàn)象，產(chǎn)甲烷菌的生長代謝和繁殖就會受到抑制，進(jìn)而對整個厭氧消化過程產(chǎn)生不利影響。因此當(dāng)厭氧反應(yīng)器出現(xiàn)“酸化”現(xiàn)象時，要其產(chǎn)生的原因，并及時采取一定的措施對反應(yīng)器運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，以厭氧消化穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

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