UASB反应器可分为两个区域,反应区和气、液、固三相分离区。在反应区下部,是由沉淀性能良好的污泥(颗粒污泥或絮状污泥),形成厌氧污泥床。当废水由反应器底部进入反应器后,由于水的向上流动和产生的大量气体上升形成了良好的自然搅拌作用,并使一部分污泥在反应区的污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层。悬浮液进入分离区后,气体首先进入集气室被分离,含有悬浮液的废水进入分离区的沉降室,由于气体已被分离,在沉降室扰动很小,污泥在此沉降,由斜面返回反应区。
UASB反应器运行的三个重要前提
1、反应器内形成沉淀性能良好的颗粒污泥或絮状污泥。
2、由于产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用。
3、合理的三相分离器使沉淀性能良好污泥能保留在反应区内。
UASB反应器启动运行的四个阶段
对于一个新建的UASB反应器来说,启动过程主要是用未经驯化的絮状污泥对其进行接种,并经过一定时间的启动调试运行,使反应器达到设计负荷并实现有机物的去除效果,通常这一过程会伴随着污泥颗粒化的实现,因此也称为污泥的颗粒化。
由于厌氧微生物,特别是甲烷菌增殖很慢,厌氧反应器的启动需要很长时间。
但是,一旦启动完成,在停止运行后的再次启动可以迅速完成。
UASB反应器调试运行控制工艺参数
1、反应温度(常温)
35±2℃,指反应器内反应液的温度,高出细菌的生长温度的上限,将导致细菌死亡。当温度下降并低于温度范围的下限时,从整体上讲,细菌不会死亡,而只是逐渐停止或减弱代谢活动,菌种处于休眠状态。
2、pH值
pH值是影响厌氧消化过程的重要因素,许多研究结果和实际运行经验表明,厌氧消化需要一个相对稳定的pH值范围,对于以产甲烷为主要目的的厌氧过程来说,ph值范围为6.8~7.8,最佳PH值范围为6.8~7.2。pH值范围是指UASB反应器内反应区的pH,而不是进液的pH。因为废水进入反应器内,生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进液的pH值。对pH值改变最大的影响因素是酸的形成,特别是乙酸的形成。因此含有大量溶解性碳水化合物(如糖、淀粉)等废水进入反应器后pH将迅速降低。而乙酸化的废水进入反应器后pH将上升。对于含大量蛋白质或氨基酸的废水,由于氨的形成,pH会略有上升。对不同的废水可选择不同的进液pH值。
3、出水VFA的浓度与组成
因为VFA的去除程度可以直接反映出反应器运行的状况,在正常情况下,底物由酸化菌转化为VFA,VFA可被甲烷菌转化甲烷,因此甲烷菌活跃时,出水VFA浓度较低,当出水VFA浓度低于3mmol/l(或200mg乙酸/L)时,反应器运行状态最为良好。
4、营养物与微量元素
主要营养物氮、磷、钾和硫等以及其他的生长必须的微量元素。例如(Fe、Ni、Co)应当满足微生物生长的需要。一般N和P的要求大约为COD:N:P=(350~500):5:1,但由于发酵产酸菌的生长速率大大高于甲烷菌,因此较为精确的估算应当是COD:N:P:S=(50/Y):5:1,其中Y为细胞产率,对于发酵产酸菌Y=0.15;对于产甲烷菌Y=0.03,此外,甲烷菌细胞组成中有较高浓度的铁、镍和钴。
5、毒物
毒性化合物应当低于抑制浓度或应给于污泥足够的驯化时间。如:氨氮、无机硫化物、盐类、重金属、非极性有机化合物(挥发性脂肪酸)等,在运行中都要根据监测结果进行判断,及时调整处理。