荷兰大学的 Lettinga 等在1974~1988年开发研制的升流式厌氧污泥床反应器( upflow anaerobil shudge blanket reactor , UAS 一,简化处理装置的一种方法,系统中不含惰性介质,在反应器的底部是浓度很高的具有良好沉淀和凝聚性能的污泥形成的污泥床,污水从反应器下部进入污泥床,并与污泥床内的污泥混合,污泥中的微生物分解了污水中的有机物,将其转化为沼气,在反应器本身产生的沼气搅动下,反应器上部的污泥处于悬浮状态,在反应器上部设有固、气、液三相分离器。固、液混合液进入沉淀区后,污水中的污泥发生絮凝,颗粒逐渐增大,并在重力作用下下沉返回到厌氧反应区,使厌氧反应区积累起大量的污泥,处理后的水及生成的沼气从反应器上部放出。 UASB 的基本特征是不用吸附载体,就能形成沉降性能良好的粒状污泥,保持反应器内高浓度的微生物,因而可以承受较高的 COD 负荷,其负荷可高达30~50kgCOD/(m3.d)以上, COD 去除率可达90%以上。而好氧生物处理中,效果最好的好氧纯生物流化床、深井曝气等工艺 COD 负荷也只有10kgCOD/(m3.d)左右, COD 去除率为70%~80%。与其他厌氧生物反应器相比, UASB 的特点如下所述。
(1)构造简单巧妙
沉淀区设在反应器的顶部,废水由反应器底部进入,向上流过污泥床区与大量的厌氧细菌接触,废水中的有机物被厌氧菌分解成沼气(主要成分为CH4和CO2),废水在升流的过程中夹带着沼气和厌氧菌固体物。沼气在气室被分离去掉,并通过导管不断排出,可作为生物能收集利用。废水和厌氧菌固体物在沉淀区进行固液分离,处理过的净化水由反应器顶都排走,废水完成了处理的全过程。沉淀区的大部分污泥可返回污床区,使反应器内可保持足够的生物量。由此可知,整个设备是集生物反应与沉淀于一体反应器内不设机械搅拌,不装填料,构造较为简单,运行管理方便。
(2)反应器内可培养出厌氧颗粒污泥
UASB 反应器在处理大多数有机废水时,只要操作方法正确,一般均可在反应器内培养出厌氧颗粒污泥,厌氧颗粒污泥的特性是有很高的去除有机物活性,相对密度比絮体污泥大,具有良好的沉淀性能,使反应器内可维持很高的生物量。
(3)实现了污泥泥龄与水力停留时间的分离
由于在反应器内能维持很高的生物量,污泥泥龄( SRT )很长,废水在反应器内的水力停留时间( HRT )较短,使 SRT 大于 HRT ,因而反应器具有很高的容积负荷率和很好的运行稳定性,这是现代(第二代)厌氧反应器优于传统(第一代)厌氧反应器的最大区别。
(4) UASB 反应器对各类废水有很大的适应性
UASB 反应器不仅可以处理高浓度有机废水,如酒精、糖蜜、柠檬酸等生产废水,也可处理中等浓度的有机废水,如啤酒、景宰、软饮料等生产废水,并且可处理低浓度有机废水,如生活污水、城市污水等。 UASB 反应器可在高温(55℃左右)和中温(35℃左右)下运行,并可在低温(20℃左右)下稳定运行。除了含有有害有毒物质的有机废水外, UASB 反应器几乎可适应不同行业排出的各类有机废水。
(5)能耗低、产泥量少
由于 UASB 反应器不需要供氧,不需要搅拌,不需要加温,在实现高效能的同时,达到了低能耗,并可提供大量的生物能沼气,因此, UASB 反应器是一种产能型的废水处理设备。由于 SRT 很长,不仅产生的污泥是稳定的,而且产泥量很少,从而降低了污泥处理费用。
(6)不能去除废水中的氮和磷
UASB 反应器与其他厌氧处理设备一样,其不足之处是不能去除废水中的氮和磷。这是因厌氧生化反应的本质决定的。在处理高、中等浓度废水时,采用厌氧﹣好氧串联工艺,即用 UASB 反应器去除废水中大部分含碳有机物作为预处理,而用好氧处理设备去除残余的节省基建投资,降低运行成本。因而,有着很好的经济效益和环境效益。
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