UASB厭氧處理工藝研究進展
上流式厭氧污泥床（Up Flow Anaerobic Sludge Blanketk, 簡稱UASB）反應器是荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學的Lettinga等人于1973-1977年間研制成功的。目前，在歐洲的UASB工藝已普遍形成了顆粒污泥，這使得厭氧USAB工藝在歐洲迅速得到了推廣和普及。我國于1981年開始了UASB反應器的研究工作，該技術在我國已得到了實際的推廣應用。UASB反應器是目前應用最為廣泛的高速厭氧反應器，該技術在國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展成為厭氧處理的主流技術之一。
1.USAB反應器的基本構成和原理
（1）USAB反應器的構成
USAB反應器的主體部分主要分為兩個區(qū)域，即反應區(qū)和三相分離區(qū)。其中反應區(qū)為USAB反應器的工作主體。
（2）USAB反應器的工作原理
在UASB反應器的反應區(qū)下部，是由沉淀性能良好的污泥(通常是顆粒污泥)形成的厭氧污泥床，污泥濃度可達到50-100g/l更高。廢水由反應器底部進入反應區(qū)，由于水的向上流動和產(chǎn)生的大量氣體上升形成良好的自然攪拌作用，并使一部分污泥在反應區(qū)的上方形成相對稀薄的污泥懸浮區(qū)，懸浮區(qū)污泥濃度一般在5-40g/l范圍內(nèi)。懸浮液進入分離區(qū)的沉降室，污泥在此沉降，由斜面返回反應區(qū)，澄清后的處理水溢流排出。
2.USAB反應器的工藝特點
USAB反應器運行的3個重要的前提是：1。反應器內(nèi)形成沉降性能良好 的顆粒污泥或絮狀污泥；2.出產(chǎn)氣和進水的均勻分布所形成的良好的攪拌任用；3.設計合理的三相分離器，能使沉淀性能良好 的污泥保留在反應器內(nèi)。
⑴利用微生物細胞固定化技術-污泥顆粒化
USAB反應器利用微生物細胞固定化技術-污泥顆粒化實現(xiàn)了水力停留時間和污泥停留時間的分享，從而延長了污泥泥齡，保持了高濃度的污泥。顆粒厭氧污泥具有良好 的沉降性能和高比產(chǎn)甲烷活性，且相對密度比人工載體小，靠產(chǎn)生的氣體來實現(xiàn)污泥與基質(zhì)的充分接觸，節(jié)省了攪拌和回流污泥的設備和能耗bn無需附設沉淀分享裝置。同時反應器內(nèi)不需投加填料和載體，提高 了容積利用率。
(2)由產(chǎn)氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌用
在UASB反應器中 ,由產(chǎn)氣和進水形成的上升液流和上竄氣泡對反應區(qū)內(nèi)的污泥顆粒產(chǎn)生重要的分級作用。這種作用不僅影響污泥顆粒化進程 ,同時還對形成的顆粒污泥的質(zhì)量有很大的影響。同時這種攪拌作用實現(xiàn)了污泥與基質(zhì)的充分接觸。
(3)設計合理的三相分離器的應用
三相分離器是UASB反應器中最重要的設備。三相分離器的應用省卻了輔助脫氣裝置 ,能收集從反應區(qū)產(chǎn)生的沼氣 ,同時使分離器上的懸浮物沉淀下來 ,使沉淀性能良好的污泥能保留在反應器內(nèi)。
3.應用研究現(xiàn)狀
(1)啟動技術方面
Lepisto等較早開展此方面的研究。由于顆粒污泥是 UASB的核心 ,顆粒污泥的形成與否直接關系到 UASB反應器運成敗。許多研究集中在厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)上。迄今 ,對顆粒污泥的培養(yǎng)已取得了許多有益的經(jīng)驗。我國吳允等向污泥內(nèi)加入膨潤土和非離子型聚丙烯酰胺 ,處理啤酒生產(chǎn) ,4周內(nèi)形成了穩(wěn)定顆粒污泥床。鄭平等研究了制藥廢水氧處理啟動技術。
(2)廢水處理領域
Lettinga博士和他的同事首先在實驗室進行了容積為 60L的UASB反應器的試驗研究。結果表明 ,該處理裝置的處理效果很好 ,其有機負荷率 COD高達10Kg/(m ·d) ,此后進行了容積為6m3、30m3 及200m3的半生產(chǎn)性試驗研究 ,中溫條件下 ,應用6m3容積的裝置處理甜菜制糖廢水的 COD容積負荷高達36g/（m3*d）;;處理馬鈴薯加工廢水 COD負荷為 15Kg/ (m3*d)以上，COD去除率為70%-90% 。
其后 ,荷蘭、德國、瑞典、比利時和美國的研究者用 UASB反應器進行了土豆加工廢水、蠶豆加工廢水、屠宰廢水、罐頭制品加工廢水、甲醇廢水、乙酸廢水及纖維板廢水的小試或生產(chǎn)性試驗 ,都取得了較好的效果。據(jù)不完全統(tǒng)計 ,至 1990年 ,世界各地已有205個生產(chǎn)規(guī)模的UASB系統(tǒng)投入運行 ,到 1993年 ,這個字已增加到400多。至今 ,在歐洲的UASB工藝已普遍形成了顆粒污泥。
UASB工藝在我國的應用從 80 年代發(fā)展至今 ,應用越來越廣泛。從80年代末的處理酒廠、啤酒廠廢水(用單一 UASB工藝) ,到90末期 ,與其他工藝聯(lián)合使用 ,如 UASB+AF 處理高濃度滌綸廢水、PUASB加壓處理制藥廢水等。同時也已經(jīng)成功應用于城市污水處理和生活污水的處理。
5.UASB工藝的發(fā)展趨勢
雖然UASB工藝在我國的應用已經(jīng)有了較大發(fā)展 ,但與國外水平尚有差距 ,應進一步加強在 UASB反應器及其配套設備的設備化和工程應用上的探索和實踐。同時 ,在以下幾個方面UASB厭氧處理工藝也正在實現(xiàn)新的發(fā)展: ①低溫下 UASB反應器的運行; ②高溫厭氧處理; ③用于處理不積累或不產(chǎn)生新的顆粒污泥的UASB反應器; ④處理含有高濃度毒性物質(zhì)的廢水;低濃度廢水的厭氧處理。厭氧處理系統(tǒng)具有負荷高、投資少、運行費用低、可以回收部分能源等優(yōu)點 ,非常適合我國國情。隨著研究的不斷深入與發(fā)展 ,相信 UASB厭氧處理工藝的應用前景是十分廣闊的。
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