UASB反应器结构与性能的研究_陈坚

生物工程学报7(2):171一179,2901Chi一艺eseJour此alofBiotee入no了09夕UASB反应器结构与性能的研究陈坚伦世仪杨虹杨志军(无锡轻工业学院发降工程系,无锡)借助于刺激响应实验,发现本中试规模(15m3)UASB的布水系统能保证反应器起动佑订3.8m2有一个布水点就可使基质分布均匀;实验验证反应器的床部和层部可分别用两个完全混合流描述,而沉降区则近似于多级串联混合流,并且在床部存在沟流(<12.2%)F和死I人(7.3%V,),层一床之间存在着反向流(3。。%)F;三相分离器的分离功能主要山两个记环流和沉降区的作用来完成,其内部污泥的分布与分离模型相一致,分离效率在实验的有机负荷范围内保持在80%一90%。关扭词UASB反应器,厌氧废水处理;布水系统,流动禅型0O,△O70年代以来,国外开发了上流式厌氧污泥层(简称UASB)反应器,它是废水高速厌氧处理工艺中最典型的一种。它能滞留高浓度活性生物量,同时又不需要污泥沉淀分离、辅助脱气、机械搅拌、回流污泥和流出液的装置和相应的能耗,因而已得到广泛应用“一3,。UASB反应器的特点之一在于它的床-层系统〔们。床部由密度较大和沉降性能优良的活性污泥构成,其污泥浓度可达50一100kgSS加“。位于床部之上的层部主要是由于床部产生的气体上升冲击的结果,其污泥浓度一般小于20kgs乏万m3。UASB的另一个特点是在其顶部设有一个器内分离装置「`’,能高效地分离气(沼气)一固(污泥,即生物量)一液(废水)。通过层部上升的气一固一液在三相分离器作用下,气体通过气室导出,污泥返回悬浮层,而被处理的废水则从反应器顶部溢出。图1为UASB反应器示意图。尽管近10年来国内已有少量UASB装置投入生产,一些单位也曾进行过UASB反应器处理各利`废水的中试研毛乞今;//丁//产,//Z洲//\/尸/\//图xUASB反!以器示意图F19.2UASBreae至orsehemat、e沽I]y1.污泥层5Iudgeblanket2.污泥床Sludgebed3.进水Influent4.出水Efflz一ent5.气体Gas究〔6一吕’,但由于缺乏对反应器结构与性能的研究,大型装置的设计停留在依靠经验数据的水平上。木研究着玉于一种对UASB反应器结构与性能的实验方法的完善,并在15m“UASB反应器中进行了验证,以期为试验型UASB反应器的结构评价、改良和比拟放大提供参断。本文j;一。s。年a月了日仪jJ。DOI:10.13345/j.cjb.1991.02.017对含生物工程学报7卷研究方法(一)布水系统性能图2为实验采用的UASB反应器底部布水系统示意图。本实验分别在起动初期和起动结束后,采用不同数目的进水点,根据示踪试验中的F曲线法’。’,进行了两次布水均匀性的测试。在反应器不同高度测定示踪剂(CI一)浓度的径向分布,得到示踪剂浓度(C)与时间(t)的相关曲线。表1为实验时反应器取样口的设置情况及两次实验时反应器的过程条件。(二)反应器内流体流动挑型1.模型的建立:可以用R:、R:、R:分别代表反应器中的床部、层部和三图2UASB反应吕布水系统示盘图F19.1Theinfluentdistributions了stemoft五eUASBeraetor一进水Influent2.支管BranehPIPe3.总管Influe公tpipe衰1Table1Loeati皿5ofthesample水分布系intsand分布系统实脸取样点设t和过程条件proee3seonditionsininfluentdistributionexperiment进oP厅,d)/欢一妇俩蕊ēó州工ó卜0丫ó3ù月,Jn一,一5油组飞g一刁币)lk一.飞、砂n卜卜el)胡川ù洲U八冲名月从口诵石卜卜场如.盆e刃r刃门」二、厅且a取样点SamP.Points高度Height(mm)擂入深度DePt五(mm)实验次数ExPt.No.进水点InfluentPoints产气量Gasprod.(m3/h)52一556一930016703001100,O200一600RiR20.250.75等犷…::相分离器的沉降区。在反应器稳态运行时,由于污泥的沉降和顶部三相分离器的作用使得床一层之间和分离器一污泥层之间存在着污泥的回流。反应器内部气一液一固的流向及分布如图3a()所示。本中试UASB反应器刚完成启动时,其R:部分的高径比值远小于1.0。由于进水分布均匀,所产生的沼气不但使R:也使R:内的气一液一固三相体系获得较充分的混合。因而可以认为R:及RZ内的流体流态分别接近于全混流。由于沼气泡大量生成上升,可以设想有少量液体被诱导上升而未被菌体充分作用,故在模型中导入沟流F*,F*是相当于未被菌体作用的基质流量。布水点过少、进水流速