UASB厌氧处理工艺的现状与发展

UASB厌氧处理工艺的现状与发展谢海宁刘秀摘要:本文介绍了UASB反应器工作原理、特点、最新开发和应用研究进展,指出了近期UASB反应器的研究重点。关键词:UASB;厌氧处理工艺中图分类号:F123.16文献标识码:A文章编号:CN43-1027/F(2007)3-189-02作者:上海师范大学环境工程系;上海,200234上流式厌氧污泥床(UpFlowAnaerobicSludgeBlanket,简称UASB)反应器是荷兰Wageningen农业大学的Lettinga等人于1973-1977年间研制成功的。目前,在欧洲的UASB工艺已普遍形成了颗粒污泥,这使得厌氧UASB工艺在欧洲迅速得到了推广和普及。我国于1981年开始了UASB反应器的研究工作,该技术在我国已得到了实际的推广应用。UASB反应器是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器,该技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一。11UASB反应器的基本构造和原理(1)UASB反应器的构成图1是UASB反应器的示意图。UASB反应器的主体部分主要分为两个区域,即反应区和三相分离区。其中反应区为UASB反应器的工作主体。图1UASB反应器工作原理示意图(2)UASB反应器的工作原理在UASB反应器的反应区下部,是由沉淀性能良好的污泥(通常是颗粒污泥)形成的厌氧污泥床,污泥浓度可达到50～100g/l或更高。废水由反应器底部进入反应区,由于水的向上流动和产生的大量气体上升形成良好的自然搅拌作用,并使一部分污泥在反应区的上方形成相对稀薄的污泥悬浮区,悬浮区污泥浓度一般在5～40g/l范围内。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,污泥在此沉降,由斜面返回反应区,澄清后的处理水溢流排出。21UASB反应器的工艺特点UASB反应器运行的3个重要的前提是:①反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥;②出产气和进水的均匀分布所形成的良好的搅拌作用;③设计合理的三相分离器,能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内。(1)利用微生物细胞固定化技术-污泥颗粒化UASB反应器利用微生物细胞固定化技术-污泥颗粒化实现了水力停留时间和污泥停留时间的分离,从而延长了污泥泥龄,保持了高浓度的污泥。颗粒厌氧污泥具有良好的沉降性能和高比产甲烷活性,且相对密度比人工载体小,靠产生的气体来实现污泥与基质的充分接触,节省了搅拌和回流污泥的设备和能耗;也无需附设沉淀分离装置。同时反应器内不需投加填料和载体,提高了容积利用率。(2)由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用在UASB反应器中,由产气和进水形成的上升液流和上窜气泡对反应区内的污泥颗粒产生重要的分级作用。这种作用不仅影响污泥颗粒化进程,同时还对形成的颗粒污泥的质量有很大的影响。同时这种搅拌作用实现了污泥与基质的充分接触。(3)设计合理的三相分离器的应用三相分离器是UASB反应器中最重要的设备。三相分离器的应用省却了辅助脱气装置,能收集从反应区产生的沼气,同时使分离器上的悬浮物沉淀下来,使沉淀性能良好的污泥能保留在反应器内。31影响UASB反应器性能的主要因素(1)温度厌氧废水处理也分为低温、中温和高温三类,其温度范围与相应的微生物生长范围相对应。迄今大多数厌氧废水处理系统在中温范围运行,以30℃～40℃最为常见,其最佳处理温度在35℃～40℃。高温工艺多在50℃～60℃间运行。低温厌氧工艺污泥活力明显低于中温和高温,其反应器负荷也相对较低,但对于某些温度较低的废水,低温工艺也是可供选择的方案。(2)pH值981综合/pH值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一。厌氧处理中,水解菌与产酸菌对pH有较大范围的适应性,但对pH敏感的甲烷菌适宜的生长pH为6.5～7.8,这也是通常情况下厌氧处理所应控制的pH值。(3)营养物与微量元素厌氧废水处理过程由细菌完成,因此应维持良好的细菌的生长环境,保证细菌有足够的合成自身细胞物质的化合物。依据组成细胞的化学成分,其中主要包括营养物氮、磷、钾和硫以及钙、镁、铁等其他的生长必须的少量的或微量的元素。(4)碱度和挥发酸浓度传统理论认为要保证颗粒污泥的形成,反应器内碱度应维持在1000～5000mgCaCO3/l的范围内,如果反应器内的碱度小于1000mgCaCO3/l时,会导致其PH值下降;唐一等人在其研究中已经证实,保证UASB反应器内的污泥颗粒化的最低碱度是750mgCaCO3/l。在UASB反应器中,挥发酸的安全浓度控制在2000mg/l(以HAC计)以内,当VFA的浓度小于200mg/l时,一般是最好的。(5)进水中悬浮固体浓度的控制对进水中悬浮固体(SS)浓度的严格控制要求是UASB反应器处理工艺与其他厌氧处理工艺的明显不同之处。一般来说,废水中的SS/COD的比值应