UASB工艺系统设计方法探讨_王凯军

UASB工艺系统设计方法探讨王凯军(北京市环境保护科学研究院,北京100037)摘要:本文全面介绍了UASB系统的设计问题。重点介绍了厌氧预处理工艺和UASB反应器的负荷设计原则和设计方法、混凝土结构矩形UASB反应器各个部分尺寸的计算和确定原则。对UASB的进水配水系统和布水方式作了详细介绍。对三相分离器和UASB建筑材料等问题也进行了讨论。关键词:UASB反应器;预处理;配水系统;三相分离器;建筑材料;设计中图分类号:X703,S216.4文献标识码:A文章编号:1000-1166(2002)02-0018-06DesignofUpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB)ReactorSystemWANGKai-jun/(BeijingMunicipalResearchInstituteofEnvironmentalProtection,Beijin100037,China)Abstract:ThepurposeofthispaperistodiscussthedesignproceduresofUASBsystem。Thedesignprincipleandmethodsofpre-treatmentsystemandUASBreactorwereemphasized.ThediscussionfocusedonconcretestructureofUASBreactor,in-cludingdimensioncalculationanddeterminationprinciple.Theinfluentdistributionsystemanddifferentdistributorswereintro-duced.Thethree-phaseseparatorandconstructionmaterialofUASBreactorwerealsodiscussed.KeyWords:UASBreactor;pre-treatment;distributionsystem;three-phaseseparator;constructionmaterial;design1概述厌氧处理已经成功地应用于各种高、中浓度的工业废水处理中。虽然中、高浓度的废水在相当程度上得到了解决,但是当污水中含有抑制性物质时,如含有硫酸盐的味精废水,在处理上仍有一定的难度。厌氧处理领域应用最为广泛的是UASB反应器,所以本文重点讨论UASB反应器的设计方法。它与其它的厌氧处理工艺有一定共同点,例如,流化床和UASB都有三相分离器,而UASB和厌氧滤床对于布水的要求是一致的,所以其结果也可以作为其他反应器设计参考。包含厌氧处理单元的水处理过程一般包括预处理、厌氧处理(包括沼气的收集、处理和利用)、好氧后处理和污泥处理等部分,可以用图1所示的流程表示。2UASB系统设计2.1预处理设施一般预处理系统包括粗格栅、细格栅或水力筛、沉砂池、调节(酸化)池、营养盐和pH调控系统。格栅和沉砂池的目的是去除粗大固体物和无机的可沉固体,这对保护各种类型厌氧反应器的布水管免于堵塞是必需的。当污水中含有砂砾时,例如以薯干为原料的酿酒废水,须特别强调去除砂砾的重要性。不可生物降解的固体在厌氧反应器内积累会图1包含UASB反应器的废水处理工艺流程收稿日期:2001-11-15修回日期:2002-03-26作者简介:王凯军(1960-),男,山东省人,博士,研究员,总工程师,主要从事水污染控制的研究、设计和开发工作。18中国沼气ChinaBiogas2002,20(2)图2UASB反应器中各种流速关系占据大量的池容,反应器池容的不断减少最终将导致系统完全失效。由于厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感,所以适当尺寸的调节池对水质、水量的调节是厌氧反应器稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量,一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。在调节池中设有沉淀池时,容积需扣除沉淀区的体积;根据颗粒化和pH调节的要求,当废水碱度和营养盐(N,P,等)不够需要补充时,可采用计量泵自动投加酸、碱和药剂,通过调节池或机械搅拌中和。酸化池或两相系统能去除和改变抑制厌氧过程的物质、改善生物反应条件和可生化性,因此也是厌氧预处理的主要手段。对于溶解性废水,一般不需考虑酸化作用;对于复杂废水,可在调节池中取得一定程度的酸化,但完全的酸化是没有必要的,甚至是有害的。因为达到完全酸化后,污水pH会下降,需采用投药调整pH值。另有证据表明完全酸化对UASB反应器的颗粒化过程有不利影响。对以下情况考虑酸化或相分离可能是有利的:(1)当采用预酸化可去除或改变对甲烷菌有毒性或抑制性化合物的结构时;(2)当废水存在有较高的Ca2+时,部分酸化可避免颗粒污泥表面产生CaCO3