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UASB反应器的构造详解

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学社博客 发表于 2019-9-9 09:00 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
UASB反应器的基本构造主要由污泥床、污泥悬浮层、沉淀区、三相分离器及进水系统等各功能部分组成。
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) x' s( Z6 @! w9 o1.污泥床
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/ b1 j" l5 r1 K/ p& e" b( |' j% Q6 V; r污泥床位于整个UASB反应器的底部。污泥床内具有很高的污泥生物量,其污泥质量浓度(MLSS)一般为40~80g/L,并可高达100~150g/L。+ R0 O) i8 v# `9 R' `' k! V9 K+ {2tech.cn

$ P+ ]! {0 S  x污泥床中的污泥由活性生物量(或细菌)占70%~80%以上的高度发展的颗粒污泥组成,正常运行的UASB中的颗粒污泥的粒径一般在0.5~5mm之间,具有优良的沉降性能,其沉降速度一般为1.2~1.4cm/s,其典型的污泥容积指数(SVI)为10~20ml/g。
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颗粒污泥中的生物相组成比较复杂,主要杆菌、球菌和丝状菌等。$ P8 m- `; D9 A  F1 H; i7 y2tech.cn
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污泥床的容积一般占整个UASB反应器反应区容积的30%左右,但它对UASB反应器的整体处理效率起着极为重要的作用,其对反应器中有机物的降解量一般可占到整个反应器全部降解量的70%~90%。. l0 l/ `5 q$ D2tech.cn
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污泥床对有机物的如此有效的降解作用,使得在污泥床内产生大量的沼气,微小的沼气气泡经过不断的积累、合并而逐渐形成较大的气泡,并通过其上升作用而使整个污泥床层得到良好的混合。5 F4 L- j4 N5 t0 V6 d2tech.cn
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2.污泥悬浮层
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1 d6 S- e: r' V& @' v污泥悬浮层位于污泥床的上部。它占据整个UASB反应器反应区容积的70%左右,其中的污泥浓度要低于污泥床,通常为15~30g/L,由高度絮凝的污泥组成,一般为非颗粒状污泥,其沉降速度要明显小于颗粒污泥,污泥容积指数一般在30~40ml/g之间,靠来自污泥床中上升的气泡使此层污泥得到良好的混合。这一层污泥担负着整个UASB反应器有机物降解量的10%~30%。污泥悬浮层中絮凝性污泥的浓度呈自下而上逐渐减小的分布状态。
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& [- P% @4 k! a2 G, F: [1 x3.沉淀区2 ]5 G3 \2 R( o) s; G2tech.cn

2 T. i+ Q% I4 @; j- o% X; K沉淀区位于UASB反应器的顶部,其作用是使由于水流的夹带作用而随之上升至出水区的固体颗粒(主要是污泥悬浮层中的絮凝性污泥)在沉淀区沉淀分离,并沿沉淀区底部的斜壁下滑经三相分离器而重新回到反应区内,并同时实现均匀集水。1 [. x* \! V, p" r- H% m2tech.cn
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4.三相分离器: Q/ s: P( c3 w# z& [2tech.cn

9 `1 @8 u( ~/ o" B# n三相分离器一般设在沉淀区的下部,但有时也可将其设在反应器的顶部,其体现所用的反应器型式而定。三相分离器的主要作用是将气体(反应过程中产生的沼气,G)、固体(反应器中的污泥,S)和液体(被处理废水,L)等三相加以分离,将沼气引入集气室,将处理出水引入出水区,将固体颗粒导入反应区。
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它由气体收集室和折流挡板组成。有时,也可将沉淀装置看作三相分离器看作三相分离器的一个组成。具有三相分离器是UASB反应器污水厌氧污水厌氧处理工艺的主要特点之一,它同时具有传统废水生物处理工艺中的二沉淀与污泥回流及气体收集的功能。0 G. d' N$ m4 Z+ _, E9 X& P+ M2tech.cn

  ^+ @0 K, F9 v5 T' M4 ^% o: ?5.布水系统9 t6 R& J7 U) R  ^5 |2tech.cn

" T1 v/ }, }$ H7 x* c7 R0 S布水系统位于UASB反应器的底部,其功能是将废水在UASB反应器的整个过水断面上均匀分布,以利于废水中有机污染均匀、充分地与反应区中的污泥混合接触,最大限度地发挥全部微生物的处理功能,防止反应器出现死区而降低其处理能力。" Q7 {6 J9 h1 W3 ^3 C( x; \2tech.cn
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6.水封箱
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水封箱的功能是根据UASB反应器的出水液位和集气室的布置方式,提供一定的水压,以保证一定的集气空间(高度),确保反应器正常的集气。
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精彩评论4

 楼主| 学社博客 发表于 2019-9-9 09:03 | 显示全部楼层
UASB反应器中的气液固三相分离器

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" m; D) {, m9 Z: T6 ?, |- o为了避免污泥过量流失,在UASB反应器的上部,常设置一种使得含气、固体的混合液予以释气和固体分离的设施,以使出流洁净,污泥得以回入床中,保持床中污泥的高浓度。这种设施称气、液、固三相分离器(简称三相分离器),如下图所示。" {! g( w: J, s, D9 V/ J! L2tech.cn
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气液固三相分离器是UASB反应器的重要组成部分,它对其的正常运行和获得较好的出流起了十分重要的作用。为了具有良好的功能,一般认为应满足一下几点。1 w- y$ C* Q5 U; L2tech.cn

) b# w3 \$ B/ ^1.在水和污泥混合物进入沉淀区之前,必须使其中的气泡予以脱除。为此,在沉淀区外应另设集气区。
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5 [, T: U1 O5 q6 G) M2.沉淀区的设计负荷率不应太大,一般取0.7m3/(m2·h)以内。水流进入沉淀区前,通过孔道的流速应不超过2m/h。
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# p9 u6 M* E3 S5 t6 E7 H3.为了防止污泥在沉淀区内继续产气,应让污泥尽快落入污泥床内,故池壁斜角不宜太大,一般取小于50°。2 q; E% A& F2 E, |3 ~- ]! V2tech.cn
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此外,虽然混合液经过三相分离器后,污泥得到分离回收,但出流中还可能夹带出部分悬浮物。故在反应器之间还应设置沉淀池,以便减少在出流夹带的悬浮物量,而沉淀池截留下来的污泥,必要时还可再回入反应器内。在处理高浓度有机废水流程中,这种沉淀池所需的水力停留时间,一般考虑不小于2h。; |' X) c' C6 H% Q7 v, C+ _2tech.cn
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在反应器外增设沉淀池有如下好处:可加速污泥的积累,缩短反应器的投产期;去除悬浮物,改善出水水质;当偶尔发生污泥大量上浮时,可回收污泥,保持工艺的稳定性;污泥返回反应器作进一步分解,可减少污泥排放量。8 t* ?2 W! B3 I! p1 o/ K1 P2tech.cn

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 楼主| 学社博客 发表于 2019-9-9 09:03 | 显示全部楼层
UASB反应器的排泥系统  
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UASB反应器的设计必须有剩余污泥排放口。一般认为剩余污泥排放口设置在反应器中部为好,也有的反应器将剩余污泥排放口设在反应器底部或在三相分离器下方大约0.5m的地方。UASB污泥床区均匀排泥是使反应器正常工作的重要因素,因为大型反应器一般都不设污泥斗,池底面积又较大,所以不宜集中在两点排泥,否则污泥床区的污泥分布不均匀,在排泥口附近的污泥浓度会大大降低,从而影响该处废水的处理效果,因此必须进行均匀的多点排泥。排泥点设多少合适,尚有待于在实践中总结,建议每10m2设一个排泥口。当采用穿孔管配水系统时,同时把穿孔管兼作排泥管是较为适宜的。专设排泥管管径一般不小于200mm,以防堵塞。为了运行方便,可在反应器高1/2处或三相分离器下0.5m处再设一个排泥设置,沿反应器高度均匀地设5~6个污泥取样口管。& c5 e/ x: c8 W& n. U* J2tech.cn
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 楼主| 学社博客 发表于 2019-9-9 09:05 | 显示全部楼层
UASB反应器的出水系统
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出水的均匀排除对固液分离的影响较大,也是保证反应器均匀稳定运行的关键。UASB反应器的出水槽布置与三相分离器沉淀区设计有关,通常每个单元三相分离器设一个出水槽,常用的两种布置形式,如下图所示。# f* x  {/ M( @" s- z) b$ ]  }8 n2tech.cn

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图(a)出水槽的宽度常采用20cm,深度由计算确定;图(b)所示出水槽的特点是出水槽与三相分离器集气罩成一整体,有助于实现装配化,简化加工和安装过程。2 ~. Z- o7 h6 J1 j2tech.cn
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当UASB反应器为封闭式时,总出气管必须通过一个水封,以防漏气和确保厌氧条件;同时,水封高度对反应器的正常运行也有很大影响,过高会使反应器内压力过大,过低则会出现浮泥堵塞出气管的间题。当处理的废水中含有蛋白质和脂肪或大量悬浮固体时,出水一般也夹带有大量悬浮固体或漂浮污泥,为了减少出水悬浮固体量,在出水槽前设置挡板,这样可减少出水中悬浮固体数量,有利于提高出水水质。
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 楼主| 学社博客 发表于 2019-9-9 09:06 | 显示全部楼层
UASB反应器的沼气收集系统

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消化池顶部的集气罩应有足够的空间,对大型消化池,集气罩的直径应大于4m,集气罩高应大于2m,气体的出气口应高于3m。在集气罩顶部应设排气管和测压管。沼气出气管径应按日平均产气量选定,并用高峰产气量进行校核,最小直径不小于100mm。) {5 J6 P% g8 Z' P- ?' I9 x6 |2tech.cn

7 G& j4 a0 w% S' s在固定盖式消化池中,出气管直接与贮气柜连通,中间绝对不允许连接燃烧用支管。当采用沼气搅拌时,压缩机的吸气管可单独与集气罩连接,如与出气管共用,则在确定出气管管径时必须同时考虑沼气搅拌循环流量。2 K$ w9 ^/ S5 D  I) a6 ]6 u2tech.cn
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确定沼气管道直径时,管内的气流速度最大为8m/s,平均为5m/s左右,管道坡度为0.5%,且坡向气流方向。在最低点应设置凝结水罐,及时排走凝结水,防止堵塞管道。为了减少凝结水量,沼气管采用保温措施。沼气管应采用镀锌钢管或铸铁管。气柜的进出气管道必须设水封罐(或阻火器),以确保安全。水封罐兼有保安和调整气柜压力的作用。
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消化池的气室及沼气管均应在正压下工作,通常压力为200~300mm水柱(H2O=9.80665Pa),不容许出现负压,否则将会严重损坏反应器池体及附属设备。0 h9 r7 {8 Q- N2tech.cn

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