升流式厭氧污泥床

1、升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的系列化和設(shè)備化研究反應(yīng)器的系列化和設(shè)備化研究一、概述一、概述對(duì)各種厭氧工藝的應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在世界范圍(不包括中國)內(nèi)到99年共統(tǒng)計(jì)了1303個(gè)采用了不同類型的反應(yīng)器(見圖1a)。其中有近800座采用UASB反應(yīng)器，占全部項(xiàng)目的59%。UASB反應(yīng)器最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單便于放大、運(yùn)行管理簡單。EGSB目前雖然僅占厭氧工藝應(yīng)用總數(shù)的11%左右，但是考慮到其是近年來剛剛開發(fā)的工藝，其占據(jù)市場

2、的速度非?？欤谛陆▍捬跆幚硌b置中占有很大的比例。而在我國采用各種厭氧處理技術(shù)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到99年共有219個(gè)項(xiàng)目采用不同類型的厭氧反應(yīng)器(見圖1b)。其中采用UASB反應(yīng)器的有120座以上，占全部項(xiàng)目的58%，基本與國外應(yīng)用情況相類似。國際上荷蘭的PAQUES、美國的BIOTHANE和比利時(shí)的BIOTIM公司是世界上主要三個(gè)UASB技術(shù)的廠家。僅這三家公司占國際市場份額的74%，這三家公司的技術(shù)主要是采用UASB技術(shù)，這反映了UAS

3、B技術(shù)除其技術(shù)本身的特點(diǎn)之外，其市場化的水平也是比較高的。這與UASB技術(shù)本身的特點(diǎn)有關(guān)，如UASB的反應(yīng)器、三相分離器和顆粒污泥等等都是專有技術(shù)，技術(shù)含量較高。這使得厭氧UASB工藝在歐洲迅速得到了推廣和普及，目前已向美國和世界其他地區(qū)輻射。二、二、UASB反應(yīng)器反應(yīng)器1、UASB反應(yīng)器的原理反應(yīng)器的原理升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器是由Lettinga在七十年代開發(fā)的。圖2是UASB反應(yīng)器及其設(shè)備的示意圖。廢水被盡可能均勻的引入

4、到UASB反應(yīng)器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水與污泥顆粒的接觸過程，反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣引起了內(nèi)部的循環(huán)。附著和沒有附著在污泥上的沼氣向反應(yīng)器頂部上升，碰擊到三相分離器氣體發(fā)射板，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，氣體被收集到反應(yīng)器頂部的三相分離器的集氣室。一些污泥顆粒會(huì)經(jīng)過分離器縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)。UASB反應(yīng)器包括以下幾個(gè)部分：進(jìn)水和配水系統(tǒng)、反應(yīng)器的池體和三進(jìn)水和配水

5、系統(tǒng)、反應(yīng)器的池體和三相分離器相分離器(圖2)。如果考慮整個(gè)厭氧系統(tǒng)還應(yīng)該包括沼氣收集和利用系統(tǒng)。在UASB反應(yīng)器中最重要的設(shè)備是三相分離器，這一設(shè)備安裝在反應(yīng)器的頂部并將反應(yīng)器分為下部的反應(yīng)區(qū)和上部的沉淀區(qū)。2、反應(yīng)器的池體幾何形狀、反應(yīng)器的池體幾何形狀第一個(gè)生產(chǎn)性的UASB反應(yīng)器(200m3)和在圣保羅CETESB處理生活污水的中試廠(120m3)具有特殊的形狀，即上部的(沉淀池的)截面積大于下部反應(yīng)區(qū)的截面積(圖3a)。較大表面積

6、的沉淀器的水力負(fù)荷較低，有利于保持反應(yīng)器內(nèi)的污泥，對(duì)于低濃度污水尤為重要。但是對(duì)于高濃度污水，有機(jī)負(fù)荷比水力負(fù)荷更重要，因此沉淀池截面沒有必要設(shè)計(jì)為較大的表面積(圖3b)。但是實(shí)際上不論是在建的或已投入運(yùn)轉(zhuǎn)的大部分生產(chǎn)規(guī)模的UASB反應(yīng)器，在反應(yīng)器的反應(yīng)和沉淀部分是等面積的(圖3c所示)。建筑直壁的反應(yīng)器比斜壁的具有較大(或較小)沉淀池的反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上更加有利。因此，以下僅討論直壁的UASB反應(yīng)器。慮結(jié)構(gòu)的通用性和簡單性，在此基礎(chǔ)上形成

7、的系列化才推廣的價(jià)值。池體的標(biāo)準(zhǔn)化主要是根據(jù)三相分離器的尺寸進(jìn)行布置的，筆者采用的三相分離器的平面尺寸是25m。根據(jù)這一形式布置池體有以下幾種方式(圖4)。圖4中(a)為整個(gè)池表面均采用三相分離器的形式，而圖4b是池頂?shù)囊徊糠植捎贸伢w本身結(jié)構(gòu)構(gòu)成氣室。這樣可以節(jié)省一部分三相分離器的投資。標(biāo)準(zhǔn)化可以分為單池單個(gè)分離器和兩個(gè)并列分離器，大型結(jié)構(gòu)可采用雙池公用壁的形式。很明顯如果需要也可以構(gòu)成雙池每池兩組分離器的形式。由于三相分離器的尺寸原因

8、，池子的寬度一般以5m為模數(shù)，長度方向以2m為模數(shù)。原則上如果采用管道或渠道布水，池子的長度是不受限制。如前所述由于反應(yīng)器的長寬比的范圍涉及到池子的經(jīng)濟(jì)性，所以在上述范圍內(nèi)選擇要結(jié)合池子組數(shù)考慮適當(dāng)?shù)拈L寬比。UASB反應(yīng)器由于其反應(yīng)過程和反應(yīng)產(chǎn)物均有一定的腐蝕性，其對(duì)于材料防腐性能有特殊的要求。采用柔性搪瓷預(yù)制鋼板或Lipp不銹鋼復(fù)合鋼板的防腐形式，能阻止筒體腐蝕。特殊防腐涂層的開發(fā)，解決了鋼制反應(yīng)器腐蝕問題。同時(shí)此項(xiàng)技術(shù)由于整體設(shè)計(jì)合

9、理的罐體結(jié)構(gòu)材料用量大大減少，降低了造價(jià)。并將UASB工藝技術(shù)設(shè)備化，將技術(shù)融于設(shè)備中，形成技術(shù)含量高的一體化設(shè)備。a)拼裝制罐技術(shù)拼裝制罐技術(shù)拼裝技術(shù)采用高新技術(shù)制成的罐體材料，以快速低耗的現(xiàn)場拼裝方式最終成型，組成成套化的單元反應(yīng)器設(shè)備，使污水處理設(shè)備的全套裝置達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、配制合理、性能優(yōu)良、耐腐性好、維修便利、外表美觀的效果。罐體材料將根據(jù)不同反應(yīng)器采用軟性搪瓷或其他防腐形式預(yù)制鋼板。預(yù)制的鋼板采用以栓接方式拼裝，栓接處加特制密

10、封材料防漏(見圖6a)，此種預(yù)制鋼板形成的保護(hù)層不僅能阻止罐體腐蝕，而且具有抗酸堿的功能。b)Lipp技術(shù)技術(shù)Lipp罐制作時(shí)薄鋼板通過一臺(tái)成型機(jī)和一臺(tái)咬合機(jī)，在成型機(jī)上薄鋼板上部被折成h形而下部被折成n形，在咬合機(jī)上薄鋼板上部與上一層薄鋼板的下部被咬合在一起的成型過程和截面形狀(如圖6b)。廢水處理中被處理廢水具有腐蝕性(如酸堿廢水)的廢水，或處理工藝過程中產(chǎn)生腐蝕性(如厭氧處理)的情況，采用鍍鋅板無法像搪瓷鋼板一樣法滿足罐體材料具有