UASB反应器的结构设计及运行陈凤丽

Vol.34,No.4Apr.2011第34卷第4期2011年4月HEBEIHUAGONGUASB反应器的结构设计及运行陈凤丽（河北渤海工程设计有限公司，河北石家庄050011）摘要：升流式厌氧污泥床（UASB）广泛应用于工业废水处理中。介绍了UASB反应器的整体及各部结构，对各部分的具体参数、设计方法及启动与运行过程中遇到的问题作了阐述。关键词：UASB反应器；三相分离器；废水处理中图分类号：X703.1文献标识码：B文章编号：1003-5095(2011)04-0075-03DesignandOperationforUpflowAnaerobicSludgeBlanketReactorCHENFeng-li(BohaiEngineeringDesingCo.,Ltd,Shijiazhuang050011,China)Abstract:UpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB)iswidelyusedinindustrialwastewatertreatment.Tointroduceinte-grateandeachsectionstructureofUSABreactoraswellasthedesignparameterandprinciple.Todescribetheproblemsthatoccuratthestart-upandduringtheprocessofrunning.Keywords:UASBreactor；three-phaseseparator;wastewatertreatment厌氧处理已经成功应用于各种高、中浓度的工业废水处理中，采用UASB的厌氧处理技术，是近年来发展较快的技术，也是实现一控双达标的重要技术，具有运行费用低、投资省、效果好、耐冲击负荷、适应pH及温度变化等优点，近年来广泛应用在实际工程中。1UASB结构（图1）图1UASB反应器示意图UASB反应器主要包括反应器的池体、进水配水系统及三相分离器。污水中的有机物在反应区消解为CH4、CO2和H2O等，使水质净化。反应区不设搅拌，采用布水器的均匀布水、布水器出水口高速水流的冲击和上升气泡的扰动使污水与污泥混合，所以，UASB不消耗动力。由于反应区污泥床的污泥浓度很高，所以，UASB净化效果很好。1.1UASB池体池体采用的形式主要有圆形和方型。单个或小反应器采用圆形可以节约造价。从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长、宽比在2∶1以下较为合适。1.2三相分离器三相分离器安装在反应器的顶部，是UASB的核心，包含气封、气室、污泥回流缝和沉淀室。反应器分为下部反应区及上部沉淀区，使水、气、泥发生分离。沼气进入气室再经水封排出，污泥在沉淀室沉淀后回流入反应区以保持反应区较高的生物量，净化水从集水槽排放。三相分离器示意图见图2。收稿日期：2011-02-14作者简介：陈凤丽（1974-），女，助理工程师，主要从事环保及化工工程工作，E-mail:[e-mail]。环保与安全沼气管进水管三相分离器出水堰沼气室气体反射板颗粒污泥层河北化工HebeiChemicalIndustry第34卷图2三相分离器示意图三相分离器是UASB反应器最有特点和最重要的装置。它同时具有两个功能：（1)能收集分离器下的反应室产生的沼气；（2)使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。1.3布水器布水器是UASB的重要组成部分，进水分配系统的合理设计对于一个运转良好的UASB处理器是至关重要的，进水系统兼有配水和水力搅拌的功能，可使污水沿底面均布，在底部与污泥充分混合。在生产装置中采用的进水方式大致可分为间歇式(脉冲式)、连续流、连续与间歇相结合等方式；根据布水管的形式可分为一管多孔、一管一孔和分枝状等多种形式。2UASB反应器的工艺设计UASB反应器工艺设计包括反应区设计和三相分离区设计两部分。反应区设计包括布水器设计和有效容积计算；三相分离区设计包括沉淀室设计和气液分离效果计算。2.1反应区设计2.1.1有效容积采用有机负荷(q)或水力停留时间(HRT)来进行UASB反应器设计是目前最为主要的方法。一旦确定q或HRT，可以很容易根据公式计算出反应器的体积(V)。对某种特定废水，反应器的容积负荷一般应通过试验确定，或按经验参数选取。计算公式如下：V=QSo/q（1）V=KQ·HRT（2）式中Q——废水流量，m3/d；So——进水有机物浓度，gCOD/L或gBOD5/L。底面积:反应器高度(深度)一般取值范围为4～6m。总面积F=Vh一般取池的长宽比为1～2，根据以上计算可确定反应器的尺寸。2.1.2布水器设布水点服务面积s=2～3m2/个，校验空塔水流速度u和空塔气流速ug：u=QF＜1.0m/h，合理；ug=Q△CαF＜1.0m/h，合理。2.2三相分离区的设计2.2.1三相分离器设计要点(1)集气室的隙缝部分的面积应占反应器全部面积的15%～20%；(2)在反应器高度为5～7m时，集气室的高度为1.5～2m；(3)在集气室内应保持一定气液界面，以释放和收集气体，防止浮渣或泡沫层的形成；(4)在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理污水有严重泡沫问题时消泡；(5)反射板与隙缝之间的遮盖应该在100～200mm之间，以避免上升的气体进入沉淀室。2.2.2三相分离器应满足的要求（1）沉淀区的表面水力负荷＜1.0m/h；（2)三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深为0.5～1.0m；（3)沉淀区四壁倾斜角度应在45o～60o之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内；(4)沉淀区斜面高度约为0.5～1.0m；(5)进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；(6)总沉淀水深≥1.5m；(7)水力停留时间介于1.5～2h间；(8)分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上。三相分离器如能满足以上条件，则可达到良好的分离效果。3UASB的启动与运行3.1接种启动期从接种污泥开始到污泥床内的COD容积负荷达到约5kgCOD/m3·d，此运行期污泥沉降性能一般。3.2颗粒污泥形成期有小颗粒污泥开始出现，当污泥床内的总SS量和总VSS量降至最低时本运行期结束，这一运行期污泥沉降性能不太好。3.3颗粒污泥成熟期颗粒污泥大量形成，由下至上逐步充满整个UASB。当污泥床容积负荷达到6kgCOD/m3·d以上时，可以认为颗粒污泥已培养成熟。该运行期污泥沉降性很好。(下转第78页)沼气出口ABS，Φ8970.0°55.0°预制连接件、与支撑梁/牛腿预埋件焊接····76河北化工HebeiChemicalIndustry第34卷4UASB的主要特点（1）UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20～40gVSS/L；（2）有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷约为10kgCOD/m3·d；（3）无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；（4）污泥床不填载体，节省成本，并可避免因填料发生堵塞问题；（5）UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备；（6）进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/L以下；（7）污泥床内有短流现象，影响处理能力。5结语UASB工艺近年来在国内外发展很快，广泛应用于各行业污水处理中。实践证明，它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既能解决环境污染问题，又能取得较好的经济效益，具有广阔的应用前景。■􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎􀤎(上接第76页)由表5可见，沸点适中的甲苯既有良好的带水作用，又能使酯化反应在较高的反应速率下进行，收率高于正戊醇自身带水。二甲苯由于沸点过高降低了反应的选择性，使收率不及甲苯带水，故采用甲苯为带水剂最佳。3结论硫酸镓改性离子交换树脂是合成己酸戊酯的良好催化剂，可基本实现生产工艺的高效、经济，有工业化前景。适宜反应条件为：己酸用量为0.1mol，醇酸物质的量比为1.4，催化剂用量为0.75g，反应时间为60min，甲苯用量为15mL，收率达97.8%。不加甲苯情况下催化剂使用5次的收率为88.4%。参考文献[1]凌关庭，唐述潮，陶民强.食品添加剂手册（第二版）[M].北京：化学工业出版社，1997：490.[2]李拥军，施兆鹏.炒青和烘青绿茶香气的对比分析[J].食品科学,2001，22（11）：65-66.[3]廉永善.沙棘属植物天然产物及其主要生理药理功能[J].沙棘，2005，18（3）：11.[4]黄苇,黄琼,罗汝南,等.西番莲香味及主要糖酸物质含量的季节性变化规律研究[J].华南农业大学学报（自然科学版），2003，24（4）：84-85.[5]杨树.硫酸氢钠催化合成己酸戊酯的研究[J].化学试剂，2003，25（1）：45-46.■􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣􀤣(上接第63页)2.2选择恰当的载体，创新教育形式坚持“三会一课”制度，充分利用中心组学习、支部学习会、节日和纪念日开展活动，活跃大家的思想，有效发挥凝聚人心的作用。在支部学习中可以采取轮流主持、座谈讨论、演讲辩论等多种形式，增加学习的趣味性，提高大家学习的积极性和主动性。2.3开展生动活泼的主题教育活动通过开展丰富多彩的党性实践和主题教育活动，如“如何发挥支部战斗堡垒作用推动单位科学发展”等主题教育活动，使党员意识、政治意识、创新意识和责任意识得到进一步增强。3一切从实际出发，增强思想政治工作的实效性要增强思想政治工作的实效性，就要将理论和实际相结合，要解决实际问题，要将政策讲明、讲清、讲透。3.1理论教育要实在要做到深入浅出，把一些枯燥的理论与当前我国国情、本单位的发展现状结合起来，用通俗易懂的语言给广大教职工仔细讲解，使大家能听得进、记得住、学得会、用得上，增加理论教育的吸引力、说服力和感召力。3.2教育说服要实际不要只讲理论，夸夸其谈。要解决教职工的实际问题，回答教职工的热点和难点问题，切合实际，贴近生活。3.3教育说服有方法当前，各方利益诉求比较多，各种矛盾比较突出，就需要我们的党务政工干部要掌握上级的相关文件精神，吃透有关政策，要不断地讲、反复地讲，讲得对方心服口服，使来访者解开心中疑惑，放下心理包袱，使教育者和被教育者产生共鸣，取得共识。4结语学校的发展离不开思想政治工作。只有不断研究和探讨思想政治工作的新思路、新方法、新途径，才能凝聚人心，才能使学校科学、健康、稳定发展。■··78