影响UASB性能的主要因素996822c708a1284ac85043c5

1影响UASB性能的主要因素1、温度厌氧废水处理分为低温、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。BOD5：N:P可控制在200:5:1，或C:N=12～16.4、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的比值应控制在0.5以下。6、有毒有害物质的控制①氨氮浓度的控制氨氮浓度的高低对厌氧微生物产生2种不同影响。当其浓度在50～200mg/l时，对反应器中的厌氧微生物有刺激作用；浓度在1500～3000mg/l时，将对微生物产生明显的抑制作用。一般宜将氨氮浓度控制在1000mg/l以下。②硫酸盐（SO42-）浓度的控制UASB反应器中的硫酸盐离子浓度不应大于5000mg/l，在运行过程中UASB的COD/SO42-比值应大于10。③其他有毒物质导致UASB反应器处理工艺失败的原因，除上述几种以外，其他有毒物质的存在也必须加以十分注意，这些物质主要是：重金属、碱土金属、三氯甲烷、氰化物、酚类、硝酸盐和氯气等。2UASB的设计基本设计UASB的工艺设计主要是计算UASB的容积、产气量、剩余污泥量、营养需求的平衡量。UASB的池形状有圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3－8m，多用钢筋混凝土建造。当污水有机物浓度比较高时，需要的沉淀区与反应区的容积比值小，反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水有机物浓度低时，需要的沉淀面积大，为了保证反应区的一定高度，反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部的池形。满足要求气液固三相分离器是UASB的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用，因此设计时应给予特别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几点要求：1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀；2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角；3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽低缝的流速不大于2m3/m2.h；4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中；5、应防止集气器内产生大量泡沫。第2、3两个条件可以通过适当选择沉淀器的深度－面积比来加以满足。对于低浓度污水，主要用限制表面水力负荷来控制；对于中等浓度和高浓度污水，在极高负荷下，单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在国内外所取得的成果表明，只要负荷率不超过20kgCOD/m3.d，UASB高度尚未见到有大于10m的报道，第三代厌氧反应器除外。污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以在运行操作过程中，应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件，使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能，不仅对于分离器的工作是具有重要意义，对于整个有机物去除率更加至关重要。特别要注意避免气泡进入沉淀区，要使固——液进入沉淀区之前就与气泡很好分离。在气——液表面上形成浮渣能迫使一些气泡进入沉淀区，所以在设计中必须事先就考虑到：（1）采用适当的技术措施，尽可能避免浮渣的形成条件，防范浮渣层的形成；（2）必须要有冲散浮渣的设施或装置，在污泥反应区一旦出现浮渣的情况下，能够及时破坏浮渣层的形成，或能够及时排除浮渣。如上所述，UASB中污水与污泥的混合是靠上升的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此，一般采用多点进水，使进水均匀地分布在床断面上，其中的关键是要均匀——匀速、匀量。UASB容积的计算一般按有机物容积负荷或水力停留时间进行。设计时可通过试验决定参数或参考同类废水的设计和运行参数。3UASB设计参数取值范围废水COD（mg/L）颗粒COD的比例体积负荷，kgCOD/m3·d絮状污泥颗粒污泥，TSS去除率高颗粒污泥，TSS去除率低1000～20000.10～0.302～42～48～120.30～0.602～42～48～140.60～1.00不适用不适用不适用2000～60000.10～0.303～53～512～180.30～0.604～82～612～240.60～1.004～82～6不适用6000～90000.10～0.304～63～715～200.30～0.605～73～815～240.60～1.006～84～6不适用9000～180000.10～0.305～84～615～240.30～0.60不适用3～7不适用0.60～1.00不适用3～7不适用温度，℃体积负荷，kgCOD/m3·d富含VFA废水不含VFA废水范围典型值范围典型值152～432～32204～652～43256～1264～843010～18128～12103515～241812～18144020～322515～2418注：VFA挥发性脂肪酸废水类型上升流速，m/h反应器高度，m范围典型值范围典型值COD接近100%可溶1.0～3.01.56～108COD部分可溶1.0～1.251.03～76生活污水0.8～1.00.73～55注：1、一般而言，当COD为5000～15000mg/L的时候采用容积负荷方法进行计算，当COD＜5000mg/L时采用表面负荷（上升流速）方法进行计算。2、废水中颗粒性COD与溶解性COD的比例是设计UASB的重要参数。3、100%可溶废水可以承受的瞬时最大流速为6m/h。4、部分可溶废水可以承受的瞬时最大流速为2m/h。5、污泥未颗粒化UASB允许上升流速为0.5m/h，可以承受的瞬时最大流速为2m/h。4厌氧完全混合悬浮污泥系统处理溶解性COD时的动力学参数参数单位参数值范围典型值产率系数，Y发酵gVSS/gCOD0.06～0.120.10产甲烷gVSS/gCOD0.02～0.060.04总过程gVSS/gCOD0.05～0.100.08衰亡速率系数，kd发酵g/g·d0.02～0.060.04产甲烷g/g·d0.01～0.040.02总过程g/g·d0.02～0.040.03最大比增长速率，um35℃g/g·d0.30～0.380.3530℃g/g·d0.22～0.280.2525℃g/g·d0.18～0.240.20半饱和速率常数，KS35℃mg/L60～20016030℃mg/L300～50036025℃mg/L800～1100900甲烷气体的设计参数参数单位参数值范围典型值35℃时的产气量m3/kgCOD0.40.40℃时的产气量m3/kgCOD0.350.3535℃时的密度Kg/m30.63460.6346气体体积含量%60～7065气体能量KJ/g50.150.1UASB反应器布水点布置规则污泥类型体积负荷KgCOD/m3·d每个布水点平均面积m2浓稠絮状污泥（＞40kgTSS/m3）＜1.00.5～11.0～2.01～2＞2.02～3中等浓度絮状污泥（＞40kgTSS/m3）1.0～2.01～2＞3.02～5颗粒污泥＜2.00.5～12.0～4.00.5～2＞4.0＞25三相分离器设计参数Q为流量，L为三相分离器的长，B为三相分离器的宽，n为如图所示的单元组数1、反应区总表面负荷UT=Q/(B*L)≤1.0m3/（m2·h），也可根据前面表格选择2、进入分离区（A-A’）截面的表面负荷Ur=Q/(n*b2*L)≤1.0～1.25m3/（m2·h）3、沉淀室入流缝处（C-E）截面的表面负荷Umax=Q/(n*2*CE*L)≤1.25～1.50m3/（m2·h）4、一般而言，对于颗粒污泥，Ur＜Umax＜2.0m3/（m2·h），絮体污泥Ur＜Umax＜1.0m3/（m2·h）5、沉淀室污泥斗区的表面负荷U0和斗顶沉降区的表面负荷US≤1.0～1.25m3/（m2·h）6、气泡的垂直上升速度Vb可以利用斯托克斯公式计算，一般选择气泡直径0.05～0.010cm，计算得到的欲分离气泡的垂直上升速度为0.173～0.691cm/s,即6.22～24.88m3/（m2·h）7、气沿斜面AB的速度Va应该≤Umax，即Va≤1.25～1.50m3/（m2·h）=0.034～0.042cm/s8、分离器与斜面的夹角α、β可以相同，也可以不同，应该在45～60°之间，一般取55～60°，且应该光滑，以利污泥返回。9、气液分离的基本条件为AB≥BC*Vb/Va，所以想获得比较好的效果应该：①减小BC（小缝），CE同时减小，但是为了方便污泥回流，CE不应该小于200mm。②增加AB，即AB在水平面上的投影（交叠量）增加，此交叠量是分离效果好坏的关键，一般应该不小于100～200mm。由上可知，AB/EC≥（1/COSα）*（Vb/Va）=（1.74～2.0）*（Vb/Va），即为了获得比较好的分离效果，AB/EC的比必须大于0.42～0.49。10、沉降室开口最窄处的总面积S=n*b4*L*2应该相当于反应器水平截面面积的15%～20%。一般不小于20%。沉降斗中的停留时间一般为0.5～1.0h，h4=0.7～1.0m左右；沉降区中的停留时间一般为0.5～1.0h，h2=0.5～1.0m左右。沉降室总停留时间为1.5～2.0h，总高度在1.5m左右。h1αβh2h4h6h5b1b2b3b4bb3h3