厭氧塔（升流式厭氧復合床反應器UBF）

UBF厭氧塔設備厭氧生化法的基本介紹

廢水厭氧生物處理是環(huán)境工程與能源工程中的一項重要技術(shù)，是有機廢水強有力的處理方法之一，過(guò)去，它多用于城市污水廠(chǎng)的污泥、有機廢料及其部分高濃度有機廢水的處理，在建筑物形式上主要采用普通消化池，由于存在水力停留時(shí)間長(cháng)、有機負荷低等缺點(diǎn)，較長(cháng)時(shí)間限制了它在廢水處理中的應用，20世紀70年代以來(lái)，能源短缺日益突出，能生產(chǎn)能源的廢水厭氧技術(shù)受到重視，研究與實(shí)踐不斷深入，開(kāi)發(fā)了各種工藝與設備，大幅度地提高了厭氧反應器內活性污泥的持有量，使處理時(shí)間大大縮短，效率提高，厭氧生化法與好氧生化法相比具有下列優(yōu)缺點(diǎn)：

七個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

● 應用范圍廣

● 能耗低

● 負荷高

● 剩余污泥量少

● 氮、磷營(yíng)養需要量較少

● 厭氧處理過(guò)程有一定殺菌作用，可以殺死廢水與污水中的寄生蟲(chóng)、病毒等

● 厭氧活性污泥可以*儲存，厭氧反應器可以季節性或間歇性運轉。

設備三個(gè)方面的缺點(diǎn)：

● 厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動(dòng)和處理時(shí)間比好氧設備大

● 出水往往需要進(jìn)一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理

● 厭氧處理系統操作控制因素較為復雜

厭氧生化法的應用范圍

●有機污泥處理

●高濃度有機廢水

●中、低濃度有機廢水

●城市廢水處理

哪里—UBF厭氧塔設備厭氧生化法的基本原理

基本定義：廢水厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧條件下通過(guò)厭氧生物（包括兼氧生物）的作用，將廢水中的各種復雜有機物分子轉化成甲烷、二氧化碳等物質(zhì)的過(guò)程，稱(chēng)為厭氧消化。

污水厭氧生物處理是在無(wú)氧的條件下利用厭氧微生物的降解作用使污水中有機物質(zhì)達到凈化的處理方法。在無(wú)氧的條件下，污水中的厭氧細菌把碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機物分解生成有機酸，然后在甲烷菌的作用下，進(jìn)一步發(fā)酵形成甲烷、二氧化碳和氫等，從而使污水得到凈化。是生活污水污泥、高濃度有機物工業(yè)廢水和糞便等良好的處理方法之一。

消化處理分為三個(gè)階段：

*階段：水解酸化階段

二階段：產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段

三階段：產(chǎn)甲烷階段

（上流式厭氧復合床反應器UBF）的工作原理

概述：厭氧復合床反應器實(shí)際是將厭氧生物濾池AF與升流式厭氧污泥反應器UASB組合在一起，因此又稱(chēng)為UBF反應器。厭氧復合床反應器下部為污泥懸浮層，而上部則裝有填料。可以看做是將升流式厭氧生物濾池的填料層厚度適當減小，在池底布水系統與填料層之間留出一定的空間，以便懸浮狀態(tài)的顆粒污泥能在其中生長(cháng)積累，因此又構成一個(gè)UASB處理工藝。當污水依此通過(guò)懸浮污泥層及填料層，有機物將與污泥層顆粒污泥及填料生物膜上的微生物接觸并被分解掉。

工作原理：經(jīng)過(guò)調節pH和溫度的廢水首*入反應器底部的混合區，并與來(lái)自外循環(huán)回流的泥水混合液充分混合后進(jìn)入顆粒污泥膨脹床區進(jìn)行COD生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進(jìn)水COD在此處被降解，產(chǎn)生大量沼氣。由于沼氣氣泡形成過(guò)程中對液體做的膨脹功產(chǎn)生了氣提的作用，使得沼氣、污泥和水的混合物上升，經(jīng)過(guò)填料區的降解后，混合液至反應器頂部的三相分離器，沼氣在該處與泥水分離后并被導出處理系統。泥水混合物則沿擋泥板下降至反應器底部的混合區，并于進(jìn)水充分混合后再次進(jìn)入污泥膨脹床區，形成所謂內循環(huán)。根據不同的進(jìn)水COD負荷和反應器的不同構造，外循環(huán)回流量可達進(jìn)水流量的0.5-10倍。經(jīng)膨脹床處理后的廢水除一部分參與循環(huán)外，其余污水繼續上升，污水進(jìn)入填料區進(jìn)行剩余COD降解與產(chǎn)沼氣過(guò)程，提高和保證了出水水質(zhì)。由于大部分COD已經(jīng)被降解，所以填料區的COD負荷較低，產(chǎn)氣量也較小。該處產(chǎn)生的沼氣也是由三相分離器收集，通過(guò)集氣管導出處理系統。經(jīng)過(guò)填料區處理后的廢水經(jīng)三相分離器作用后，上清液經(jīng)出水區排走，顆粒污泥則返回污泥床。

哪里—厭氧塔部件組成及特點(diǎn)：

UBF的組成：厭氧塔塔塔體為玻璃鋼整體纏繞的圓筒型塔體，無(wú)分段連接法蘭。具體結構由塔體、布水系統、污泥床、生物載體區、三相分離器、浮渣速排裝置和回流系統等組成。

UBF反應器特點(diǎn)可歸納為：

(1) UBF反應器結構緊湊， 集厭氧生物濾池（AF）與升流式厭氧污泥反應器（UASB），和沉淀于一體。

(2) UBF反應器的zui大特點(diǎn)是能在反應器內形成顆粒污泥，使反應器內平均污泥濃度達到30～40g/L,底部污泥濃度可高達60～80g/L。

(3) UBF反應器具有很高的容積負荷，一般為10～20kgCODCr/(m3·d)，zui高可達30kgCODcr/(m3·d)。而且水力停留時(shí)間短，通常采用中溫厭氧消化，有時(shí)可以在常溫下運行。

(4)反應器內設三相分離器，在沉淀區分離的污泥能自動(dòng)回流到反應區，而切還增加了回流裝置。并利用自身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水水流來(lái)實(shí)現攪拌混合，也不需要混合攪拌設備。因此，簡(jiǎn)化了工藝環(huán)節和減少了系統工藝設備，維護運行較簡(jiǎn)單。

(5) UBF反應器內設有生物載體區，是一種懸浮生長(cháng)型和附著(zhù)生長(cháng)的厭氧消化方法，厭氧復合床反應器（UBF）與厭氧生物濾池相比，減少了填料層的高度，也就減少了濾池被堵塞的可能性；與UASB法相比，填料層既是厭氧微生物的載體，又可截留水流中的懸浮厭氧活性污泥碎片，從而能使厭氧反應器保持較高的微生物量，并使出水水質(zhì)得到保證。

厭氧復合床反應器綜合了厭氧生物濾池與升流式厭氧污泥反應器的優(yōu)點(diǎn)，克服了它們的缺點(diǎn)，不但增加了生物量，而且提高了反應區的容積利用率，反應器的總高度可大于10m，從而減少了占地面積，處理能力也有較大提高。

反應器采用玻璃鋼材質(zhì)，一次整體纏繞工藝成型，制作方便、強度高、占地面積小、處理效率高、效果好、耐腐蝕、抗老化、使用壽命長(cháng)。

反應器可配備在線(xiàn)分析儀、PH控制計、差壓變送器、壓力傳感器、流量傳感器、電導率儀、液位控制計、電磁閥、變頻器及控制柜等組成的控制系統，以上控制情況均以數字形式顯示在顯示器界面上，使管理人員一目了然，并有故障報警，便于管理與維護。

哪里—厭氧塔的運行管理

1．厭氧生物處理設施運行管理應該注意的問(wèn)題

(1) 當被處理污水濃度較高（CODCr值大于5000mg/L）時(shí)，必須采取回流的運行方式，回流比根據具體情況確定，有效的回流，不僅可以降低進(jìn)水濃度，還可以增大進(jìn)水量，保證處理設施內的水流分布均勻，避免出現短流現象。回流還可以防止進(jìn)水濃度和厭氧反應器內pH值的劇烈波動(dòng)，使厭氧反應平穩進(jìn)行，也就是說(shuō)可以減少厭氧反應對堿度的需求量，降低運行費用。厭氧反應是產(chǎn)能過(guò)程，出水溫度高于進(jìn)水．因此冬季氣溫低時(shí)，反應器內的溫度恒定，盡可能使厭氧微生在其zui適宜溫度下活動(dòng)。

(2)-般的工業(yè)廢水溫度難以達到35℃，需要加熱（尤其在冬季）。因此，為節約加溫所需能量，一方面要注意保溫（包括采取加大回流量等措施），盡可能防止反應器熱量散失，另一方而要充分發(fā)揮反應器內污泥濃度較大的特點(diǎn)，盡可能提高反應器內污泥濃度，減弱溫度對厭氧反應的影響。

(3)沼氣要及時(shí)有效地排出。厭氧消化過(guò)程必定伴隨著(zhù)沼氣的產(chǎn)生，沼氣對污泥可以起到攪拌和作用，促進(jìn)污水與污泥的混合接觸，這是其有利的一面。同時(shí)，沼氣的存在也會(huì )起到類(lèi)似浮渣的作用，沼氣向上溢出時(shí)將部分污泥帶到液面．導致浮渣的產(chǎn)生和出水中懸浮物含量增加及水質(zhì)變差。因此，要設置氣體擋板和集氣罩，將沼氣從厭氧消化裝置內引出，在出水堰附近留有足夠的沉淀區，以保證出水水質(zhì)。

(4)污泥負荷要適當。為保持厭氧消化過(guò)程三個(gè)階段的平衡，使揮發(fā)性脂肪酸等中間產(chǎn)物的生成與消耗平衡，防止酸積累導致pH值下降，進(jìn)水有機負荷不宜過(guò)高，一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS·d)。可以通過(guò)提高反應器內污泥濃度，在保持相對較低的污泥負荷條件下，獲得較高的容積負荷。一般來(lái)說(shuō)，厭氧消化裝置的容積負荷都在5kg CODcr/(m3·d)以上，甚至高達50kg CODcr/( m3·d)。

(5)當被處理污水懸浮物濃度較大（一般指1000mg/L以上）時(shí)，就應當對污水進(jìn)行沉淀、過(guò)濾、或浮選等適當的預處理，以降低進(jìn)水的懸浮物含量，防止填料層堵塞。一般AF的進(jìn)水懸浮物不超過(guò)200mg/L，但如果懸浮物可以生物降解而且均勻分散在污水中，則懸浮物對AF幾乎不產(chǎn)生不利影響。

(6)要充分創(chuàng )造厭氧環(huán)境。無(wú)氧是厭氧微生物正常活動(dòng)的前提，甲烷菌則必須在的厭氧環(huán)境下才能高效率發(fā)揮作用。在污水提升進(jìn)入厭氧消化裝置、出水回流等環(huán)節都要盡可能避免與空氣的接觸，盡可能減少與空氣接觸的機會(huì )。如水流過(guò)程中盡量不要出現跌水、攪動(dòng)等現象，調節池、回流池等要加蓋封閉，污水提升不要使用氣提泵。厭氧反應構筑物經(jīng)過(guò)氣密試驗，確保嚴密無(wú)滲漏。

厭氧生物反應器的控制指標

(1)氧化還原電位：利用測定氧化還原電位的方法判定厭氧反應器內的多個(gè)氧化還原組分系統是否平衡狀態(tài)，雖然這種方法可靠性較差，但由于氧化還原電位測定簡(jiǎn)單，和其他監測指標結合起來(lái)應用，有一定的指導意義。

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比：如果厭氧反應器有機負荷超過(guò)正常范圍，在其他運行參數發(fā)生變化之前，丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會(huì )立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應器超負荷引起運行異常的靈敏而可靠的警示指標。

(3)揮發(fā)性酸VFA:揮發(fā)性酸的異常升高是厭氧反應器中產(chǎn)甲烷菌代謝受到抑制的zui有效指標。

(4)苯乙酸：苯乙酸是降解芳香組氨基酸和木質(zhì)素等大分子有機物產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，當處理含有這類(lèi)污染物的污水時(shí)，厭氧處理出水中苯乙酸含量是比揮發(fā)性酸更為敏感的反映厭氧反應器運行狀態(tài)的指標。

(5)甲硫醇：甲硫醇氣味*，即使含zui很低，人們也能憑嗅覺(jué)感覺(jué)出來(lái)。甲硫醇含量突然增加（氣味突然出現或加大）往往表明進(jìn)水中氯代烴類(lèi)有毒物質(zhì)含量突然增加。

(6)一氧化碳CO: CO的產(chǎn)生與甲烷的產(chǎn)生密切相關(guān)，CO難溶于水，可以實(shí)現在線(xiàn)監測。氣相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度有良好的相關(guān)性，CO的含量變化與重金屬和由有機毒性所引起的抑制作用也有關(guān)系。

厭氧生物反應器維持高效率的基本條件

(1)適宜的pH值：為使厭氧順利進(jìn)行，反應器中的pH值必須在6.5～8.2之間。

(2)充足的常規營(yíng)養：反應器內氮的濃度必須在40～70mg/L范圍內才能滿(mǎn)足需要，而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿(mǎn)足需要。甲烷菌對硫化物和磷有專(zhuān)性需要，必須在反應器內保證其含量，有時(shí)需要向進(jìn)水中投加磷肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專(zhuān)性營(yíng)養元素：對甲烷菌有激活作用的專(zhuān)性營(yíng)養元素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種，缺少其中一種就可能?chē)乐赜绊懻麄€(gè)生物處理過(guò)程。

(4)合適的溫度：厭氧反應一般在30～37℃的中溫條件下運行。

(5)對毒性適應能力：必須完成厭氧微生物對有毒物質(zhì)適應性的馴化。

(6)充足的代謝時(shí)間：要同時(shí)保證厭氧生物處理的水力停留時(shí)間HRT和固體停留時(shí)間SRT。

(7)適量的碳源：來(lái)自進(jìn)水中的有機物要滿(mǎn)足異養型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源，同時(shí)反應器內的溶解性C02要滿(mǎn)足自養型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染物向微生物的傳質(zhì)良好：厭氧生物反應器內的顆粒污泥在流化狀態(tài)下傳質(zhì)能力較好，但生物量過(guò)多積累或使用厭氧生物膜法時(shí)生物膜過(guò)厚都可能產(chǎn)生傳質(zhì)問(wèn)題，要定期排出剩余生物污泥或提高回流比減少部分傳質(zhì)阻力。

哪里—{上流式厭氧復合床反應器UBF）規格參數表

序號有效容積M3 塔體內徑㎜總高度㎜反應區的高度㎜進(jìn)水直徑㎜出水直徑㎜回流直徑㎜ SS排凈直徑㎜ 溢流直徑㎜排泥直徑㎜排污直徑㎜排空直徑㎜排氣直徑㎜ 1 6 1500 5614 3600 80 50 50 100 50 100 100 100 40 2 10 1500 7624 5910 80 50 50 100 50 100 100 100 40 3 15 2000 6835 5000 80 50 50 100 50 100 100 100 40 4 20 2000 8435 6600 80 50 50 100 50 100 100 100 40 5 20 2400 6732 4700 100 80 100 100 80 100 100 100 40 6 25 2400 7780 5700 100 80 100 100 80 100 100 100 40 7 25 2600 7100 4900 100 80 100 100 80 100 100 100 40 8 30 2600 8050 5900 100 80 100 100 80 100 100 100 40 9 35 3000 7230 4800 150 80 150 100 80 100 100 100 40 10 40 3000 8290 5900 150 80 150 100 80 100 100 100 40 11 45 3000 8940 6600 150 80 150 100 80 100 100 100 40 12 50 3000 9740 7400 150 80 150 100 80 100 100 100 40 13 55 3500 8913 6000 150 80 150 100 80 100 100 100 40 14 65 3500 9950 7000 150 80 150 100 80 100 100 100 40 15 75 4000 9200 6000 200 80 200 150 80 150 150 100 40 16 80 4000 9580 6600 200 80 200 150 80 150 150 100 50 17 100 4000 11900 8200 200 100 200 150 100 150 150 100 50 18 120 4000 12780 9800 200 100 200 150 100 150 150 100 50 19 150 4000 15200 12000 200 100 200 150 100 150 150 100 80 20 200 4000 19360 16300 200 100 200 150 100 150 150 100 80 21 250 4000 23360 20000 200 100 200 150 100 150 150 100 80 22 300 6000 15450 11200 250 150 250 200 150 200 150 100 80 23 400 6000 19050 14800 250 150 250 200 150 200 150 100 100 24 500 6000 22600 18400 250 150 250 200 150 200 150 100 100 25 750 8000 20900 15400 300 200 300 200 200 200 150 100 100 26 1000 8000 25900 20400 300 200 300 200 200 200 150 100 100