uasb反应器的发展史与研究、应用调查.doc

UASB反应器的发展史与研究、应用调查 摘要：UASB反应器是目前应用最为广泛的高效厌氧反应器，其研究、应用一直很受青睐。本文介绍了UASB反应器的构造和工作原理，简述了其相关方面的研究，包括颗粒污泥的形成、反应器的启动和改良，以及在废水中的应用，并指出了其广阔的应用前景。 关键词：UASB反应器；基本构造；工作原理；研究；应用；应用前景 引言 UASB是Up-flow Anaerobic Sludge Blanket（中文名：升流式厌氧污泥床反应器）的简称，是由荷兰瓦格宁根(Wageningen )农业大学环境系教授拉丁格(L ettinga)领导的研究小组于1971-1978年间开发研制的一项厌氧生物处理技术[1]。 1971年Lettinga教授通过物理结构设计，利用重力场对不同密度物质作用的差异，发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了UASB反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时，发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，即颗粒污泥。颗粒污泥的出现，不仅促进了以UASB 为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展，而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。国内是从20世纪80 年代开始对UASB 反应器进行研究的。北京、无锡、兰州等地于80年代末期率先采用UASB工艺处理啤酒及酒槽污水。UASB反应器是第二代厌氧反应器的佼佼者，被广泛应用于处理各种有机废水处理中。相比于其他厌氧反应器，它具有容积负荷高、水力停留时间短、能耗低、成本少、设备简单、操作方便、运行稳定、处理效果好等特点[2]。目前世界上已有数百座UASB反应器在生产中应用。据文献[3]介绍，截止到2000年12月底，国内外所建成的厌氧处理工程中UASB反应器约占全部项目的59%。显然，UASB反应器越来越受青睐，但大多数UASB反应器存在一些先天缺陷，比如在处理固体悬浮物浓度较高的废水时易引起堵塞和短流，同时， 初次启动和形成稳定颗粒污泥用时较长。此外，还需要设计合理的三相分离器专利技术。无疑，对传统UASB反应器的改良的探讨与研究任重而道远[4]。 1.UASB反应器的基本构造与工作原理 1.1 UASB反应器的基本构造 升流式厌氧污泥床在构造上的特点是集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑的反应器（参见图1）。UASB 反应器主要由以下几部分构成：（1）进水配水系统，主要是将废水尽可能均匀地分配到整个反应器，并起到水力搅拌作用。它是反应器高效运行的关键之一。（2）反应区，是反应器的主要部位，包括污泥床区和污泥悬浮层区，有机物主要在这里被厌氧菌所分解。（3）三相分离器，由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是把气、固、液三相进行分离。沼气分离后进入气室，污泥经沉淀区沉淀后由回流缝回流到反应区，经沉淀澄清偶的废水作为处理水排出反应器。 反应器的处理效果直接受三相分离器的分离效果的影响。（4）气室（也称集气罩），其作用是收集沼气，并将其导出气室送往沼气柜。（5）处理水排出系统，其作用是把沉降区表层处理过的水均匀地加以收集，排出反应器。此外，根据需要，反应器内还要设置浮渣清除系统和排泥系统，以排除沉淀区液面和气室表面的浮渣及反应区的剩余污泥。 1.2 UASB反应器的工作原理 废水从反应器的底部以一定的流速向上流动，通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，在废水与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应，产生大量沼气。由于废水自下而上流动以及沼气的搅拌作用，引起内部循环，废水与污泥充分混合，有利于颗粒污泥的形成和维持。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，并向反应器顶部上升，上升到表面的污泥碰击三相分离器，引起污泥絮体脱气，气体由集气室收集排出。含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。因沼气已从废水中分离，沉降区不再受沼气搅拌作用的影响，废水在平稳上升过程中，其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分，从而保证了反应器内高的污泥浓度。含有少量较轻污泥的废水则从反应器上方排出[5]。 图1　UASB 反应器工艺系统组成 2. UASB反应器的相关研究与应用 2.1 UASB反应器的相关研究 UASB反应器是目前研究最多，应用日趋广泛的新型污水厌氧处理工艺。关于UASB反应器的研究，主要集中在颗粒污泥、快速启动以及改良等方面。 2.1.1 UASB反应器中颗粒污泥的培养 形成颗粒污泥是UASB反应器的特性之一，由于颗粒污泥是UASB技术的核心，能否成功的培养出颗粒污泥是保证UASB反应器高效和稳定运行的关键[6]。Lepisto等在此方面的研究开展的较早。 UASB反应器中活性污泥颗粒化过程[7]可分为4个阶段：菌体絮凝物形成阶段、亚核形成阶段、亚核增长阶段和颗粒成熟阶段。颗粒污泥多种多样，