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升流式厭氧污泥床(UASB)是第二代廢水厭氧生物處置反響器中典型的一種。由于在UASB反響器中能構(gòu)成產(chǎn)甲烷活性高、沉降性能良好的顆粒污泥，因此UASB反響用具有很高的有機(jī)負(fù)荷，近10年來(lái)得到了最普遍的應(yīng)用，目前約占全世界正在運(yùn)轉(zhuǎn)的厭氧反響器中總數(shù)的70%。

1. UASB反響器的工作原理

UASB反響器的構(gòu)造如圖2所示，其主體可分為兩個(gè)區(qū)域，即反響區(qū)和氣、液、固三相別離區(qū)。在反響區(qū)下部是大量具有良好沉降性能與生物活性的厭氧顆粒污泥所構(gòu)成的污泥床，在污泥床上部是濃度較低的懸浮污泥層。當(dāng)反響器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，待處置的廢水以一定流速(普通為0.5～l.5m/h)從污泥床底部進(jìn)人后與污泥接觸，污泥中包含的大量活性厭氧菌起著生物代謝的主要作用，經(jīng)過(guò)酸化與甲烷化兩個(gè)過(guò)程，合成污水中的有機(jī)物，產(chǎn)生的沼氣以氣泡的方式由污泥床區(qū)上升，并帶動(dòng)四周混合液產(chǎn)生一定的攪拌作用。經(jīng)過(guò)氣體的攪拌，污泥床區(qū)的松懈污泥被帶人污泥懸浮層區(qū)，與懸浮污泥碰撞接觸，-局部污泥比重加大，沉人污泥床區(qū)。懸浮層混合液的污泥松懈， 顆粒比重小，污泥濃度較低。氣、水、泥的混合液上升至三相別離器內(nèi)，氣體受反射板的作用而進(jìn)人集氣室被別離，污泥和水進(jìn)人沉降室，由于氣體已被別離，沉降室的擾動(dòng)很小，液體的運(yùn)動(dòng)趨于層流形態(tài)，在重力作用下泥、水別離，污泥沿斜壁返回反響區(qū)，上清液從沉淀區(qū)上部排走。

2. UASB反響器的特性

UASB反響器的污泥顆粒化是該反響器的一個(gè)主要的特征。顆粒污泥能夠定義為具有自我均衡的微生態(tài)系統(tǒng)，其特性特別適合于升流式廢水處置系統(tǒng)的微生物匯集體。這一匯集體在體積上相對(duì)較大，與絮狀污泥短時(shí)間構(gòu)成的匯集體不同，顆粒污泥物理性狀是相對(duì)穩(wěn)定的。UASB工藝的穩(wěn)定性和高效性很大水平上取決于顆粒污泥的構(gòu)成。假如反響器內(nèi)的污泥以松懈的絮狀體存在，常常容易呈現(xiàn)污泥上浮流失， 使反響器不能在高負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。顆粒污泥具有極好的沉降性能，能夠堅(jiān)持UASB反響器內(nèi)高濃度的厭氧污泥。當(dāng)產(chǎn)氣量較高，廢水上升速度增加，絮狀污泥由于沉降性能差，容易被沖洗出反響器。反響器內(nèi)氣體和水流產(chǎn)生的剪切力也會(huì)使得絮狀污泥進(jìn)一步分散，加劇系統(tǒng)厭氧污泥的流失。不同于絮狀污泥，顆粒污泥有極好的沉降性能，不易遭到氣體和水流上升流速的影響。因而，污泥的顆粒化能夠使UASB反響器有更高的有機(jī)物容積負(fù)荷和水力負(fù)荷。

除了污泥顆?；?， UASB反響器還具有以下特性:

1)反響器內(nèi)污泥濃度高。普通均勻污泥濃度為30～40g/L, 其中底部污泥床污泥濃度達(dá)60～80g/L,懸浮層污泥濃度為5～7g/L。

2)有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短。

3)反響器內(nèi)設(shè)三相別離器。被沉淀辨別離的污泥能自動(dòng)回流到反響區(qū)，普通無(wú)污泥回流設(shè)備。

4)無(wú)混合攪拌設(shè)備。反響器投產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，應(yīng)用本身產(chǎn)生的氣體和進(jìn)水來(lái)到達(dá)攪拌的目的。

5)污泥床內(nèi)不填載體，儉省造價(jià)及防止梗塞問(wèn)題。

6) 反響器中污泥泥齡長(zhǎng)，污泥表觀產(chǎn)率低，所排出的污泥數(shù)量極少，從而降低了污泥處置的費(fèi)用。

3. UASB反響器的啟動(dòng)

1)污泥的馴化

UASB反響器啟動(dòng)的難點(diǎn)是取得大量沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。用最好的方法加以馴化，普通需求3～6個(gè)月， 假如靠設(shè)備本身積聚，投產(chǎn)期最長(zhǎng)可長(zhǎng)達(dá)1～2年。理論標(biāo)明，投加少量的載體，有利于厭氧菌的附著，促進(jìn)初期顆粒污泥的構(gòu)成;比嚴(yán)重的絮狀污泥比輕的易于顆粒化；比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動(dòng)期。

2)啟動(dòng)操作要點(diǎn)

①最好一次投加足量的接種污泥；

②啟動(dòng)初期從污泥床流出的污泥能夠不予回流，以使特別輕的和細(xì)碎污泥跟懸浮物連續(xù)地從污泥床排出體外，使較重的活性污泥在床內(nèi)積聚，并促進(jìn)其增殖逐漸到達(dá)顆?；?；

③啟動(dòng)開(kāi)端廢水COD濃度較低時(shí)，一定就能讓污泥顆?；俣燃涌欤?/span>

④最初污泥負(fù)荷普通在0.1～0.2kg COD/ (kg TSS·d)左右比擬適宜；

⑤污水中原來(lái)存在的和厭氧合成出來(lái)的多種揮發(fā)酚未能有效合成之前，不應(yīng)隨意進(jìn)步有機(jī)容積負(fù)荷，這需求跟蹤察看和水樣化驗(yàn)；

⑥可降解COD的去除率到達(dá)70%～80%左右時(shí)，能夠逐漸增加有機(jī)容積負(fù)荷；

⑦為促進(jìn)污泥顆?；?，反響器應(yīng)采用較高的外表水力負(fù)荷，這樣有利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開(kāi)，使小顆粒污泥并未構(gòu)成大顆粒。

4.厭氧顆粒污泥的性質(zhì)和構(gòu)成機(jī)理

1)厭氧顆粒污泥性質(zhì)

顆粒污泥因所處置廢水的組成、操作條件和剖析辦法等的不同而有所不同。顆粒污泥主要由厭氧菌組成，如共生單胞菌屬、甲烷八疊球菌屬、甲烷絲狀菌屬等，但同時(shí)還存在一些好氧菌和兼性厭氧菌。顆粒污泥的構(gòu)成實(shí)踐上是微生物固定化的一種方式，但與其他類型不同，其構(gòu)成與存在不依賴于任何惰性生物載體，惰性載體對(duì)顆粒污泥的構(gòu)成和它的穩(wěn)定性都不是必需的。顆粒污泥的外形有球形、桿形、橢球形，以球形為主。顆粒污泥的顏色為黑色或灰色，還有研討者察看到了白色的顆粒污泥。顆粒污泥有兩個(gè)重要特性:良好的沉降性能和高比產(chǎn)甲烷活性。

在UASB反響器中，顆粒污泥的沉降速度為0. 3～0.8m/h, 而在清水中，顆粒污泥自在沉降的速率可達(dá)2m/h。顆粒污泥依據(jù)其沉降速度可分三類:①沉降性能差的顆粒污泥，其在UASB反響器中的沉降速度小于20m/h; ②沉降性能普通的顆粒污泥，其在UASB反響器中的沉降速度為20～50m/h;③沉降性能良好的顆粒污泥，其在UASB反響器中的沉降速度大于50m/h。

2)顆粒污泥的構(gòu)成機(jī)理

關(guān)于顆粒污泥構(gòu)成的機(jī)理目前還處于研討階段，研討者提出了種種假說(shuō)，大多數(shù)是依據(jù)察看顆粒污泥在構(gòu)成過(guò)程中所呈現(xiàn)的現(xiàn)象提出的，以下為幾種有代表性的假說(shuō):

①晶核假說(shuō)。該假說(shuō)以為顆粒污泥的構(gòu)成相似于結(jié)晶過(guò)程，在晶核根底上，顆粒不時(shí)發(fā)育，直到最后構(gòu)成成熟的顆粒污泥。晶核來(lái)源于接種污泥或在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽，如CaCO3或其他顆粒物質(zhì)。

②不少研討結(jié)果標(biāo)明，在多數(shù)成熟的顆粒污泥中很難找到晶核。顆粒污泥的構(gòu)成可不以晶核為根底而生長(zhǎng)，而是完整靠微生物自身構(gòu)成的，因此又產(chǎn)生了其他的觀念:

電中和作用。這一假說(shuō)以為，在厭氧污泥顆?；^(guò)程中，Ca2+ 能中和細(xì)菌細(xì)胞外表的負(fù)電荷，削弱細(xì)胞間的電荷斥力作用，并經(jīng)過(guò)鹽橋作用而促進(jìn)細(xì)胞的凝聚反響；

胞外多聚物架橋作用。這是目前比擬盛行的假說(shuō)。這一假說(shuō)以為，顆粒污泥是由于微生物(如細(xì)菌)分泌的胞外多糖使細(xì)胞粘結(jié)在一同而構(gòu)成的。

新加坡南洋理工大學(xué)Y.G.Yen等以為污泥顆?；^(guò)程可分紅三個(gè)階段，即積聚階段、顆?；A段和成熟階段。大量初始顆粒污泥在反響器的底部構(gòu)成并開(kāi)端逐步增長(zhǎng)，這種狀態(tài)為顆粒初始化。從反響器剛開(kāi)端啟動(dòng)到顆粒初始化這段時(shí)間稱為積聚階段。在此階段中，顆?；^(guò)程停止的很慢。相應(yīng)地，當(dāng)用粒徑表示的顆粒比生長(zhǎng)速率急劇降落時(shí)(約為最大生長(zhǎng)速率Vφ的20%或更低)，顆粒成熟，這種狀態(tài)稱為顆粒成熟化。顆?；A段介于顆粒初始和顆粒成熟之間。在成熟階段，雖然顆粒的均勻大小依然變化，但是成熟顆粒污泥較穩(wěn)定，到達(dá)動(dòng)力學(xué)均衡。

周孟津等人把UASB反響器中顆粒污泥的構(gòu)成過(guò)程分為5個(gè)時(shí)期，即絮凝污泥絲狀菌增長(zhǎng)期、顆粒污泥亞單位生成期、亞單位匯集期、初生顆粒生長(zhǎng)期和顆粒污泥生長(zhǎng)和成熟期。因而，顆粒污泥的構(gòu)成過(guò)程通常分為四步:①細(xì)菌向惰性物質(zhì)或其他菌體外表挪動(dòng)；②經(jīng)過(guò)理化作用可逆地吸附在一同或惰性物質(zhì)上；③經(jīng)過(guò)微生物隸屬物的作用將細(xì)菌不可逆地粘附一同或惰性物質(zhì)上；④細(xì)菌的倍增和顆粒污泥的增大。

5. UASB反響器的應(yīng)用研討

UASB反響器自1977年完成工業(yè)化應(yīng)用以來(lái)，已勝利地應(yīng)用于處置多種不同成分、不同濃度的污水，如高濃度制糖廢水、土豆加工廢水、淀粉廢水、啤酒廢水、酒精廢水、乳品廢水、屠宰廢水、造紙廢水等工業(yè)廢水處理中，表1所列為國(guó)內(nèi)外局部UASB反響器的統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)材料。