UASB 反应器主要由布水系统、三相分离器、出水收集系统、排泥系统组成。+ H* }/ a. X8 [( \
7 m4 B9 ^, R. v" b, P1、布水系统% } y, F5 v! a' B' j6 h
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布水系统的合理设计对 UASB 反应器的良好运转是至关重要的,进水系统兼有配水和水力搅拌的功能,为了保证这两个功能的实现,设计时需要满足如下原则:
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* ^6 j/ L8 t# ea、确保各单位面积的进水量基本相同,以防止短路或表面负荷不均匀等现象发生;1 V C, `+ i) e6 }3 r; C
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b、尽可能满足水力搅拌需要,保证进水有机物与污泥迅速混合;, u6 v5 `: B+ n
2 G3 M3 }9 r/ G) s/ Lc、易观察到进水管的堵塞;
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* d8 R4 O7 K& F& l6 B" j; [d、当堵塞被发现后,易被清除。/ m$ \! E1 W4 _! P% ~; a
" ?7 ^& |1 |9 _目前布水系统的形式一般可以采用一管多孔式布水,一管一孔式布水或枝状布水方式。* E% G2 N, c! A V3 R
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(1)对于压力流采用穿孔管布水(一管多孔或分枝状) W N+ W, a: K8 r$ u* y
) K$ w; P0 h m/ p- d" |a. 进水采用重力流(管道及渠道)或压力流,后者需设逆止装置;$ c, ]4 d+ P0 s* S4 }% K# N+ i4 [
3 c! m( c" P1 H; N5 M$ L% K% y6 cb. 当水力筛缝隙为3mm~5mm时,出水孔大于 15mm,一般在15mm~25mm之间;+ B$ |% q& k; y& W
! M, j5 V/ u' Y9 A, Sc. 需考虑设液体反冲洗或清堵装置,可以采用停水分池分段反冲,用液体反冲时,压力为1.0kg/cm2~2.0kg/cm2,流量为正常进水量的 3~5 倍;& @8 D% M' W9 [
4 n/ k/ `* i) m4 n# U8 E(2)采用重力流布水方式(一管一孔)
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$ n& q1 H* N. `8 ?如果进水水位差仅仅比反应器的水位稍高(水位差小于 10cm)会经常发生堵塞现象。因为进水水头不足以消除阻塞。当水箱中的水位(三角堰的底部)与反应器中的水位差大于30cm 时很少发生堵塞现象。
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a. 采用布水器布水时,从布水器到布水口应尽可能少地采用弯头等非直管;6 L; ?% q8 P. w% w* q
, ]0 ?6 s8 k! zb. 废水通过布水器进入池内时会吸入空气,直径大于 2.0mm 气泡会以 0.2m/s~0.3m/s 速度上升,在管道垂直段(或顶部)流速应低于这一数值;
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; R; |2 m8 _3 O5 ^, W! wc. 上部管径应大于下部,可适当地避免大的空气泡进入反应器;
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0 B" b3 t+ r* q, X# s3 Nd. 反应器底部较小直径可以产生高的流速,从而产生较强的扰动,使进水与污泥之间充分接触;
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e. 为了增强底部污泥和废水之间的接触,建议进水点距反应器池底保持 150mm~250mm 的距离。- F+ n' J7 h" w2 x2 d
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2、三相分离器0 ?6 \$ b. j2 I; v- T# a, [
0 o$ }6 g* X0 Y$ J0 c; P9 z" {三相分离器是 UASB 反应器最有特点和最重要的设备,它同时具有收集从下部反应室产生的沼气、沉淀分离器上部的悬浮物、污泥回流三个功能。+ K5 W) T$ [& x
1 T- v' E2 Z8 B) j上述功能均要求三相分离器的设计应能避免沼气气泡上升到沉淀区,如其上升到表面将引起出水混浊,沉淀效率降低,产生沼气损失等不利影响。2 Y6 q* X/ w5 |% ~
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三相分离器的设计应注意以下几点:1 f! X/ Y( z. _1 U6 C) H
! m0 z/ M6 s4 {7 s5 K9 }$ `(1)间隙和出水面的截面积比:该面积比会影响到进入沉淀区和保持在污泥相中的絮体的沉降速度;
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" X7 w0 L: j* `2 m9 i! B' n6 b(2)分离器相对于出水液面的位置:这个位置确定反应区(下部)和沉淀区(上部) 的比例,在多数 UASB 反应器中内部沉淀区是总体积的 15%~20%;: `/ m2 G# A; g5 ~4 l* W
+ e5 ~. X( h8 [8 k( o, P2 S(3)三相分离器的倾角:这个角度要使固体可滑回到反应器的反应区,在实际中是在55°~60°之间,这个角度也确定了三相分离器的高度,从而确定了所需的材料;
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# ]* r9 q- q2 r2 Y8 i3 o% a& H) ^(4)分离器下气液界面的面积:它确定了沼气单位界面面积的释放速率,合理的气体释放速率约为 1 m3/(m2·h)~3m3/(m2·h)(低浓度废水达不到这个速率)。速率过低可能形成浮渣层,速率过高会导致在界面上形成气沫层,两者都可能导致堵塞气体释放管。+ D; a2 s( l: b, Q/ ?
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3、出水收集系统
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出水装置应设置在 UASB 反应器的顶部,尽可能保证均匀地收集处理过的废水。
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& j N' \: ?) W: }. \ U; s大部分厌氧反应器的出水堰与传统沉淀池的出水装置相同,即在水平汇水槽内一定距离间隔设三角堰。为保证出水均匀,大部分的 UASB 反应器采用多槽式出水方式,每个槽两侧设有三角堰。
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当处理的废水中含有蛋白质、脂肪或大量悬浮固体时,出水一般也夹带有大量悬浮固体或漂浮污泥,为了减少出水悬浮固体量,在出水槽前设置挡板,这样可减少出水中悬浮固体数量,有利于提高出水水质。但是设有出水挡板容易形成污渣层,此时可采用浮沫撇除装置,如刮渣机等,因此是否设挡板需根据处理废水的实际情况确定。
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出水设施经常出现的问题是部分出水槽即使设置浮渣挡板,也会被漂浮的固体堵塞,从而引起出水不均匀,或发生堰不是完全水平的问题,较小的水头会引起相对大的误差。为了消除或最终减少这些问题,应当要求堰上水头不小于 25mm。三角堰的设计要使其可以调整高度。
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% y% S4 F' @9 F9 ?4、排泥系统. X4 H- n8 Z: T
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厌氧反应器内保持足够的污泥量,是保证反应器高效运行的基础。但经过较长时间的运行后,污泥量过度时,会因污泥沉淀使有效容积缩小而降低处理效率,甚至会因堵塞而影响正常运行,或使出水中夹带大量污泥,影响出水水质,因此必须定期对厌氧反应器进行适量的排泥。UASB 反应器排泥一般采用重力方式排泥,排出量由污泥界面仪控制。- m# k" J. s) V X. X
, ^. ?0 d* |( [7 \7 e) G8 W反应器的排泥频率根据污泥浓度分布曲线确定。即在反应器全高上设置若干(5 个~6 个)取样管,可以取反应器内的污泥样品,以获得污泥浓度沿深度的分布曲线,并可计算反应器的存泥总量,以确定是否需要排泥。排泥点宜设在污泥区中上部和底部两点。8 B; o% x% s/ S- l' o" g
6 S/ }3 G& b% }8 \# {/ ~( ~' n8 s/ V一般在污泥床的底层宜形成浓污泥,浓污泥由于颗粒和小砂粒积累等原因活性变低,因此建议从反应器的底部排泥,这样可以避免或减少在反应器内积累砂砾;中上部排泥点宜保持在距清水区0.5m~1.5m 的位置,这样既可保证水力运行的畅通,又可使悬浮污泥有沉降的空间。
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