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。
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" J3 b, _( e1 ~1、布水系统# G& @3 @+ r5 P: ]/ } `
7 u& S* V ~2 H# U6 R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:# m) {1 u- `1 L2 [ i, i1 _) S" |
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a、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;
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, e& U" J* R% m+ C; ab、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;2 i. P1 v0 c2 ?% h- q
k8 _# d7 y8 v3 O2 r# i) `! T9 A$ yc、易观察到进水管的堵塞;3 ?7 [, A& s5 G
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d、当堵塞被发现后,易被清除。# \$ I) t. W# T3 _7 E! K
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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。3 ?0 i o O) k1 d. R$ u0 y/ k& h
! k/ `% K" P" j7 B1 f% |(1)对于压力流采用穿孔管布水(一管多孔或分枝状)% |$ Q: ], Z% q- w7 E' v
, L, T% I0 Z1 X8 V5 @- Ga. 进水采用重力流(管道及渠道)或压力流,后者需设逆止装置;# T0 Q$ t2 d6 M, h6 R3 ]; M
3 s( G p0 d3 z0 e: l4 rb. 当水力筛缝隙为3mm~5mm时,出水孔大于 15mm,一般在15mm~25mm之间;
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c. 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;9 i( E4 x: J8 q5 k3 F. f+ V S
4 ^8 [+ `3 V6 u# I6 h(2)采用重力流布水方式(一管一孔)# i9 N f, _* A1 K- }' B) @7 y
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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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& ]) B! x$ x2 {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;
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b. 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;, d9 E3 g, P. E" w
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c. 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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4 H8 O1 x: {0 c1 S0 O {! w$ B, Zd. 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;5 g$ y# G5 h( Y5 J
- h* I5 B7 ^ _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。8 R+ J/ F5 B/ R: w
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2、三相分离器8 i* z( Q0 k7 k) R
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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。# O+ y1 d% g" z3 i
3 F# v% N, H. X; l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。0 S ~- |: Z/ S8 r
0 ^, P2 M' L. F- Z# t三相分离器的设计应注意以下几点:, S8 E* Q* @ x9 h/ K2 q
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(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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(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%;
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/ W A* Z: N; ?6 S7 Y, ](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; `0 h$ u, i6 [' h/ [; c
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(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。 E9 x+ R$ |! M+ k
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3、出水收集系统8 s" E+ S2 W4 ?5 ^ B7 }
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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。, q) E9 q3 E% W h2 a _
) x& x4 D2 r5 w! ^$ T5 [. 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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/ D. o1 x; z) j# F) G2 q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。3 u: w8 a1 h9 K% j
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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。/ V- C% V- f% D+ {% p
$ P: u2 T$ y1 H6 k/ g" Q# U y4、排泥系统
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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。
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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。! F2 I+ p! z3 k5 f8 W/ I4 z
5 W' y, C5 `* O* Z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。7 Y9 _) W- w2 M/ U& S! x
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