·３１６·价值工程ＵＡＳＢ反应器设计及启动实验ＤｅｓｉｇｎｏｆＵｐｆｌｏｗＡｎａｅｒｏｂｉｃＳｌｕｄｇｅＢｌａｎｋｅｔＲｅａｃｔｏｒａｎｄＳｔａｒｔ－ｕｐＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ李欣ＬｉＸｉｎ；刘乃瑞ＬｉｕＮａｉｒｕｉ；边伟ＢｉａｎＷｅｉ（西北工业大学动力与能源学院，西安７１００７２）（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａＩＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙＳｏｕｒｃｅｓ，Ｘｉ＂ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）摘要：ＵＡＳＢ反应器是－３前发展最快的一种废水处理工艺。本文重点介绍了ＵＡＳＢ反应器的设计原则和设计方法，以及ＵＡＳＢ反应器各部分尺寸的计算和确定原则，并对反应器进行了常温启动实验。实验结果表明：用葡萄糖配水模拟生活污水，进水ＣＯＤ控制在５００ｍｇ／Ｌ，反应器运行一个月，进水ＣＯＤ去除率达到７１．２％。进水的ｐＨ控制在７．５—８．０可以保证反应器的正常稳定运行。Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｐｆｌｏｗａｎａｅｒｏｂｉｃｓｌｕｄｇｅｂｌａｎｋｅｔｒｅａｃｔｏｒｉｓｏｆｔｈｅｆａｓｔｅｓｔｇｒｏｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｅｉｐｉｅａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆＵＡＳＢｒｅａｃｔｏｒｗｅｒｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．ＴｈｅｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｆｏｃｕｓｅｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＵＡＳＢＲｅａｃｔｏｒ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｄｉｍｅｎｓｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｓｔａｒｔ—ｕＤｗ８８ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅ：ｕｓｉｎｇｔｈｉｓｒｅａｃｔｏｒｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｇｌｕｃｏｓｅｗａｔｅｒａｂｏｕｔｏｎｅｍｏｎｔｈ，｛ＩｌｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆＣＯＤｉｓｕｐｔｏ７１．２％．ＷｈｅｎｔｈｅｐＨｗａｆｔ，７．５—８．０，ｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒＣａｎｂｅｅｎｓｕｒｅｄ．关键词：ＵＡＳＢ反应器；设计原则；尺寸计算；启动实验Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＡＳＢｒｅａｃｔｏｒ；ｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔａｒｔ－ｕｐｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ中图分类号：ＴＰ３９文献标识码：Ａ文章编号：１００６－４３１１（２０１１）３４－０３１６－０２０引言１．３几何尺寸的确定ＵＡＳＢ反应器的平面布置一般有圆形、矩ＵＡＳＢ（升流式厌氧污泥床）是荷兰著名教授Ｌｅｔｔｉｎｇａ于２０世纪形和方形集中，处理规模较小是，多采用径深比较小的圆形布置，处７０年发的一种高效污水厌氧处理方法。其特色和优点主要体理规模较大时多采用矩形或方形布置。本次设计的ＵＡＳＢ反应器采现在颗粒污泥的形成使反应器内的污泥浓度大幅提高，反应器内有用圆形布置，圆形反应器具有结构稳定、布水均匀等特点１４１。机负荷高，水力停留时间短，处理周期大为缩短：且无需搅拌装置，在一定的处理容量下，高径比的不同将直接导致反应器内水流加上内部设有三相分离器而省去了沉淀池，从而使成本和运行费用状况不同，并通过传质速率最终影响生物降解速率，直接影响到沉大大降低。因此ＵＡＳＢ反应器的设计与应用，能够经济有效的解决淀出水效果。高径比过大，会使进水上流速度增加，而产生污泥膨胀水污染问题，具有重要的意义【ｌ－３１。近年来国内很多单位也将其作为问题。高径比过小，上升流速减小，影响污水系统的搅动，减少污泥重要的研究方向，但ＵＡＳＢ处理设备还没有充足的设计规范和经验与进水有机物之间的接触田。参数可供参考。本文结合国内外资料和已有的研究，计算并设计了本次试验考虑在实验室进行，并且为便于操作，保证处理效果，一种ＵＡＳＢ反应器，并用葡萄糖配水模拟生活污水，对反应器进行本设计中ＵＡＳＢ反应器的高径比取１０：３，则有：了初次启动实验。１ＵＡＳＢ反应器的设计Ｖ＝ＡＨ：里哩４（４）１．１设计参数的选取本设计的ＵＡＳＢ反应器处理对象为生活旦：旦污水，设计处理量为３人每日的生活用水量，根据＜给排水设计手３）５（…册》第２册建筑给水排水中的用水定额可知，每人生活用水量约为２００Ｕｄ，本设计ＵＡＳＢ反应器的设计流量Ｑ＝Ｏ．６ｍ３／ｄ。生活污水的ＣＯＤ较低，一般为２００—１０００ｍｇ／Ｌ，其典型的ＣＯＤ（７）为５００ｍｇｎ，，因此ＵＡＳＢ反应器的ＣＯＤ容积负荷选取为Ｏ．５５ｋｇＤ：（婴）咚（丽６ｘ５６０ｘ因此：ｖ＝半Ｄ（６）０）１Ｔ）Ｘｊ．１斗１０ｉ０—０）％５９．８０ｃｍＣＯＤ／ｍ３０ｄ，设计进水水质如表１所示：取６０ｃｍ，即６００ｍｍ；ＵＡＳＢ反应器Ｈ：Ｄ＝ＩＯ：３，故反应器高Ｈ＝表ＩＵＡＳＢ反应器设计进出水水质指标２０００ｒａｍｏ水质指标ＣＯＤ（ｍ玑）在反应器上部设置生物接触氧化填料区，形成生物膜，污水与进水水质５００生物膜接触的过程中，水中有机物被微生物吸附、氧化分解，使污水设计去除率９０％设计出水水质的到进一步净化。在反应器出水口处应设置出水堰，使出水均匀，并５０尽量截留从填料上脱落的生物膜，防止微生物流失。１．２有效容积的确定１．４三相分离器三相分离器的设计目的是使沼气从混合液和本次ＵＡＳＢ反应器的体积设计采用容积负荷法：上浮的污泥中分离出来，并使污泥尽可能很好的沉淀，返回反应区。ｖ．－Ｑ！堡ｌ二剑（１）Ｎ。气固液三相分离器的设计形式多样，但一般设计原则如下１６４１：①三卜废水的设计流量，ｍＶｄ；式中：Ｖ。——反应器的有效容积，ｍ３：相分离器的斜面与水平方向的夹角至少应在４５—６００，且应光滑，以利于污泥下滑返回反应区，本设计三相分离器斜面与水平方向的夹Ｎ，—～容积负荷率，ｋｇＣＯＤ／ｍ３－ｄ：角为５２。；②三相分离器的斜面与沉降斜壁的重叠部分应保持一定Ｃｉ——进水ＣＯＤ浓度，ｋｇ／ｍ３：的宽度，以免向上流动的气体进入沉降室，本设计中重叠部分宽度Ｃｏ－－－－－出水ＣＯＤ浓度，ｋｇ／ｍ３０设计为１００ｒａｍ：③集气室气液两相界面应维持相对稳定以使气泡释反应器的有效容积为：放并克服浮渣层：④三相分离器的出气管直径应足够大，以便有泡Ｖｌ＝％Ｐ一－Ｑ－ｃＮｖ／ｘ８０％－一堂苗咝－０．４９ｍ３沫时气体仍能容易放出。并在出气管中加设便于污泥浮渣回流的污Ｎ。Ｎ。７０．５５…～‘…泥沉降管，本设计出气管与污泥沉降管直径为１００ｒａｍ和６０ｍｍ。一般反应器应用时的装液量为７０％一９０％，即容积有效系数为１．５配水系统设计良好的配水系统可以尽可能减少在污泥床Ｏ．７－０．９，本次设计选取装液量为８７．５％，则：ｖ：黑：０．５６ｍ３内出现的沟流等不利因素，均匀的布水可使进水与污泥充分混合，‘…为提高生化降解速率创造条件。Ｌｅｔｔｉｎｇａ教授介绍的不同污泥状态８７．５％（３）下进水口设置的粗略指标如表２所示ｔｇｌ。１．６ＵＡＳＢ反应器的尺寸和设备材质本次所设计ＵＡＳＢ反应基金项目：西北工业大学研究生种子基金项目，项目编号：Ｚ２０１１０３９。器的主要设计尺寸及参数如表３所示ｏＵＡＳＢ反应器的设计示意图作者简介：李欣（１９８７一），男，河南信阳人，硕士，研究方向为环境污染治理。见图１。万方数据！竺！：兰堡！竺！坚一一一一污泥类型絮凝污浞ｆＴＳＳ）反应嚣窑积负荷，ｋｇＣＯＤ／ｍ’．ｄ＜１０一一一．一，．一，一一．一每个迸水点的一．：翌．：表２不同污泥状态下进水口设置的粗略指标服务面栅ｍ２（质量浓度＞４０以）絮凝污泥（１筠）（质量潦度＞２０－４０ｒ／Ｌ）颍拉污泥＞３（２２－４弭表３ＵＡＳＢ反应器的主要设计尺寸参数表提高。开始时由于产气量较低．反应器缺乏动力，这一阶段去除率主要维持在２０％左右。继续培养几天后，反应器产气量增大，污泥随着气泡上升至反应区，与污水充分混合，去除率进一步降低。观察发现，三相分离器将污水与污泥很好的分离，污泥沿三相分离器斜面与沉降斜壁下滑，停留在反应区内．有效地防止了污泥的流失。从图２可看出，在反应器运行至１０天、１８天时，反应器的ＣＯＤ去赊率反而较之前降低了。主要是因为反应器是在室温下进行的，每日平均室温有所不同。温度作为影响厌氧生物处理的主要因素，对反应器的ＣＯＤ去除率影响很大。温度突降会对微生物的活性产生明显影响，继而影响反应器的处理效果。ＵＡＳＢ反应器的进出水ｐＨ是衡量反应器是否稳定运行的一项重要指标。厌氢处理过程中，水解菌与产酸菌对ｐＨ有较大的适应范围，大多数这类细菌可以在ｐＨ６．０～８５范围内生长良好。甲烷菌８最佳ｐＨ为６．８—７．２。反应器进出水ｐＨ的适宜生长ｐＨ为６．５Ⅵ７如图３。由于实验处理的废水在处理过程中有可能发生酸化现象，因此对于设备材质，需要谨慎选择，本实验的设备材质主要采用有机玻璃。有机玻璃强度大、耐腐蚀。并且有机玻璃材料透明性好，可以更好的观察设备的运行状况。设计出的ＵＡＳＢ反应器通过委托加工制成，各部件的制作、装配和检验，符合（水处理设备制造技术条件）（ＪＢ２９３２－１９９９）。２实验材料殛方法２．１实验材料卿气苔＆Ｄ７．８７．６７．４７．２毛７．ｏ６．８“６』∞６．０ｏ２４¨１０１２１诫）１Ｂ２０２２２４２６２８加田３进出水ｐＨ①实验用水：人工葡萄耱配水，同时投加尿素、磷酸二氢钾调节迸水ＣＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１５０：５：ｌ，并用碳酸氢钠调节进水ｐＨ。②接种污泥－取自西ｊ１；７－业大学长安校区污水处理站ＳＢＲ池，污泥含水率为９６％．眄ｓ为图１ＵＡＳＢ反应器设计尺寸围４４．３２９／Ｌ。ＶＳＳ为２８，７ｔｇ／Ｌ，反应器内污泥接种量以ＶＳＳ计不少于１０异几。２．２分析项目及检测方法ＣＯＤ：重铬酸钾法．ＴＳＳ、ＶＳＳ－重量法．ｐＨ·ＰＨＳ一３Ｃ型ｐＨ计。２．３实验仪器雷磁ＰＨＳ一３Ｃ型ｐＨ计．中国上海精密科学仪器有限公司ｉＳＨＡＮＧＰＩＮＧＦＡｌ００４型分析天平，中国上海精密科学仪器有限公司．银河ＣＳＩＯＩ－２Ａ型电热鼓风干燥箱，中国重庆银河实验仪器有限公司．Ｓｘ－４一ｌＯ型箱式电阻炉，北京科伟永兴仪器有限公司。３实验结果与讨论３．１反应器启动运行反应器启动阶段主要是对所接种的厌氧污泥进行培养驯Ｉ化，使其适应进水水质，因此启动运行时间较长。反应器运行了３０天，启动前将进水ＣＯＤ控制在５００ｍｇ／Ｌ，并加碳酸氢钠调节进水ＤＨ至６．８—８．０，本次试验采取连续进水方式．维持进水流量１０ｌＪｈ，启动时进出水ＣＯＤ以及去除率如图２。由图３可以看出，开始时调节反应器进水ｐＨ至６．８—７．２，反应器的出水都保持在６２左右，出水ｐＨ较低，长时间运行，会抑制甲垸菌的生长。厌氧生物处理会使反应器的ｐＨ降低，应当以稍高的ｐＨ进水，将反应器进水调节至７．５—８．０，反应器出水维持在７．０左右，说明反应器运行稳定。因此以稍高的ｐＨ进水，会取得更好的处理效果。３．２结论３２．１合理设计ＵＡＳＢ反应器的各部分参数是反应器正常运行的关键。本次设计的ＵＡＳＢ反应器在实验过程运行稳定，三相分离器作用明显。３．２２在以５００ｍｅ／Ｌ的葡萄糖配水模拟生活污水的处理过程中，反应器ＣＯＤ去除率达到７０％。由于温度的影响，在实验过程中，ＣＯＤ去除率有下降的情况。３．２．３反应器运行期间适合以稍高的ｐＨ进水，进水ｐＨ在７．５—８．０时，出水维持在７０左右，有利于甲烷菌的生长和系统的稳定运行。参考文献：Ｔ，ｅｔａｉ．Ｔｈｅａｎａｅｒｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｌｏｗｓｔｒｅｎｇｔｈｗ肚ｔｅｗａｔｅｒｉｎＵＡＳＢａｎｄＥＧＳＢｒｅａｃｔｏｒＢ［Ｊ］．ＷａｌｅｒＳｃｉａｎｄＴｅｃｈｎａｔ．１９９７．３６（６—７）：３７５—３８２【１］Ｋａｔｏ『２｝ＶａｎＭｄｅｒＬｅｓｔＡＲＭａｎｄＬｅｔｔｉｎｇａＧ．Ａｎａｅｒｏｂｉｃｔｒｃａｔｍｅｍｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｓｅｗａｇｅｕｎｄｅｒｍｏｄｅｒａｔｅｃｌｉｍａｔｉｃ（ｄｕｔｅｈ）ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｕｐｆｌｏｗｒｅａｃｔｏｒｓａｔｉｎｃｒｅａｓｅｄ１６８８０ｓｕｐｅｎｑｃｉａｌｃｅ］ｏｃｉｔｉｅｓｆＪＪＷａｔｅｒｓ。ｊＳ，ｅｔａｔａｎｄＴｅｅｌｍ０１．．１９９２，２５（７）：１６７—ｏｆｍａｌｔｉｎｇｗ聃ｔｅｗａｔｅｒｉｎｃｈｅｍ【３］ＲｅｂａｅＨｉｇｈ—ｒａｔｅａａａｅｚｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｉｌｏｔ－ｓｃａｌｅＥＧＳＢ６０ｓｙｓｔｅｍｔｉｎｄｅｒｐｓｙｃｈｒｏｐｈｉｌｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ【刀．ＪＴｅｃｈ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎ０１．１９９７６８：１３孓１４６＋【４１沈耀良：王宝贞废水生理新技术：理论与应用［Ｍ】．（第二版）北京中国环境科学出版社，２００６，３５５７—５５９４０【５】樊平平．内循环厌氧反应器设计及处理油脂废水研究【Ｄ】．大连交通大学硕士论文．２００９．１２．１１ｆ６ｌＬＨＡＨａｂｅｔｓｅｔ２０ｄＡｎａｅｒｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｉｎｕｌｉｎｅｄｉｌｕｅｎｔｉｎｉｎｔｅｒｎａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｒｅ毗ｏｄＪｌ．ＷａｔｅｒＳｃｉａｎｄＴｅｃｈｎ０１．１９９７，３５（１０）：１８９－１９７【７】贺延龄废水的厌氧处理阱北京：中国轻工业出版社－１９９８．［９］ＬｅｔｔｌｎｇａＧ，Ｈｕｌｓｈｏｆｆ『８１吴唯民厌氧升流式污水床（ＵＡＳＢ）反应器的设计及启动运行要点ＩＪＪ圈２进出水ｃｏＤｉ：爱笺髂宰的时间关系水处理技术，１９９０，（３）＋１７７—１８２．反应器启动初期，微生物对进水有很好的适应性．去除率逐步％∞ｏ㈣ＩＪｌＰａｔＬ．Ａｄｖａｎｃｅｄｒｅａｃｔｏｒｄｅｓｉ聊，ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄＷａｔｅｒＳｅｉａｎｄＴｅｃｈｎ０１．１９８６．１８（１２）：９９－１０８．万方数据UASB反应器设计及启动实验
作者：
作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
李欣， 刘乃瑞， 边伟， Li Xin， Liu Nairui， Bian Wei西北工业大学动力与能源学院,西安,710072价值工程
Value Engineering2011,30(34)
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