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升流式厌氧污泥床(UASB)是第二代废水厌氧生物处置反响器中典型的一种。由于在UASB反响器中能构成产甲烷活性高、沉降性能良好的颗粒污泥，因此UASB反响用具有很高的有机负荷，近10年来得到了最普遍的应用，目前约占全世界正在运转的厌氧反响器中总数的70%。

1. UASB反响器的工作原理

UASB反响器的构造如图2所示，其主体可分为两个区域，即反响区和气、液、固三相别离区。在反响区下部是大量具有良好沉降性能与生物活性的厌氧颗粒污泥所构成的污泥床，在污泥床上部是浓度较低的悬浮污泥层。当反响器运转时，待处置的废水以一定流速(普通为0.5～l.5m/h)从污泥床底部进人后与污泥接触，污泥中包含的大量活性厌氧菌起着生物代谢的主要作用，经过酸化与甲烷化两个过程，合成污水中的有机物，产生的沼气以气泡的方式由污泥床区上升，并带动四周混合液产生一定的搅拌作用。经过气体的搅拌，污泥床区的松懈污泥被带人污泥悬浮层区，与悬浮污泥碰撞接触，-局部污泥比重加大，沉人污泥床区。悬浮层混合液的污泥松懈， 颗粒比重小，污泥浓度较低。气、水、泥的混合液上升至三相别离器内，气体受反射板的作用而进人集气室被别离，污泥和水进人沉降室，由于气体已被别离，沉降室的扰动很小，液体的运动趋于层流形态，在重力作用下泥、水别离，污泥沿斜壁返回反响区，上清液从沉淀区上部排走。

2. UASB反响器的特性

UASB反响器的污泥颗粒化是该反响器的一个主要的特征。颗粒污泥能够定义为具有自我均衡的微生态系统，其特性特别适合于升流式废水处置系统的微生物汇集体。这一汇集体在体积上相对较大，与絮状污泥短时间构成的汇集体不同，颗粒污泥物理性状是相对稳定的。UASB工艺的稳定性和高效性很大水平上取决于颗粒污泥的构成。假如反响器内的污泥以松懈的絮状体存在，常常容易呈现污泥上浮流失， 使反响器不能在高负荷下稳定运转。颗粒污泥具有极好的沉降性能，能够坚持UASB反响器内高浓度的厌氧污泥。当产气量较高，废水上升速度增加，絮状污泥由于沉降性能差，容易被冲洗出反响器。反响器内气体和水流产生的剪切力也会使得絮状污泥进一步分散，加剧系统厌氧污泥的流失。不同于絮状污泥，颗粒污泥有极好的沉降性能，不易遭到气体和水流上升流速的影响。因而，污泥的颗粒化能够使UASB反响器有更高的有机物容积负荷和水力负荷。

除了污泥颗粒化外， UASB反响器还具有以下特性:

1)反响器内污泥浓度高。普通均匀污泥浓度为30～40g/L, 其中底部污泥床污泥浓度达60～80g/L,悬浮层污泥浓度为5～7g/L。

2)有机负荷高，水力停留时间短。

3)反响器内设三相别离器。被沉淀辨别离的污泥能自动回流到反响区，普通无污泥回流设备。

4)无混合搅拌设备。反响器投产运转正常后，应用本身产生的气体和进水来到达搅拌的目的。

5)污泥床内不填载体，俭省造价及防止梗塞问题。

6) 反响器中污泥泥龄长，污泥表观产率低，所排出的污泥数量极少，从而降低了污泥处置的费用。

3. UASB反响器的启动

1)污泥的驯化

UASB反响器启动的难点是取得大量沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。用最好的方法加以驯化，普通需求3～6个月， 假如靠设备本身积聚，投产期最长可长达1～2年。理论标明，投加少量的载体，有利于厌氧菌的附着，促进初期颗粒污泥的构成;比严重的絮状污泥比轻的易于颗粒化；比甲烷活性高的厌氧污泥可缩短启动期。

2)启动操作要点

①最好一次投加足量的接种污泥；

②启动初期从污泥床流出的污泥能够不予回流，以使特别轻的和细碎污泥跟悬浮物连续地从污泥床排出体外，使较重的活性污泥在床内积聚，并促进其增殖逐渐到达颗粒化；

③启动开端废水COD浓度较低时，一定就能让污泥颗粒化速度加快；

④最初污泥负荷普通在0.1～0.2kg COD/ (kg TSS·d)左右比拟适宜；

⑤污水中原来存在的和厌氧合成出来的多种挥发酚未能有效合成之前，不应随意进步有机容积负荷，这需求跟踪察看和水样化验；

⑥可降解COD的去除率到达70%～80%左右时，能够逐渐增加有机容积负荷；

⑦为促进污泥颗粒化，反响器应采用较高的外表水力负荷，这样有利于小颗粒污泥与污泥絮凝分开，使小颗粒污泥并未构成大颗粒。

4.厌氧颗粒污泥的性质和构成机理

1)厌氧颗粒污泥性质

颗粒污泥因所处置废水的组成、操作条件和剖析办法等的不同而有所不同。颗粒污泥主要由厌氧菌组成，如共生单胞菌属、甲烷八叠球菌属、甲烷丝状菌属等，但同时还存在一些好氧菌和兼性厌氧菌。颗粒污泥的构成实践上是微生物固定化的一种方式，但与其他类型不同，其构成与存在不依赖于任何惰性生物载体，惰性载体对颗粒污泥的构成和它的稳定性都不是必需的。颗粒污泥的外形有球形、杆形、椭球形，以球形为主。颗粒污泥的颜色为黑色或灰色，还有研讨者察看到了白色的颗粒污泥。颗粒污泥有两个重要特性:良好的沉降性能和高比产甲烷活性。

在UASB反响器中，颗粒污泥的沉降速度为0. 3～0.8m/h, 而在清水中，颗粒污泥自在沉降的速率可达2m/h。颗粒污泥依据其沉降速度可分三类:①沉降性能差的颗粒污泥，其在UASB反响器中的沉降速度小于20m/h; ②沉降性能普通的颗粒污泥，其在UASB反响器中的沉降速度为20～50m/h;③沉降性能良好的颗粒污泥，其在UASB反响器中的沉降速度大于50m/h。

2)颗粒污泥的构成机理

关于颗粒污泥构成的机理目前还处于研讨阶段，研讨者提出了种种假说，大多数是依据察看颗粒污泥在构成过程中所呈现的现象提出的，以下为几种有代表性的假说:

①晶核假说。该假说以为颗粒污泥的构成相似于结晶过程，在晶核根底上，颗粒不时发育，直到最后构成成熟的颗粒污泥。晶核来源于接种污泥或在运转过程中产生的无机盐，如CaCO3或其他颗粒物质。

②不少研讨结果标明，在多数成熟的颗粒污泥中很难找到晶核。颗粒污泥的构成可不以晶核为根底而生长，而是完整靠微生物自身构成的，因此又产生了其他的观念:

电中和作用。这一假说以为，在厌氧污泥颗粒化过程中，Ca2+ 能中和细菌细胞外表的负电荷，削弱细胞间的电荷斥力作用，并经过盐桥作用而促进细胞的凝聚反响；

胞外多聚物架桥作用。这是目前比拟盛行的假说。这一假说以为，颗粒污泥是由于微生物(如细菌)分泌的胞外多糖使细胞粘结在一同而构成的。

新加坡南洋理工大学Y.G.Yen等以为污泥颗粒化过程可分红三个阶段，即积聚阶段、颗粒化阶段和成熟阶段。大量初始颗粒污泥在反响器的底部构成并开端逐步增长，这种状态为颗粒初始化。从反响器刚开端启动到颗粒初始化这段时间称为积聚阶段。在此阶段中，颗粒化过程停止的很慢。相应地，当用粒径表示的颗粒比生长速率急剧降落时(约为最大生长速率Vφ的20%或更低)，颗粒成熟，这种状态称为颗粒成熟化。颗粒化阶段介于颗粒初始和颗粒成熟之间。在成熟阶段，虽然颗粒的均匀大小依然变化，但是成熟颗粒污泥较稳定，到达动力学均衡。

周孟津等人把UASB反响器中颗粒污泥的构成过程分为5个时期，即絮凝污泥丝状菌增长期、颗粒污泥亚单位生成期、亚单位汇集期、初生颗粒生长期和颗粒污泥生长和成熟期。因而，颗粒污泥的构成过程通常分为四步:①细菌向惰性物质或其他菌体外表挪动；②经过理化作用可逆地吸附在一同或惰性物质上；③经过微生物隶属物的作用将细菌不可逆地粘附一同或惰性物质上；④细菌的倍增和颗粒污泥的增大。

5. UASB反响器的应用研讨

UASB反响器自1977年完成工业化应用以来，已胜利地应用于处置多种不同成分、不同浓度的污水，如高浓度制糖废水、土豆加工废水、淀粉废水、啤酒废水、酒精废水、乳品废水、屠宰废水、造纸废水等工业废水处理中，表1所列为国内外局部UASB反响器的统计设计材料。