上流式厭氧污泥牀

上流式厭氧污泥牀簡稱UASB，是現代高效厭氧處理工藝中應用最廣泛的反應器形式之一。污水從反應器底部進入，靠水力推動，污泥在反應器內呈膨脹狀態。混合液充分反應後進入截面積擴展的沉澱區，經三相分離器，產生的沼氣從上部進入集氣系統，污泥靠重力返回反應區。有時往反應器中投加軟性填料，為生物提供附着生長的表面，以增加生物量。它的優點是結構簡單、負荷率高、水力停留時間短、能耗低和無需設污泥迴流裝置等 ^[2]  。

上流式厭氧污泥牀反應器 ^[3]  是一種處理污水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧污泥牀，英文縮寫UASB（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket）。由荷蘭Lettinga教授於1977年發明。

污水自下而上通過UASB。反應器底部有一個高濃度、高活性的污泥牀，污水中的大部分有機污染物在此間經過厭氧發酵降解為甲烷和二氧化碳。

因水流和氣泡的攪動，污泥牀之上有一個污泥懸浮層。

反應器上部有設有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應器頂部導出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應器底部的污泥牀；消化液從澄清區出水。

UASB 負荷能力很大，適用於高濃度有機廢水的處理。運行良好的UASB有很高的有機污染物去除率，不需要攪拌，能適應較大幅度的負荷衝擊、温度和pH變化。

UASB反應器中的厭氧反應過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產乙酸和產甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉化過程而將底物轉化為最終產物——沼氣、水等無機物

在厭氧消化反應過程中參與反應的厭氧微生物主要有以下幾種：

①水解—發酵(酸化)細菌，它們將複雜結構的底物水解發酵成各種有機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；

②乙酸化細菌，它們將第一步水解發酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳；

③產甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉化為甲烷 ^[1]  。

UASB由污泥反應區、氣液固三相分離器(包括沉澱區)和氣室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉澱性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥牀底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合併，逐漸形成較大的氣泡，在污泥牀上部由於沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然後穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉澱區，污水中的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，並在重力作用下沉降。沉澱至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離後的處理出水從沉澱區溢流堰上部溢出，然後排出污泥牀。

UASB構造上的特點是集生物反應與沉澱於一體，是一種結構緊湊的厭氧反應器。反應器主要由下列幾個部分組成。

其主要功能是：

1.將進入反應器的原廢水均勻地分配到反應器整個橫斷面，並均勻上升；

2.起到水力攪拌的作用。

這都是反應器高效運行的關鍵環節。

是UASB的主要部位，包括顆粒污泥區和懸浮污泥區。在反應區內存留大量厭氧污泥，具有良好凝聚和沉澱性能的污泥在池底部形成顆粒污泥層。廢水從污泥牀底部流入，與顆粒污泥混合接觸，污泥中的微生物分解有機物，同時產生的微小沼氣氣泡不斷放出。微小氣泡上升過程中，不斷合併，逐漸形成較大的氣泡。在顆粒污泥層的上部，由於沼氣的攪動，形成一個污泥濃度較小的懸浮污泥層。

由沉澱區、迴流縫和氣封組成，其功能是將氣體（沼氣）、固體（污泥）和液體（廢水）等三相進行分離。沼氣進入氣室，污泥在沉澱區進行沉澱，並經迴流縫迴流到反應區。經沉澱澄清後的廢水作為處理水排出反應器。

三相分離器的分離效果將直接影響反應器的處理效果。

也稱集氣罩，其功能是收集產生的沼氣，並將其導出氣室送往沼氣櫃。

功能是將沉澱區水面上的處理水，均勻地加以收集，並將其排出反應器。

此外，在反應器內根據需要還要設置排泥系統和浮渣清除系統。

與其他類型的厭氧反應器相較有下述優點：

1. 污泥牀內生物量多，摺合濃度計算可達20~30g/L；

2. 容積負荷率高，在中温發酵條件下，一般可達10kgCOD/（m³·d）左右，甚至能夠高達15~40kgCOD/(m³·d)，廢水在反應器內的水力停留時間較短，因此所需池容大大縮小。

3. 設備簡單，運行方便，勿需設沉澱池和污泥迴流裝置，不需要充填填料，也不需在反應區內設機械攪拌裝置，造價相對較低，便於管理，且不存在堵塞問題。

主要內容有：

①根據水質特點、水量大小、去除率等選定池型，確定主要尺寸；

②設計進水、配水和出水系統；

③選定三相分離器的型式，沼氣回收設備。

設計參數應通過試驗確定，無條件試驗時可參考經驗參數進行設計 ^[1]  。