一、概述

厭氧處理已經(jīng)成功地于各種高、中濃度的廢水處理中。雖然中、高濃度的廢水在相當程度上得到了解決，但是當污水中含有抑制性物質(zhì)時，如含有硫酸鹽的味精廢水在處理上仍有一定的難度。在厭氧處理領(lǐng)域應(yīng)用為廣泛的是UASB反應(yīng)器，所以本文重點討論UASB反應(yīng)器的設(shè)計方法。但是，其與其它的厭氧處理工藝有一定的共同點，例如，流化床和UASB都有三相分離器。而UASB和厭氧濾床對于布水的要求是一致的，所以結(jié)果也可以作為其他反應(yīng)器設(shè)計。

包含厭氧處理單元的水處理過程一般包括預(yù)處理、厭氧處理(包括沼氣的收集、處理和利用)、好氧后處理和污泥處理等部分，可以用圖1所示的流程表示。

二、UASB系統(tǒng)設(shè)計

1、預(yù)處理設(shè)施

一般預(yù)處理系統(tǒng)包括粗格柵、細格柵或水力篩、沉砂池、調(diào)節(jié)(酸化)池、營養(yǎng)鹽和pH調(diào)控系統(tǒng)。格柵和沉砂池的目的是去除粗大固體物和無機的可沉固體，這對對于保護各種類型厭氧反應(yīng)器的布水管免于堵塞是必需的。當污水中含有砂礫時，例如以薯干為原料的釀酒廢水，怎么強調(diào)去除砂礫的重要性也不過分。不可生物降解的固體，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)積累會占據(jù)大量的池容，反應(yīng)器池容的不斷減少將導(dǎo)致系統(tǒng)完全失效。

由于厭氧反應(yīng)對水質(zhì)、水量和沖擊負荷較為敏感，所以對于工業(yè)廢水適當尺寸的調(diào)節(jié)池，對水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)是厭氧反應(yīng)穩(wěn)定運行的保證。調(diào)節(jié)池的作用是均質(zhì)和均量，一般還可考慮兼有沉淀、混合、加藥、中和和預(yù)酸化等功能。在調(diào)節(jié)池中設(shè)有沉淀池時，容積需扣除沉淀區(qū)的體積；根據(jù)顆?；蚿H調(diào)節(jié)的要求，當廢水堿度和營養(yǎng)鹽不夠需要補充堿度和營養(yǎng)鹽(N、P)等；可采用計量泵自動投加酸、堿和藥劑，通過調(diào)節(jié)池水力或機械攪拌達中和作用。

同時，酸化池或兩相系統(tǒng)是去除和改變，對厭氧過程有抑制作用的物質(zhì)、改善生物反應(yīng)條件和可生化性也是厭氧預(yù)處理的主要手段，也是厭氧預(yù)處理的目的之一。僅考慮溶解性廢水時，一般不需考慮酸化作用。對于復(fù)雜廢水，可在調(diào)節(jié)池中取得一定程度的酸化，但是完全的酸化是沒有必要的，甚至是有害處的。因為達到完全酸化后，污水pH會下降，需采用投藥調(diào)整pH值。另外有證據(jù)表明完全酸化對UASB反應(yīng)器的顆粒過程有不利的。對以下情況考慮酸化或相分離可能是有利的：

1) 當采用預(yù)酸化可去除或改變對甲烷菌有毒或抑制性化合物的結(jié)構(gòu)時；

2) 當廢水存在有較高的Ca2+時，部分酸化可避免顆粒污泥表面產(chǎn)生CaCO3結(jié)垢；

3) 當處理含高含懸浮物和/或采用高負荷，對非溶解性組分去除有限時；

4) 在調(diào)節(jié)池中取得部分酸化效果可以通過調(diào)節(jié)池的合理設(shè)計取得。例如，上向流進水方式，在反應(yīng)器底部形成污泥層(1.0m)。底部布水孔口設(shè)計為5～10m2/孔即可。

2、UASB反應(yīng)器體積的設(shè)計

a) 負荷設(shè)計法

采用有機負荷(q)或水力停留時間(HRT) 設(shè)計UASB反應(yīng)器是為主要的方法。一旦q或HRT確定，反應(yīng)器的體積(V)可以很容易根據(jù)公式(1或2)計算。對某種特定廢水，反應(yīng)器的容積負荷一般應(yīng)通過試驗確定。

V = QSo/q　 (1)

V =KQ.HRT (2)

式中：Q---廢水流量，m3/d；

So---進水有機物濃度，gCOD/L或gBOD5/L。