UASB厌氧反应器工作原理
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工艺操作条件
Ⅰ、生物量--大小以污泥浓度表示，一般介于10~30gvss/L之间，为防止反应器中污泥流失，可采用装入填料介质使细菌附着挂膜，调节水流速度或污泥回流量。
Ⅱ、负荷率--表示消化装置处理能力的一个参数，负荷率有三种表示方法:
①容积负荷率--反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量kg/m3•d。
②污泥负荷率--反应器内单位重的污泥在单位时间内接纳的有机物量kg/kg•d。
③投配率--每天向单位有效容积投加的材料的体积m3/m3•d。
投配率的倒数为平均停留时间或消化时间，单位为d(天)，投配率池可用百分率表示。
负荷率的影响:
①当有机物负荷率很高时，营养充分，代谢产物有机酸产量很大，超过甲烷菌的吸收利用能力，有机酸积累pH下降，是低效不稳定状态。
②负荷率适中，产酸细菌代谢产物中的有机物(有机酸)基本上能被甲烷菌及时利用，并转化为沼气，残存有机酸量仅为几百毫克/升。pH=7~7.5，呈弱碱性，是高效稳定发酵状态。
③当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，pH>7.5是碱性发酵状态，是低效发酵状态。
Ⅲ、温度控制--发酵要求较高的温度，每去除8000mg/L的COD所产沼气，能使水温升高10℃，一般工艺设计中温消化30~35℃。
Ⅳ、pH的控制--当液料pH<6.5或高于8.0，则要调整液料pH。
pH<6.8~7，应减少有机负荷率，
pH<6.5，应停止加料，必要时加入石灰中和。
反应器结构
反应器工作时，污水经过均匀布水进人反应器底部，污水自下而上地通过厌氧污泥床反应器。在反应器的底部有一个高浓度 (可达100〜150 g/L〉、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里被转化为CH.,和C()2 ； III 于气态产物（消化气）的搅动和气泡黏附污泥，
在污泥层之上形成一个污泥悬浮层；反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离；被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到姑浮污泥层，出水则从澄淸区流出。由于在反应器内可以培养出大tt厌氧颗粒污泥，使反应器的负荷很大，对一般的高浓度有机污水，当水温在30 °C左右时，负荷可达 10〜30 kgC()D/(m3 • d)。
UASB厌氧反应器工作原理
UASB工艺近年来在外发展很快，应用面很宽，在各个行业都有应用，生产性规模不等。实践证明，它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既解决了环境污染问题，又能取得较好的经济效益，具有广阔的应用前景。
UASB厌氧反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。UASB厌氧反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为终产物——沼气、水等无机物
在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种：
① 解—发酵(酸化)细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机酸，乙醇，糖类，氢和二氧化碳；
② 乙酸化细菌，它们将*步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳；
③ 产甲烷菌，它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷 。
反应器原理
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
基本要求有:
(1)为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能;
(2)良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持特定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度;
(3)通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。
UASB的启动
1、污泥的驯化
UASB设备启动的难点是获得大量沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。加以驯化，一般需要3-6个月，如果靠设备自身积累，投产期可长达1-2年。实践表明，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形成;比重大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)应一次投加足够量的接种污泥;
(2)启动初期从污泥床流出的污泥可以不予回流，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累，并促进其增殖逐步达到颗粒化;
(3)启动开始废水COD浓度较低时，未必就能让污泥颗粒化速度加快;
(4)污泥负荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比较合适;
(5)污水中原来存在的和厌氧分解出来的多种挥发酸未能有效分解之前，不应随意提高有机容积负荷，这需要跟踪观察和水样化验;
(6)可降解的COD去除率达到70-80%左右时，可以逐步增加有机容积负荷率;
(7)为促进污泥颗粒化，反应区内的空塔速度不可低于1m/d，采用较高的表面水力负荷有利于小颗粒污泥与污泥絮凝分开，使小颗粒污泥凝并为大颗粒。
反应器原理
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
厌氧生物处理的主要特点有哪些?
⑴ 能耗较低：因为厌氧生物处理不需要供氧，能源消耗约为好氧活性污泥法的1/10，还能产生具有较高热值的甲烷气(CH4)。每去除1gCODcr可以产生0.35标准升甲烷或0.7标准升沼气。沼气的热值为22.7KJ/L,甲烷的热值为39300KJ/m3，一般天然气的热值为34300KJ/m3 。
⑵ 污泥产量低：因为厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，好氧生物处理系统每处理1kgCODcr产生的污泥量为0.25～0.6kg，而厌氧生物处理系统每处理1kgCODcr产生的污泥量只有0.02～0.18kg。
⑶可对好氧生物处理系统不能降解的一些大分子有机物进行彻底降解或部分降解。
⑷ 厌氧微生物对温度、PH等环境因素的变化更为敏感，运行管理好厌氧生物处理系统的难度较大。
⑸ 水温适应广：好氧处理水温在10～35℃之间，当高温时就需采取降温措施;而厌氧处理水温适应广泛，分低温厌氧(10～30℃)、中温厌氧(30～40℃)和高温厌氧(50～60℃)。
厌氧反应器“酸化”恢复措施
1、化学恢复法
1）、投加氢氧化物
投加NaOH、Ca(OH)2等氢氧化物可有效提升反应器pH，实现短期内厌氧体系中pH的恢复。然而投加的氢氧化物如Ca(OH)2大多被碳酸盐所消耗，由于缺乏酸碱缓冲能力，厌氧反应器内pH会出现大幅震荡过程，难以保持长期稳定，不利于耗氢产乙酸菌及产甲烷菌的活性恢复，部分情况下甚至会导致反应器崩溃；其次，氢氧化物会消耗产甲烷过程中所需的CO2，破坏产甲烷的进行，对产甲烷菌的恢复不利，因此这种方法目前已不常用。
2）、投加NaHCO3
仅从理论角度讲，NaHCO3的投加能够在不干扰微生物敏感的理化平衡的情况下平稳地将pH调节到理想状态，且不影响CO2的含量，pH的波动相对其他化学药品也较小；但NaHCO3饱和溶液的pH值仅为8.2，在不考虑NaHCO3随出水流失以及与VFA反应的消耗量，将容积为800m³反应器的pH值从6.0提升到7.0需固体NaHCO3质量为12t，况且将反应器中pH值和VFA都恢复正常并不是一两天的事，需要一定的恢复期，所以有可能需要长期投加NaHCO3。显然，这是一个相当沉重的经济负担，虽然试验中有较好的效果，但在工程实际中，不宜采用NaHCO3。
2、物理恢复法
1）、提高混合程度
通过增加反应器水力停留时间（HRT），或改进反应器的设计，可提高厌氧反应器混合程度，降低“死区”范围，进而抑制或减少沟流现象。例如，改变ABR导流挡板的角度与安插方向，可促进水流在反应器底部的均匀分布，限度地增加反应器的混合程度。此种方法通常用于预防酸化或对酸化进行辅助恢复。
2）、降低进水浓度
通过降低进水浓度（通常<2000mg/L），进而降低反应器的有机负荷，是实现酸化反应器恢复的常用方法。但单独采用这种方法的恢复效果并不明显，通常要配合碱液投加方法一起使用。例如，采用降低进水浓度同时配合加入一定NaHCO3的方法将酸化反应器的pH从4.5调至7.0，9d后UASB的出水pH从被酸化时的5.4回升到6.5。
