揭秘UASB及改进型生化反应器的独特优势与特点

UASB及其改进型生化反应器在废水处理领域扮演着至关重要的角色。作为厌氧反应器的一大代表，UASB（升流式厌氧污泥床）反应器凭借其高负荷、高效率、综合能耗低以及日渐成熟的技术特点，在生化处理过程中得到了广泛应用，特别是在处理果汁废水、蛋白质废水等高BC比的废水中表现出色。

UASB生化反应器特点

UASB反应器的工作原理是基于反应器底部的高浓度污泥床，污泥浓度可达60-80g/L。废水从反应器底部进入，向上流动通过反应器，在污泥床中，大部分有机物经过发酵转化为气体。这一过程得益于污泥床中丰富的厌氧微生物群落，它们通过分解有机物产生沼气。

UASB反应器由污泥反应区、气液固三相分离器和气室三部分组成。污泥反应区位于反应器底部，这里积累了大量厌氧污泥，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。当废水从污泥床底部流入时，与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解废水中的有机物。

由于沼气的产生和搅动，污泥床上部形成了一个污泥悬浮层。沼气以微小气泡形式不断释放，在上升过程中逐渐合并形成较大气泡，进入三相分离器。三相分离器是UASB反应器的关键部件，它将沼气、污泥和水有效分离。沼气通过分离器下部的反射板折向四周，穿过水层进入气室，最终通过导管导出，被分离出的污泥则回流到厌氧反应区。

沉淀区位于三相分离器的上方，污水中的污泥在这里发生絮凝，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，确保反应区内积累大量的污泥。处理后的出水则从沉淀区溢流堰上部溢出，排出反应器。

UASB反应器在处理一般有机废水时，当水温在30℃左右时，容积负荷可达10-20kg(COD)/(m³·d)，COD去除率可达75-80%。其广泛应用于高浓度有机废水的处理，如食品、屠宰、啤酒废水等。

UASB反应器的改进型：EGSB反应器

EGSB（膨胀颗粒污泥床）反应器是UASB反应器的改进版，属于第三代厌氧反应器。相比于UASB反应器，EGSB反应器的最大区别在于反应器内液体上升流速的不同。在UASB反应器中，水力上升流速一般小于1m/h，污泥床更像是一个静止床。而EGSB反应器通过采用出水循环，水力上升流速一般可达到5~10m/h，甚至更高，因此整个颗粒污泥床是膨胀的。

EGSB反应器向上流反应器，一般为圆柱状塔形，具有较大的高径比，一般可达3~5，生产装置反应器的高度可达15~20米。EGSB反应器可以分为进水配水系统、出水回流系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。

废水经进水分配系统均匀地分配到整个反应器的底部，并产生一个均匀的上升流速。然后通过厌氧颗粒污泥床，有机物在这里转化为沼气。污泥颗粒、沼气和出水在顶部的三相分离器内进行分离。处理后的水从出水槽流出，沼气从沼气管线排出，颗粒污泥则返回颗粒污泥膨胀床内。

EGSB反应器的特点使其在处理高负荷、低浓度有机废水时表现出色，尤其是在低温条件下。具体来说，EGSB反应器的特点包括：

1. 高处理效率：EGSB反应器可在高负荷下取得高处理效率。在处理COD低于1000mg/L的废水时，仍能保持高负荷和去除率。尤其是在低温条件下，对低浓度有机废水的处理也能获得良好的去除效果。

2. 高上升流速：在UASB反应器中，液流上升流速仅为1m/h，而EGSB反应器的上升流速可高达3~10m/h，甚至更高。因此，EGSB反应器可以采用较大的高径比的细高型反应器构造，有效减少占地面积。

3. 良好的污泥性能：EGSB反应器的颗粒污泥床呈膨胀状态，颗粒污泥性能良好。在高水力负荷条件下，颗粒污泥的粒径为3~4mm，凝聚和沉降性能好（颗粒沉速可达60~80m/h），机械强度也较高（3.2×10⁴N/m²）。

4. 出水回流系统：EGSB反应器采用处理出水回流，对于低温和低负荷有机废水，回流可以增加反应器的搅拌程度，保证良好的传质过程，确保处理效果。对于高浓度或含有毒物质的有机废水，回流可以稀释进入反应器内的基质浓度和有毒物质浓度，降低其对微生物的抑制和毒害。

改进原理与效果

无论是UASB反应器还是其改进型EGSB反应器，其改进原理都围绕以下几个方面：

1. 污泥与污水的充分混合：确保污泥与污水在反应器内充分混合，提高有机物的去除效率。

2. 污泥悬浮层的稳定：保持污泥悬浮层的稳定，避免跑泥现象的发生，确保反应器的稳定运行。

3. 布水均匀：反应器内的布水系统应确保废水均匀分布，避免局部负荷过高或过低，影响处理效果。

4. 沼气收集稳定：确保沼气的稳定收集和利用，提高能源回收效率。

通过这些改进，UASB及其改进型生化反应器在废水处理领域的应用范围不断扩大，处理效率不断提高，同时降低了运行成本，为环境保护和可持续发展做出了重要贡献。

UASB及其改进型生化反应器以其独特的工作原理和显著的处理效果，成为了废水处理领域的重要技术。随着技术的不断进步和应用领域的拓展，相信这些反应器将在未来发挥更加重要的作用，为保护水环境、实现可持续发展目标贡献力量。