升流式厌氧污泥床反应器（UASB）的设计

1.设计水量和设计水质

1.1设计水量

1）设计水量应根据工厂或工业园区总排放口实际测定的废水流量设计。

2）废水流量变化应根据工艺特点进行实测，确定流量变化系数。

3）无法取得实际测定数据时，可参照国家现行工业用水量的有关规定折算确定，或根据同行业同规模同工艺现有工厂排水数据类比确定。

4）工厂内或工业园区内的生活污水宜直接进入后续的好氧处理单元。生活污水量、沐浴污水量的确定，应符合 GB50015 的有关规定。

5）提升泵房、格栅井、沉砂池宜按最高日最高时废水量计算。

6）UASB反应器设计流量应按最高日平均时废水量设计，如厂区内设置调节池且停留时间大于 8h，UASB 反应器设计流量可按平均日平均时设计。

7）UASB 反应器前、后的水泵、管道等输水设施应按最高日最高时废水量设计。

1.2设计水质

1）设计水质应根据进入污水处理厂（站）的工业废水的实际测定数据确定。无实际测定数据时，可参照类似工厂的排放资料类比确定。

2）UASB 反应器应符合下列进水条件：

a）pH 值宜为 6.0～8.0；

b）常温厌氧温度宜为 20℃～25℃，中温厌氧温度宜为 35℃～40℃，高温厌氧温度宜为 50℃～55℃；

c）营养组合比（CODCr:氨氮:磷）宜为 100～500:5:1；

d）BOD5/CODCr 的比值宜大于 0.3；

e）进水中悬浮物含量宜小于 1500mg/L；

f）进水中氨氮浓度宜小于 2000mg/L；

g）进水中硫酸盐浓度宜小于 1000mg/L；

h）进水中 CODCr 浓度宜大于 1500mg/L；

i）严格控制重金属、氰化物、酚类等物质进入厌氧反应器的浓度。

如果不能满足进水要求，宜采用相应的预处理措施。

设计出水直接排放时，应符合国家或地方排放标准要求；排入下一级处理单元时，应符合下一级处理单元的进水要求。

污染物去除率

UASB 反应器对污染物的去除效果可参照表 1。

2.工艺设计

2.1工艺流程

2.2预处理

2.2.1预处理包括格栅、沉砂池、沉淀池、调节池、酸化池及加热池等。

2.2.2应根据需要设粗、细格栅或设细格筛。

2.2.3处理畜禽粪便、屠宰和酒糟等含砂较多废水时，应设置沉砂池。

2.2.4处理造纸、淀粉等含大量悬浮物的废水时，应设置沉淀池。

2.2.5应设置调节池。调节池的设计应满足以下要求：

a）调节池容量应根据废水流量变化曲线确定；没有流量变化曲线时，调节池的容量应满足生产排水周期中水质水量均化的要求，停留时间宜为 6h～12h；如为间歇运行，调节池容量宜按 1~2 个周期设置；

b）宜在调节池内投加酸、碱、营养源(氮、磷等)等药品，可兼用作中和池；

c）调节池内宜设置搅拌设施，搅拌机动力宜为 4W/m3～8W/m3 池容；

d）调节池出水端应设置去除浮渣装置，池底宜设置除砂和排泥装置。

2.2.6 pH值调节及加药装置宜设在加药间内，其设计应符合下列要求：

a）通过投加碱性或酸性物质来调节和控制 UASB 反应器内的 pH 值，碱性物质主要有Na2CO3、NaHCO3、NaOH 等；酸性物质主要有盐酸、硫酸等；

b）药剂应有一定的存储量，酸性物质贮存时间宜为 7d 以上，碱性物质贮存时间宜为15d 以上；

c）溶药宜采用专用的溶药罐和搅拌设备，投加宜采用计量泵自动定量投加；

d）pH 值粗调宜在中和池或调节池中投加酸性物质或碱性物质进行，pH 值微调宜采用管道混合器和定量加酸加碱泵进行；

e）在加药间宜同时设置营养盐(氮、磷等)等药品溶解和加药装置。

2.2.7当进水可生化性较差时，宜设置酸化池。酸化池设计应满足以下要求：

a）宜采用底部布水上向流方式；

b）宜根据地区气候条件不同，增加浮渣、沉渣、保温等处理设施；

c）有效水深宜为 4.0m～6.0m；

d）酸化池容积宜采用容积负荷计算法，按公式（1）计算。

2.2.8反应器宜采用保温措施，使反应器内的温度保持在适宜范围内。如不能满足温度要求， 应设置加热装置，具体要求如下：

a）加热方式可采用池外加热和池内加热，池外加热有加热池和循环加热两种方式，池内加热宜采用热水循环加热方式；

b）热交换器选型应根据废水特性、介质温度和热交换器出口介质温度确定。热交换器换热面积应根据热平衡计算，计算结果应留有 10％～20％的余量；

c）加热装置的需热量按公式（2）计算。

2.3 UASB 反应器

2.3.1 UASB 反应器池体

UASB 反应器容积宜采用容积负荷计算法，按公式（3）计算。

反应器的容积负荷应通过试验或参照类似工程确定。处理中、高浓度复杂废水的 UASB 反应器设计负荷可参考下表。

UASB反应器工艺设计宜设置两个系列，具备可灵活调节的运行方式，且便于污泥培养和启动。反应器的最大单体体积应小于 3000m3。

UASB 反应器的有效水深应在 5m～8m 之间。

UASB 反应器内废水的上升流速宜小于 0.8m/h。

UASB 反应器的建筑材料应符合下列要求：

UASB 反应器宜采用钢筋混凝土、不锈钢、碳钢等材料；

a)UASB 反应器应进行防腐处理，混凝土结构宜在气液交界面上下 1.0m 处采用环氧树脂防腐；碳钢结构宜采用可靠的防腐材料等；

b)钢制 UASB 反应器的保温材料常用的有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、玻璃丝棉、泡沫混凝土、膨胀珍珠岩等。

2.3.2 UASB 反应器组成

UASB 反应器主要包括布水装置、三相分离器、出水收集装置、排泥装置及加热和保温装置。反应器结构形式见图 3。

a)布水装置

UASB 反应器宜采用多点布水装置，进水管负荷可参考表 3。

布水装置宜采用一管多孔式布水、一管一孔式布水或枝状布水。

布水装置进水点距反应器池底宜保持 150mm～250mm 的距离。

一管多孔式布水孔口流速应大于 2m/s，穿孔管直径应大于 100mm。

枝状布水支管出水孔向下距池底宜为 200mm；出水管孔径应在 15mm～25mm 之间； 出水孔处宜设45度斜向下布导流板，出水孔应正对池底。

b)三相分离器

宜采用整体式或组合式的三相分离器，单元三相分离器基本构造见图 4。

沉淀区的表面负荷宜小于 0.8m3/（m2·h），沉淀区总水深应大于 1.0m。

出气管的直径应保证从集气室引出沼气。

集气室的上部应设置消泡喷嘴。

三相分离器宜选用高密度聚乙烯（HDPE）、碳钢、不锈钢等材料，如采用碳钢材质应进行防腐处理。

c)出水收集装置

出水收集装置应设在 UASB 反应器顶部。

断面为矩形的反应器出水宜采用几组平行出水堰的出水方式，断面为圆形的反应器出水宜采用放射状的多槽或多边形槽出水方式。

集水槽上应加设三角堰，堰上水头大于 25mm，水位宜在三角堰齿 1/2 处。

出水堰口负荷宜小于 1.7L/（s·m）。

处理废水中含有蛋白质或脂肪、大量悬浮固体，宜在出水收集装置前设置挡板。

UASB 反应器进出水管道宜采用聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PPR）等材料。

d)排泥装置

UASB 反应器的污泥产率为 0.05kgVSS/kgCODCr～0.10kgVSS/kgCODCr，排泥频率宜根据污泥浓度分布曲线确定。应在不同高度设置取样口，根据监测污泥浓度制定污泥分布曲线。

UASB 反应器宜采用重力多点排泥方式。

排泥点宜设在污泥区中上部和底部，中上部排泥点宜设在三相分离器下0.5m～1.5m处。

排泥管管径应大于 150mm；底部排泥管可兼作放空管。

2.4 沼气净化及利用

UASB反应器的沼气产率为:0.45～0.50Nm3/kgCODcr,沼气产量按公式（4）计算

沼气净化利用主要包括脱水、脱硫及沼气贮存，系统组成见图 5。

沼气净化利用设计应符合 NY/T1220.1、NY/T1220.2 和GB50016 的有关规定。

沼气利用应经过脱水和脱硫处理后方可进入后续利用装置。沼气脱水、脱硫设计应符合 NY/T1220.2 的有关规定。

沼气贮存可采用低压湿式储气柜、低压干式储气柜和高压储气柜。储气柜与周围建筑物应有一定的安全防火距离。储气柜容积应根据不同用途确定：

沼气用于民用炊事时，储气柜的容积按日产气量的 50%~60%计算；

沼气用于锅炉、发电时，应根据沼气供应平衡曲线确定储气柜的容积；无平衡曲线时，储气柜的容积应不低于日产气量的 10%。

沼气储气柜输出管道上宜设置安全水封或阻火器。沼气利用工程应设置燃烧器，严禁

随意排放沼气，应采用内燃式燃烧器。

沼气日产量低于1300m3的UASB反应器，宜作为炊事、采暖或厌氧换热的热源，沼气日产量高于1300m3的UASB反应器宜进行发电利用或作为炊事、采暖或厌氧换热的热源。