升流式厌氧污泥床UASB反应器的系列化和设备化

升流式厌氧污泥床(UASB)反应器的系列化和设备化研究

摘要：本研究通过对国内外厌氧工艺的发展分析，提出了各种厌氧反应器中应用最为广泛的UASB反应器设备化是国内外的发展方向的观点。在“九五攻关”期间对UASB反应器进行设备化研究工作，其中对混凝土结构的矩形UASB反应器，结合三相分离器进行了反应器标准化和系列化的设计工作。对国外引进的两种反应器的制作技术，进行了圆形UASB反应器的设备化研究。结合工程应用的分析表明，新型材料的UASB反应器在技术和经济上具有一定的优越性。

关键字：UASB反应器设备化拼装式反应器Lipp技术圆形和矩形反应器TheStandardizedandEqualizationofUpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB)ReactorBeijingMunicipalResearchInstituteofEnvironmentalProtectionAbstractor：Inthispaper,thedevelopmentofanaerobictreatmentprocessesareanalyzed,theEqualizationofthemostpopularizedinapplicationamongvariouskindanaerobicreactors,UASBreactoristrendoftechnologyinabroadandathome.DuringNineFive-YearProgramperiods,thekeyprojectforequalizationofUASBreactorhasbeenconducted.ForrectangularconcreteUASBreactor,thestandardizedandequalizationforUASBreactorhasbeenpursuedwithaspecialthreephaseseparator.ThetwokindofnewmaterialforproductionUASBreactorareintroduced,whichareusedforthecycleUASBreactor.Thefull-scaleprojectsapplicationindicatedthatUASBreactormadebythesenewmaterialandtechniquesaretechniqueandeconomicfeasibleandprofitable.

KeyWords：UASBreactor,Equalization,resemblereactor,Lipptechnique,cycleandrectangularreactor一、概述对各种厌氧工艺的应用进行统计，在世界范围(不包括中国)内到99年共统计了1303个采用了不同类型的反应器(见图1a)。其中有近800座采用UASB反应器，占全部项目的59%。UASB反应器最大的优点是结构简单便于放大、运行管理简单。EGSB目前虽然仅占厌氧工艺应用总数的11%左右，但是考虑到其是近年来刚刚开发的工艺，其占据市场的速度非常快，在新建厌氧处理装置中占有很大的比例。而在我国采用各种厌氧处理技术据不完全统计，到99年共有219个项目采用不同类型的厌氧反应器(见图1b)。其中采用UASB反应器的有120座以上，占全部项目的58%，基本与国外应用情况相类似。国际上荷兰的PAQUES、美国的BIOTHANE和比利时的BIOTIM公司是世界上主要三个UASB技术的厂家。仅这三家公司占国际市场份额的74%，这三家公司的技术主要是采用UASB技术，这反映了UASB技术除其技术本身的特点之外，其市场化的水平也是比较高的。这与UASB技术本身的特点有关，如UASB的反应器、三相分离器和颗粒污泥等等都是专有技术，技术含量较高。这使得厌氧UASB工艺在欧洲迅速得到了推广和普及，目前已向美国和世界其他地区辐射。樱二鬼、召U都A沿S样B兼反恼应侮器洪1赌、售U其A讽S串B消反莫应汗器挂的键原器理

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a)拼装制罐技术

拼装技术采用高新技术制成的罐体材料，以快速低耗的现场拼装方式最终成型，组成成套化的单元反应器设备，使污水处理设备的全套装置达到技术先进、配制合理、性能优良、耐腐性好、维修便利、外表美观的效果。罐体材料将根据不同反应器采用软性搪瓷或其他防腐形式预制钢板。预制的钢板采用以栓接方式拼装，栓接处加特制密封材料防漏(见图6a)，此种预制钢板形成的保护层不仅能阻止罐体腐蚀，而且具有抗酸碱的功能。b)Lipp技术

Lipp罐制作时薄钢板通过一台成型机和一台咬合机，在成型机上薄钢板上部被折成h形而下部被折成n形，在咬合机上薄钢板上部与上一层薄钢板的下部被咬合在一起的成型过程和截面形状(如图6b)。废水处理中被处理废水具有腐蚀性(如酸碱废水)的废水，或处理工艺过程中产生腐蚀性(如厌氧处理)的情况，采用镀锌板无法像搪瓷钢板一样法满足罐体材料具有耐腐蚀的要求。而全部用不锈钢卷板来制作罐体其制作成本相当高，通过复合机械，将镀锌卷板与0.3mm厚度的不锈钢薄膜复合在一起，其截面形状如图6b所示。Lipp制罐技术是一种具有世界先进水平的制罐工艺与技术，但是需要特殊机械。80年代国内粮食系统引进多套加工机械，并且在粮仓上有大量的应用。目前也逐步应用于污水处理。

2)两种罐体的基础和配件应用上述两项技术由于罐体所用材料较少，在基础承载力计算中几乎可以不考虑罐体自重对基础的承压要求。在基础底板浇筑时，按所要制作的罐件直径在底板表面留一条宽150mm，深100mm的预留槽，槽内按直径均匀放置一定数量的预埋件，反应器制作完成后，放入预留槽内，用螺栓将罐体和预埋件固定，然后用膨胀混凝土和沥青等材料来密封，最后覆细石混凝土保护层(见图7a)。罐体的设计是设备化的一部分工作，可对不同高度和直径的反应器的结构进行系列设计。这样整个反应器的设计仅仅是基础的结构设计，这在结构设计中比较简单。图7b是基础图设计之一，这样整个反应器池体和基础的设计就形成了系列化。

3、拼装预制和Lipp制罐技术的优点和局限性

施工时间短，质量高是预制拼装和Lipp反应器的优点之一。由于机械化加工和施工方式，工作强度大幅减小，施工难度降低，施工质量得到保障。虽然在预制加工过程中对材质要求较高(如：拼装结构需要冷扎板和搪烧，Lipp罐需要镀锌钢板和不锈钢薄板)。

采用的薄壁结构虽然材料用量减少，但是由于其相等间距的咬合筋(或栓接)的作用，拼装预制和Lipp制罐具有相当大的环拉强度。对于圆形池体，满足了环向受压的要求也就是基本满足了池体的强度要求。环向拉力的强度计算过程，对于不同的材料、不同的介质以及不同的池容，需要进行计算。计算的过程实际上就是寻求最佳材料厚度的过程。例如，对直径为10m，总高度6.5m，水力高度为6m的500m3反应器，其壁厚可选用了两种不同壁厚的材料用于不同水力高度的位置，罐体下部壁厚为3mm，而罐体上部均选用2mm。从理论上讲，罐的壁厚可比2mm小。但是，考虑到结构稳定性等因素，一般不小于2mm。对于直径大、高度高的罐体，理论上可选用更厚的钢板制作。但由于国内搪瓷钢板的规格和Lipp制罐机械在机械压紧强度，咬口紧密度等方面的限制，罐体的选用材料壁厚一般最大为4mm。所以，这两种技术国内制作的最大罐体直径在30～40m。对于特殊的超大超高的罐体，可选用高强度材料。同样，由于价格成本和池形的限制，拼装预制和Lipp制罐不适用对于容积小和直径小于5m的反应器。从结构上考虑拼装和Lipp技术不适用于地下池和方形结构池。四、不同池型结构的技术经济比较UASB反应器的材料，可采用碳钢、Lipp(或拼装结构)和混凝土结构。对钢制结构的反应器需进行保温处理，钢池考虑采用现场4～8mm厚阻燃型聚苯乙烯泡沫板及彩色防护板保温和装饰，碳钢的防腐材料采用环氧树脂加玻璃布三层做法。混凝土池不考虑保温问题。附属设备如三相分离器、配水系统、走道、扶手、楼梯暂等不考虑。对以上三种结构型式进行了技术经济比较。三种池的容积均按1250m3考虑，表2是投资、折旧和施工技术条件的对比表。表2不同结构经济技术比较(投资、经常维护费用和施工)序号项

目混凝土池(万元)碳钢池(万元)拼装或复合Lipp罐(万元)1容积(总)10×20×7mφ15×8.0×δ10φ15×8.0m×δ32重量(吨)---3612.203池体投资费用5628.814.54保