1.結構
升流式厭氧汙泥反應器UASB的基本特征是在反應器的上部設置氣、固、液三相分離器，下部爲汙泥懸浮層區和汙泥床區。汙水從底部流入，向上升流至頂部流出，混合液在沉澱區進行固、液分離，汙泥可自行回流到汙泥床區，使汙泥床區保持很高的汙泥濃度。從構造和功能上劃分，UASB反應器主要由進水配水系統、反應區（汙泥床區和汙泥懸浮層區）、沉澱區、三相分離器、集氣排氣系統、排泥系統及出水系統和浮渣清除系統組成(見圖 [#]-30)。
反應區中汙泥床高度約爲反應區總高度的1/3,?瞧湮勰嗔吭颊既?課勰嗔康?/3以上。汙泥床的汙泥量大，有機物濃度高，因此，80%的有機物去除率是在汙泥床內實現的。雖然汙泥懸浮層去除的有機物量不大，但其高度對產氣量、混合程度和系統穩定性至關重要。
UASB池型有圓形、方形、矩形等多種形式，小型裝置常爲圓柱形，底部呈錐形或圓弧形，大型裝置爲便于設置三相分離器，則一般爲矩形，總高度一般爲3~ [#]m，其中汙泥床1~ [#]m，汙泥懸浮層2~ [#]m。當汙水流量較小而有機物濃度較高時，需要的沉澱區面積小，沉澱區的面積及池形可與反應區相同。當汙水流量大而有機物濃度較低時，需要的沉澱區面積大，爲使反應區的過流面積不至于過大，可加大沉澱區面積，即使UASB反應器上部直徑大于下部直徑。
2.基本原理
UASB反應器內沒有載體，是一種懸浮生長型的厭氧消化方法。在反應器底部汙泥濃度較高的汙泥層被稱爲汙泥床，而在汙泥床上部汙泥濃度稍低的汙泥層被稱爲汙泥懸浮層，汙泥床和汙泥懸浮層統稱爲反應區。
在厭氧狀態下，微生物分解有機物產生的沼氣在上升過程中產生強烈的攪動，有利于顆粒汙泥的形成和維持。汙水均勻地進人反應器的底部，汙水向上通過包含顆粒汙泥或絮狀汙泥的汙泥床，在與汙泥顆粒的接觸過程中發生厭氧反應，經過反應的混合液上升流動進人氣、固、液三相分離器。沼氣泡和附着沼氣泡的汙泥顆粒向反應器頂部上升，上升到氣體反射板的底面，沼氣泡u汙泥絮體脫離。沼氣泡則被收集到反應器頂部的集氣室，脫氣後的汙泥顆粒沉降到汙泥床，繼續參與進水有機物的分解反應。在一定的水力負荷下，絕大部分汙泥顆粒能保留在反應區內，使反應區具有足夠的汙泥量。
UASB反應器不僅適于處理高、中濃度的有機汙水，也適用于處理城市汙水一類的低濃度有機汙水。
3.特點
升流式厭氧汙泥反應器特點可歸納爲：
(1)UASB反應器結構緊湊，集生物反應與沉澱于一體。
(2)升流式厭氧汙泥反應器的大特點是能在反應器內形成顆粒汙泥，使反應器內平均汙泥濃度達到30~40g/L，底部汙泥濃度可高達60~80g/L。
(3)UASB反應器具有很高的容積負荷，一般爲10~ [#]0kgCODCr/(m3-d),高可達30kgCODc/(m3‘d)。而且水力停留時間短，通常采用中溫厭氧消化，有時可以在常溫下運行。
(4)反應器內設三相分離器，在沉澱區分離的汙泥能自動回流到反應區，不需要汙泥回流設備。利用自身產生的沼氣和進水水流來實現攪拌混合，也不需要混合攪拌設備。因此，簡化了工藝環節和減少了系統工藝設備，維護運行較簡單。
(5)UASB反應器內沒有載體，是一種懸浮生長型的厭氧消化方法，不僅節省投資，而且避免了堵塞問題。
(6)UASB反應器的缺點是要求進水中的
懸浮物比普通
消化池低得多，特別是難生物降解的有機固體含量不宜過高，以免對汙泥顆粒化不利或減少反應區的有效容積，影響處理效果和處理能力；而且啓動時間較長，對水質水量和負荷的變化也比較敏感。
4.顆粒汙泥
顆粒汙泥的形成實際上是微生物固定化的一種形式，其外觀爲具有相對規則的球形或橢圓形黑色(或灰色)顆粒。顆粒汙泥的粒徑一般爲0.1~ [#]mm，個別大的有5mm，密度爲1.04~ [#].08
258g/cm3,比水略重，具有良好的沉降性能和降解水中有機物的產甲烷活性。
在光學顯微鏡下觀察，顆粒汙泥呈多孔結構，表面有一層透明膠狀物，其上附着甲烷菌。顆粒汙泥靠近外表面部分的細胞密度大，內部結構松散、細胞密度較小，粒徑較大的顆粒汙泥往往有一個空腔，這是由于顆粒汙泥內部營養不足使細胞自溶而引起的。大而空的顆粒汙泥容易破碎，其破碎的碎片成爲新生顆粒汙泥的內核，一些大的顆粒汙泥還會因內部產生的氣體不易釋放出去而容易上浮。
(1)使UASB反應器內出現顆粒汙泥的方法
①直接接種法：從正在運行的其他UASB反應器中取出一定量的顆粒汙泥直接投人新的UASB反應器後，由少到多逐步加大被處理的汙水水量，直到設計水量。用這種方法反應器投產所需時間快，但一般只在啓動小型UASB反應器時采用這種方法。
②間接接種法：將取自正在運行的厭氧處理裝置的厭氧活性汙泥，如城市汙水處理廠的消化汙泥，投人UASB反應器後，創造厭氧微生物佳的生長條件，用人工配制的、含有適當營養成分的營養水進行培養，形成顆粒汙泥後，再由少到多逐步加大被處理的汙水水量，直到設計水量。
③直接培養法：將取自正在運行的厭氧處理裝置的厭氧活性汙泥，如城市汙水處理廠的消化汙泥，投人UASB反應器後，用被處理汙水直接培養，形成顆粒汙泥後，再逐步加大被處理的汙水水量，直到設計水量。這種方法反應器投產所需時間較多，可長達3~4個月，大型UASB反應器常采用這種方法。
(2)直接培養法培養顆粒汙泥的注意事項
直接培養法培養顆粒汙泥時通常使用非顆粒性的汙泥，雖然厭氧處理工藝的大多數菌種要求嚴格的厭氧條件，但在培養啓動時不必追求嚴格的厭氧。因此直接培養時既可以使用非顆粒性的純厭氧汙泥，也可以使用經過陳化的好氧剩余汙泥，如果有攪拌設施，還可以投人未經消化的脫水汙泥。即使引人的汙泥中含有一定量的溶解氧，只要不再補充氧，反應器內的溶解氧也會很快被接種泥中的兼性菌消耗掉而終形成嚴格的厭氧條件。其他注意事項如下：
①好一次投加足夠量的接種厭氧汙泥，一般接種厭氧汙泥投加量爲40_~60kg/m3。同時進水中要補充足夠的營養鹽，必要時還要添加硫、鈣、钴、钼、镍等微量元素。
②爲使顆粒汙泥盡快形成，開始進水時COD&濃度不宜過高，二般要低于5000mg/L,可采取加大回流比的方法，使進水負荷按汙泥負荷計應低于0.1~0.2kgCODCr/(kgMLSS-d)0同時要將反應器內溫度嚴格控制在35或50~55T；之間，必要時將進水可用蒸汽加熱；pH值應保持在7~ [#].2之間，進水堿度一般不低于750mg/L。
③出現小顆粒汙泥後，爲使小顆粒汙泥發展爲大顆粒汙泥，要適當提高反應器表面水力負荷，將絮狀汙泥和分散的細小顆粒汙泥從反應器中“洗出”。但是一定要使“洗出”緩慢進行、逐步提高水力負荷，過度的“洗出”會使反應器內汙泥量急劇減少而使顆粒汙泥培養失敗。有關試驗表明，當表面水力負荷在0.25mV(?_h)以上時，會使汙泥產生水力分級現象。
④在培養初期，出水中會夾帶着一些汙泥絮片，反應器內汙泥濃度有所降低，在顆粒汙泥尚未形成之前，即使反應器具有一定去除率，但由于汙泥流失量大于生物增長量，反應器內汙泥濃度還會繼續下降。顆粒汙泥形成後，隨着容積負荷的不斷加大，增殖的生物量才會大于汙泥流失量，反應器內汙泥濃度開始增加。因此，培養初期汙泥流失造成汙泥濃度下降是正常現象，因培養時間較長，要有耐心，注意觀察和分析有關化驗數據。
⑤培養不能長期在低負荷下運行，當出水水質較好、COD(> 去除率較高後，應當逐漸提高負荷，但不能突然提高負荷，以防止造成沖擊，對汙泥顆粒化不利。當顆粒汙泥出現後，應當在適宜的負荷下穩定運行一段時間，以便培養出沉降性能良好的和產甲烷細菌活性很高的顆粒汙泥。一般情況下，高溫55尤運行約 [#]00d、中溫35T運行約160d，顆粒汙泥汙泥才能培養完成，低溫201需要運行200d以上才有可能培養完成。
⑥培養過程中應控制消化池內VFA的濃度在1000mg/L以下，如果汙水中原有的和在厭氧發酵過程中產生的各種揮發性有機酸濃度較高時，不能再提高進水的有機負荷。
5.三相分離器
UASB反應器的重要設備是氣、固、液三相分離器，安裝在反應器的上部，將反應器分爲下部的反應區和上部的沉澱區。
三相分離器的第一個重要作用是盡可能有效地分離汙泥床中產生的沼氣。集氣室下面反射板的作用就是防止沼氣進人沉澱區和減少反應區產氣量較大時所造成的液體紊動，反應器內由汙泥、汙水和沼氣組成的混合液進人三相分離器後，沼氣氣泡碰到分離器下部的反射板時，折向氣室而被有效地分離排出。
三相分離器的第二個重要作用是取得較好的汙泥沉澱效果，保證反應區內汙泥擁有較高的濃度和良好的性能。經過脫氣的汙泥和水經孔道進人三相分離器的沉澱區，在重力作用下泥水分離，上清液從沉澱區上部排出，留在沉澱區下部的汙泥沿着斜壁返回到反應區內。
設置三相分離器是上流式厭氧汙泥床UASB的重要結構特征，它對UASB的正常運行和獲得良好的出水水質具有十分重要的.作用。一般來說，三相分離器應滿足以下要求：
(1)沉澱區斜壁與水平的傾斜角度約50。(45。~60。），使沉澱在斜板上的汙泥不聚集停留，能盡快滑回反應區內，這個角度也決定了三相分離器的高度，算個高度一般爲0.5~ [#].0m。
(2)混合液在進人沉澱區的孔道或縫隙內的流速不能大于 [#]m/h,混合液在沉澱區的表面水力負荷要在0.7mV(n^h)以下，沉澱區的總水深應> 1.5m，並保證水流在沉澱區的停留時間爲1.5-2.Oho
(3)盡可能使沼氣泡不進入沉澱區影響沉澱效果，反射板與縫隙之間的遮擋應該在100~ [#]00mm，集氣室縫隙部分的面積占反應器總面積的15%~20%。
(4)三相分離器內的氣、液界面面積必須合適，適當的沼氣釋放速率大約爲1~3mV(?_h)。釋放速率過低過高會形成浮渣，釋放速率過高又會導致形成泡沫，而泡沫和浮渣都可能導致堵塞沼氣排放管。
(5)爲盡可能:減少和防止氣室產生和積聚大量的泡沫和浮渣，防止浮渣堵塞沼氣的出氣管，必須保證氣室具有一定的高度，排氣管直徑充足，使氣室排氣暢通無阻。反應器的高度爲 [#]?7m時，集氣室的高度應該爲1.5~2m。
(6)沉澱區體積是反應器體積的15%~20%，即三相分離器的高度爲UASB反應器總高度的15%~20%。
(7)當處理汙水有嚴重的泡沫問題時，在集氣室的上部還要設置消泡噴嘴。
6.UASB的布水器
UASB反應器的進水布水器兼有配水和水力攪拌的作用，對于顆粒汙泥的形成和處理效果的影響很大。總體要求和原則是：
①進水裝置分配到各點的流量相同，使反應器內單位面積的進水量相同，防止發生短路現象；
②能很容易方便地觀察和發現進水管的堵塞情況，而且管道堵塞後清除過程也很容易；③在滿足配水要求的同時，還要滿足汙泥床水力攪拌的需要，保證進水有機物與汙泥迅速混合，防止局部產生酸化現象。
爲確保進水等量地分布在池底，取得均?虿妓?囊?螅?扛鼋??苡胍桓鼋??阆嗔?搶硐氲淖刺??庋?梢員Ｖっ扛?渌?芰髁肯嗟龋??铱梢院苋菀子萌庋酃鄄於氯?榭觥５?庵址絞揭話阒揮迷谛」婺５難嵫醮?泶?碜爸蒙希?诮洗蠊婺５難嵫醮?泶?碜爸蒙铣Ｓ玫氖欠種?腳渌?絞膠鸵還芏嗫着渌?絞健?見圖 [#]-31)。
分支式配水方式的配水支管對稱布置，各支管的出水口向下並處于所服務面積的中心，管口對准池底所設的反射錐體，使射流向四周散開、均布于池第，其特點是采用較長的配水支管增加沿程阻力來達到布水均勻的目的。
一管多孔配水方式是在配水横管上開孔的方式布水，多個進水口由一個進水管負擔，其特點是使出水孔損失大于穿孔管的沿程阻力來達到布水均勻的目的。
7.容積負荷的影響
容積負荷對升流式厭氧汙泥反應器的影響主要有：
(1)UASB反應器所能承受的容積負荷與反應器內厭氧反應溫度、汙水的水質水量有關，尤其是與汙水中有機汙染物成分及含量濃度有關。
(2)UASB反應器所能承受的容積負荷與反應器內能否形成顆粒汙泥也有很大關系。形成顆粒汙泥後，如果溫度及其他相關條件合適，UASB反應器所能承受的容積負荷值有時可以高達每天30kgCOD&/m3左右。但如果不能形成厭氧顆粒汙泥，而主要爲絮狀汙泥，那麽UASB反應器的容積負荷一般不要超過每天 [#]kgCODc/m3;如果容積負荷過高，厭氧絮狀汙泥就會大量流失，導致UASB反應器失效。
(3)對某種具體工業廢水，要通過試驗確定UASB反應器所能承受的容積負荷，也可以參考選用同類汙水采用同類UASB反應器的實際運行參數。
8.運行管理注意事項
(1)容積負荷要適當：容積負荷適中是UASB正常運行的關鍵因素之一，過高或過低都將影響其處理效果。
(2)UASB的各個組成部分都要采取有效的防腐措施以防止揮發性脂肪酸、硫化氫等具有強烈腐蝕作用的厭氧反應中間產物對反應器內部產生的破壞作用，從而延長UASB反應器的使用壽命。
(3)浮渣要及時清除：在處理一些高濃度有機汙水時，容易產生泡沫和汙泥漂浮現象，時間一長，會在UASB反應器內液面聚積形成一層很厚的浮渣。浮渣層的存在，會阻礙沼氣的順利釋放，對厭氧汙泥的正常沉降產生幹擾，因而使出水夾帶大量懸浮汙泥、影響出水水質。爲此，要在出水堰前設置浮渣擋板，減少出水中懸浮物的含量，還要用刮渣機或人工定期將浮渣從反應器中清除出來。
(4)及時排出剩余汙泥：厭氧汙泥增殖雖然很慢，但隨着UASB反應器運行時間的延長，還是要逐漸積累增多，如果不及時排出，泥齡過長，會導致厭氧汙泥活性下降，出水中懸浮物的含量也會增高。小型UASB反應器(截面小于10?)，可使用一個排泥管定期排泥即可。如果UASB反應器尺寸較大，要注意排泥均勻，必須進行多點均勻排泥，以防厭氧汙泥床區的汙泥分布不均。否則，排泥時排泥口附近的汙泥濃度有可能過低，汙泥床區局部處理效果下降，進而影響整個出水水質。爲防堵塞，排泥管管徑要不小于200mm。爲運行操作方便，也可將排泥口設在三相分離器下0.5m以下汙泥懸浮層區的某個位置。
(5)進水配水必須均勻。
(6)汙水在UASB反應器中的上升流速要控制在l?2m/h,過高會使出水中懸浮物的含量增高；過低則起不到水力攪拌的作用，不能使汙泥區汙泥呈懸浮狀態，此時汙泥會沉積在反應器底部，達不到使進水與汙泥充分接觸混合的目的。
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