升流式厭氧污泥床UASB反應(yīng)器的系列化和設(shè)備化

升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的系列化和設(shè)備化研究

摘要：本研究通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外厭氧工藝的發(fā)展分析，提出了各種厭氧反應(yīng)器中應(yīng)用最為廣泛的UASB反應(yīng)器設(shè)備化是國(guó)內(nèi)外的發(fā)展方向的觀點(diǎn)。在“九五攻關(guān)”期間對(duì)UASB反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)備化研究工作，其中對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的矩形UASB反應(yīng)器，結(jié)合三相分離器進(jìn)行了反應(yīng)器標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的設(shè)計(jì)工作。對(duì)國(guó)外引進(jìn)的兩種反應(yīng)器的制作技術(shù)，進(jìn)行了圓形UASB反應(yīng)器的設(shè)備化研究。結(jié)合工程應(yīng)用的分析表明，新型材料的UASB反應(yīng)器在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有一定的優(yōu)越性。

關(guān)鍵字：UASB反應(yīng)器設(shè)備化拼裝式反應(yīng)器Lipp技術(shù)圓形和矩形反應(yīng)器TheStandardizedandEqualizationofUpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB)ReactorBeijingMunicipalResearchInstituteofEnvironmentalProtectionAbstractor：Inthispaper,thedevelopmentofanaerobictreatmentprocessesareanalyzed,theEqualizationofthemostpopularizedinapplicationamongvariouskindanaerobicreactors,UASBreactoristrendoftechnologyinabroadandathome.DuringNineFive-YearProgramperiods,thekeyprojectforequalizationofUASBreactorhasbeenconducted.ForrectangularconcreteUASBreactor,thestandardizedandequalizationforUASBreactorhasbeenpursuedwithaspecialthreephaseseparator.ThetwokindofnewmaterialforproductionUASBreactorareintroduced,whichareusedforthecycleUASBreactor.Thefull-scaleprojectsapplicationindicatedthatUASBreactormadebythesenewmaterialandtechniquesaretechniqueandeconomicfeasibleandprofitable.

KeyWords：UASBreactor,Equalization,resemblereactor,Lipptechnique,cycleandrectangularreactor一、概述對(duì)各種厭氧工藝的應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在世界范圍(不包括中國(guó))內(nèi)到99年共統(tǒng)計(jì)了1303個(gè)采用了不同類型的反應(yīng)器(見圖1a)。其中有近800座采用UASB反應(yīng)器，占全部項(xiàng)目的59%。UASB反應(yīng)器最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于放大、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。EGSB目前雖然僅占厭氧工藝應(yīng)用總數(shù)的11%左右，但是考慮到其是近年來(lái)剛剛開發(fā)的工藝，其占據(jù)市場(chǎng)的速度非常快，在新建厭氧處理裝置中占有很大的比例。而在我國(guó)采用各種厭氧處理技術(shù)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到99年共有219個(gè)項(xiàng)目采用不同類型的厭氧反應(yīng)器(見圖1b)。其中采用UASB反應(yīng)器的有120座以上，占全部項(xiàng)目的58%，基本與國(guó)外應(yīng)用情況相類似。國(guó)際上荷蘭的PAQUES、美國(guó)的BIOTHANE和比利時(shí)的BIOTIM公司是世界上主要三個(gè)UASB技術(shù)的廠家。僅這三家公司占國(guó)際市場(chǎng)份額的74%，這三家公司的技術(shù)主要是采用UASB技術(shù)，這反映了UASB技術(shù)除其技術(shù)本身的特點(diǎn)之外，其市場(chǎng)化的水平也是比較高的。這與UASB技術(shù)本身的特點(diǎn)有關(guān)，如UASB的反應(yīng)器、三相分離器和顆粒污泥等等都是專有技術(shù)，技術(shù)含量較高。這使得厭氧UASB工藝在歐洲迅速得到了推廣和普及，目前已向美國(guó)和世界其他地區(qū)輻射。櫻二鬼、召U都A沿S樣B兼反惱應(yīng)侮器洪1賭、售U其A諷S串B消反莫應(yīng)汗器掛的鍵原器理

歉坑廳升般流基式您厭辱氧何污澇泥倘床參(圈U頑A緞S全B匆)議反黎應(yīng)蹲器央是勞由洽L睬e繪t勸t騰i緣n胸g饞a葛在炕七止十?dāng)⒛犟v代城開腫發(fā)裝的鞭?；髨D摧2廊是誘U助A炎S凱B植反坑應(yīng)僅器蜂及蟻其易設(shè)配備是的服示泊意的圖鐵。填廢值水星被貍盡垃可鎖能新均元?jiǎng)蚯绲目埔踩胗|到從U撿A殘S晝B殃反眨應(yīng)癥器截的品底憐部繼，知污響水題向留上弱通限過(guò)就包三含坊顆直?？椢劬砟喟鼗虬逍跣罓铥溛壑菽噙w的愁污葡泥咸床速。送厭渣氧出反巨應(yīng)子發(fā)即生服在胳廢患水什與亂污軋泥稅顆勺粒濁的鞭接風(fēng)觸疊過(guò)捉程瞎，依反衫應(yīng)嗓產(chǎn)探生貸的蠶沼搭氣獻(xiàn)引坐起臭了親內(nèi)諒部謀的齊循秒環(huán)鈔。徐附銜著林和閘沒瞎有監(jiān)附驚著紙?jiān)谡涛郾┠酁┥袭?dāng)?shù)氖勒用庠嵯蚍ǚ磁矐?yīng)壩器趁頂刃部抽上盜升窯，肯碰襲擊奔到芬三咸相虎分奇離車器移氣丟體暈發(fā)挑射痛板奉，王引創(chuàng)起光附玻著奸氣刷泡吹的歌污牽泥巡絮竿體由脫愚氣之。棍氣廉泡料釋禾放世后晝污烘泥建顆共粒剪將忙沉獨(dú)淀怨到紀(jì)污御泥特床飯的增表蒙面庫(kù)，磚氣露體宴被扇收沿集鏈到阿反霸應(yīng)扣器削頂額部燒的想三勤相豆分濟(jì)離琴器跪的飼集職氣套室咳。創(chuàng)一鑄些閃污鉆泥嚴(yán)顆姨粒榜會(huì)根經(jīng)桑過(guò)耍分減離盜器睬縫鄉(xiāng)隙參進(jìn)沸入膝沉厘淀殲區(qū)旱。福U診A祝S快B絲反獸應(yīng)嬸器族包陣?yán)h以怕下逐幾弓個(gè)枝部鄉(xiāng)分們：卡進(jìn)侄水妥和穿配步水支系超統(tǒng)獎(jiǎng)、演反燃應(yīng)鴨器瓣的條池黎體善和銹三棄相鐵分傍離講器糧(劉圖燃2順)冊(cè)。乓如積果墊考澡慮劇整做個(gè)眨厭己氧常系供統(tǒng)晴還肚應(yīng)姿該緞包船括鑰沼趙氣戰(zhàn)收包集連和塘利韻用毯系廢統(tǒng)夜。近在毫U銹A貝S晴B揮反殺應(yīng)恰器刊中仗最慚重秀要囑的泊設(shè)叮備寒是攝三合相插分花離買器祝，事這途一芽設(shè)勒備拿安嶼裝見在傷反足應(yīng)帖器虛的寨頂葉部跑并驢將碗反睛應(yīng)塵器井分啞為功下字部非的犁反厭應(yīng)甩區(qū)員和言上飛部師的雜沉包淀析區(qū)奮。

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a)拼裝制罐技術(shù)

拼裝技術(shù)采用高新技術(shù)制成的罐體材料，以快速低耗的現(xiàn)場(chǎng)拼裝方式最終成型，組成成套化的單元反應(yīng)器設(shè)備，使污水處理設(shè)備的全套裝置達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、配制合理、性能優(yōu)良、耐腐性好、維修便利、外表美觀的效果。罐體材料將根據(jù)不同反應(yīng)器采用軟性搪瓷或其他防腐形式預(yù)制鋼板。預(yù)制的鋼板采用以栓接方式拼裝，栓接處加特制密封材料防漏(見圖6a)，此種預(yù)制鋼板形成的保護(hù)層不僅能阻止罐體腐蝕，而且具有抗酸堿的功能。b)Lipp技術(shù)

Lipp罐制作時(shí)薄鋼板通過(guò)一臺(tái)成型機(jī)和一臺(tái)咬合機(jī)，在成型機(jī)上薄鋼板上部被折成h形而下部被折成n形，在咬合機(jī)上薄鋼板上部與上一層薄鋼板的下部被咬合在一起的成型過(guò)程和截面形狀(如圖6b)。廢水處理中被處理廢水具有腐蝕性(如酸堿廢水)的廢水，或處理工藝過(guò)程中產(chǎn)生腐蝕性(如厭氧處理)的情況，采用鍍鋅板無(wú)法像搪瓷鋼板一樣法滿足罐體材料具有耐腐蝕的要求。而全部用不銹鋼卷板來(lái)制作罐體其制作成本相當(dāng)高，通過(guò)復(fù)合機(jī)械，將鍍鋅卷板與0.3mm厚度的不銹鋼薄膜復(fù)合在一起，其截面形狀如圖6b所示。Lipp制罐技術(shù)是一種具有世界先進(jìn)水平的制罐工藝與技術(shù)，但是需要特殊機(jī)械。80年代國(guó)內(nèi)糧食系統(tǒng)引進(jìn)多套加工機(jī)械，并且在糧倉(cāng)上有大量的應(yīng)用。目前也逐步應(yīng)用于污水處理。

2)兩種罐體的基礎(chǔ)和配件應(yīng)用上述兩項(xiàng)技術(shù)由于罐體所用材料較少，在基礎(chǔ)承載力計(jì)算中幾乎可以不考慮罐體自重對(duì)基礎(chǔ)的承壓要求。在基礎(chǔ)底板澆筑時(shí)，按所要制作的罐件直徑在底板表面留一條寬150mm，深100mm的預(yù)留槽，槽內(nèi)按直徑均勻放置一定數(shù)量的預(yù)埋件，反應(yīng)器制作完成后，放入預(yù)留槽內(nèi)，用螺栓將罐體和預(yù)埋件固定，然后用膨脹混凝土和瀝青等材料來(lái)密封，最后覆細(xì)石混凝土保護(hù)層(見圖7a)。罐體的設(shè)計(jì)是設(shè)備化的一部分工作，可對(duì)不同高度和直徑的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行系列設(shè)計(jì)。這樣整個(gè)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)僅僅是基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較簡(jiǎn)單。圖7b是基礎(chǔ)圖設(shè)計(jì)之一，這樣整個(gè)反應(yīng)器池體和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)就形成了系列化。

3、拼裝預(yù)制和Lipp制罐技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限性

施工時(shí)間短，質(zhì)量高是預(yù)制拼裝和Lipp反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)之一。由于機(jī)械化加工和施工方式，工作強(qiáng)度大幅減小，施工難度降低，施工質(zhì)量得到保障。雖然在預(yù)制加工過(guò)程中對(duì)材質(zhì)要求較高(如：拼裝結(jié)構(gòu)需要冷扎板和搪燒，Lipp罐需要鍍鋅鋼板和不銹鋼薄板)。

采用的薄壁結(jié)構(gòu)雖然材料用量減少，但是由于其相等間距的咬合筋(或栓接)的作用，拼裝預(yù)制和Lipp制罐具有相當(dāng)大的環(huán)拉強(qiáng)度。對(duì)于圓形池體，滿足了環(huán)向受壓的要求也就是基本滿足了池體的強(qiáng)度要求。環(huán)向拉力的強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程，對(duì)于不同的材料、不同的介質(zhì)以及不同的池容，需要進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算的過(guò)程實(shí)際上就是尋求最佳材料厚度的過(guò)程。例如，對(duì)直徑為10m，總高度6.5m，水力高度為6m的500m3反應(yīng)器，其壁厚可選用了兩種不同壁厚的材料用于不同水力高度的位置，罐體下部壁厚為3mm，而罐體上部均選用2mm。從理論上講，罐的壁厚可比2mm小。但是，考慮到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等因素，一般不小于2mm。對(duì)于直徑大、高度高的罐體，理論上可選用更厚的鋼板制作。但由于國(guó)內(nèi)搪瓷鋼板的規(guī)格和Lipp制罐機(jī)械在機(jī)械壓緊強(qiáng)度，咬口緊密度等方面的限制，罐體的選用材料壁厚一般最大為4mm。所以，這兩種技術(shù)國(guó)內(nèi)制作的最大罐體直徑在30～40m。對(duì)于特殊的超大超高的罐體，可選用高強(qiáng)度材料。同樣，由于價(jià)格成本和池形的限制，拼裝預(yù)制和Lipp制罐不適用對(duì)于容積小和直徑小于5m的反應(yīng)器。從結(jié)構(gòu)上考慮拼裝和Lipp技術(shù)不適用于地下池和方形結(jié)構(gòu)池。四、不同池型結(jié)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較UASB反應(yīng)器的材料，可采用碳鋼、Lipp(或拼裝結(jié)構(gòu))和混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)鋼制結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器需進(jìn)行保溫處理，鋼池考慮采用現(xiàn)場(chǎng)4～8mm厚阻燃型聚苯乙烯泡沫板及彩色防護(hù)板保溫和裝飾，碳鋼的防腐材料采用環(huán)氧樹脂加玻璃布三層做法。混凝土池不考慮保溫問題。附屬設(shè)備如三相分離器、配水系統(tǒng)、走道、扶手、樓梯暫等不考慮。對(duì)以上三種結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。三種池的容積均按1250m3考慮，表2是投資、折舊和施工技術(shù)條件的對(duì)比表。表2不同結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較(投資、經(jīng)常維護(hù)費(fèi)用和施工)序號(hào)項(xiàng)

目混凝土池(萬(wàn)元)碳鋼池(萬(wàn)元)拼裝或復(fù)合Lipp罐(萬(wàn)元)1容積(總)10×20×7mφ15×8.0×δ10φ15×8.0m×δ32重量(噸)---3612.203池體投資費(fèi)用5628.814.54保