低周疲劳的循环应力往往是很高的，这种疲劳往往接近或超过材料的屈服强度，材料在每次应力循环中，都会产生一定量的塑性变形。由于构件在热膨胀及冷收缩时受到约束，因而在局部或不均匀区产生较大的局部变形，同时伴有较大的应力集中，容易引起热疲劳裂纹和损坏，降低钢的疲劳强度。......
2025-09-29
UASB反应器的发展形式与优化
【摘要】：在实际工程中，为了减少UASB反应器的占地面积，有时需要UASB反应器向高度发展，但当反应器反应区高度超过4m以上，上部空间发挥的作用相对较小。
1.复合式厌氧反应器（亦称厌氧升流式污泥层滤器，简称UBF）
UASB反应器污泥层的膨胀高度有一定限度，一般最高不超过4m，而悬浮层中生物量较少。在实际工程中，为了减少UASB反应器的占地面积，有时需要UASB反应器向高度发展，但当反应器反应区高度超过4m以上，上部空间发挥的作用相对较小。为使UASB反应器既减少占地面积，又能充分利用空间发挥最大的降解作用，王宝贞等提出了复合式厌氧污泥层反应器形式，即在UASB反应器的污泥层（或悬浮层）上部填加生物填料，填料上可生长大量厌氧细菌，从而起到污泥拦截和增加生物量的作用。此项技术已在我国废水处理实际工程中得到应用，效果良好。
2.厌氧折流板反应器（简称ABR）
这一工艺相当于多级UASB反应器，废水利用导流板使之在每一级中形成上向流，并通过一系列污泥层反应器（见图9-13a）。
ABR工艺的优越性主要有以下几方面：运行简单，如：不需特殊的气体分离器，不需机械混合，堵塞的可能性小；在较短的水力停留时间（HRT）下可实现较长的污泥龄（SRT）；不需特殊的污泥特性，生物适应能力强；可处理各种废水；多级运行可改善降解动力学条件；耐冲击负荷。
ABR工艺迄今生产性规模的应用较少，尚需进一步研究。
3.厌氧往复层反应器（简称AMBR）
该工艺是在ABR反应器的基础上加入机械搅拌，从而保证系统中的污泥不沉降（图9-13（b））。AMBR工艺中进、出水位置交替转换，从而保证反应器中污泥层的生物相基本相同。
图9-13 ABR（a）和AMBR（b）工艺流程图(https://www.chuimin.cn)
AMBR反应器现已开展了中试研究。
4.内循环（简称IC）厌氧工艺
IC厌氧反应器是由荷兰Paques公司2025年在UASB基础上推出的第三代高效厌氧反应器，2025年第一座生产规模的IC反应器投入运行。IC反应器以其处理容量高，投资少，占地省，运行稳定等优点而深受瞩目，并已成功地应用于啤酒生产、造纸及食品加工等行业的工业废水处理中。
IC反应器可看作由2个UASB反应器串联构成，具有很大的高径比，直径一般为4～8m，高度可达16～25m，由5个基本部分组成：（1）混合区，进水与回流污泥混合；（2）颗粒污泥膨胀床区，第一反应室；（3）精处理区，第二反应室；（4）内循环系统，是IC工艺的核心构造，由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥水下降管组成；（5）二级三相分离区，包括集气管和沉淀区（见图9-14）。
UASB反应器虽然有较多的优点，但在如何保持泥水的良好接触，强化传质过程，最大限度地利用颗粒污泥的生物处理能力，减轻由于传质的限制对生化反应速率的负面影响方面却存在不足。IC反应器利用自身的特点较好地解决了以上问题，其主要创新点如下：（1）实现自发的内循环污泥回流。在较高的COD容积负荷条件下，利用产甲烷细菌产生的沼气形成气提，在无需外加能源的条件下实现了内循环污泥回流，从而进一步加大生物量，延长污泥龄；（2）引入分级处理，并赋予其新的功能。通过膨胀床去除大部分进水中的COD，通过精处理区降解剩余COD及一些难降解物质，从而提高了出水水质。更重要的是，由于污泥内循环，精处理区的水流上升速度（2～10m/h）远低于膨胀床区的上升流速（10～20m/h），而且该区只产生少量的沼气，创造了颗粒污泥沉降的良好环境，解决了在高COD容积负荷下污泥被冲出系统的问题，保证运行的稳定性；（3）泥水充分接触，提高传质速率。由于采用了高的COD负荷，所以第一反应室的沼气产量高，加之内循环液的作用，使污泥处于膨胀流化状态，既达到了泥水充分接触的目的，又强化了传质效果。
图9-14 IC反应器结构示意图
1—进水；2—一级三相分离器；3—气提升管；4—气液分离器；5—沼气排出管；6—回流管吝；7—级三相分离器；8—集气管；9—沉淀区；10—出水管；11—气封
据有关研究报道，IC反应器处理易生物降解的高浓度有机废水（COD5000～9000mg/L，相应COD容积负荷可达到35～50kgCOD/（m3·d），并成功地应用于啤酒废水、土豆加工废水等。此外，对于难降解的造纸废水，进水COD浓度为1250～3515mg/L，实际运行容积负荷为9～24kgCOD/（m3·d），处理效率为61%～86%，反应器容积仅为UASB反应器的1/2。
尽管IC反应器有很多优点，但也存在不足。反应器结构较复杂，施工、安装和日常维护困难；由于反应器的高度很大，水泵的动力消耗有所增加；反应器的构造和结构尺寸对反应器的运行起着至关重要的作用，相关的结构尺寸和设计参数尚需进一步摸索。
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