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上流式厌氧污泥床反应器（UASB，UpflowAnaerobicSludgeBlanket）是一种高效的厌氧生物处理技术，广泛应用于高浓度有机废水的处理。然而，在设计和运行UASB反应器时，需要解决多个关键问题以确保其高效稳定运行。以下是UASB的主要设计问题简要介绍：

2.三相分离器的设计三相分离器是UASB反应器的关键组成部分，用于实现气、液、固三相的有效分离。分离器的设计直接影响反应器的运行效果。若分离器效率低下，可能导致气体夹带污泥流失，影响反应器的稳定性。设计时需关注以下方面：气体收集管的布局和尺寸；沉淀区的水力停留时间是否足够；出水堰的设计是否能减少扰动。

3.布水系统的均匀性UASB反应器底部的布水系统负责将废水均匀分布到整个反应器中jjf(晋) 45-2020 混凝土快速冻融试验机校准规范，避免短流现象。布水不均可能导致局部区域过载或闲置，降低整体处理效率。设计时需考虑布水孔的大小、间距以及布水管的布置方式，确保水流能够均匀上升。

4.水力负荷与有机负荷的平衡UASB反应器的设计需要在水力负荷和有机负荷之间找到平衡点。过高的水力负荷可能导致污泥流失，而过低的水力负荷可能使污泥沉积，影响传质效率。此外，有机负荷过高可能超出微生物的代谢能力，导致酸化和系统失稳。因此，设计时需根据进水水质、污泥特性等因素合理确定负荷范围。

5.温度控制与pH调节厌氧微生物对温度和pH值非常敏感。中温（3538°C）和高温（5055°C）厌氧消化各有其适用范围，但都需要稳定的温度环境。同时，pH值应保持在6.57.8之间，以防止酸化现象的发生。设计时需考虑加热系统或保温措施，并设置pH调节装置以应对波动。

6.沼气收集与利用UASB反应器产生的沼气是一种宝贵的能源，但若收集不当可能造成资源浪费甚至安全隐患。设计时需考虑沼气收集管道的密封性、脱硫装置的设置以及后续利用方案（如发电或供热），以提高经济效益和环保价值。

综上所述，UASB反应器的设计需要综合考虑污泥颗粒化、三相分离器、布水系统、负荷平衡、温度与pH调控以及沼气管理等多个方面。只有通过科学合理的工程设计和运行管理，才能充分发挥UASB反应器的优势，实现高效、稳定的废水处理目标。

摘要 介绍了UASB的主要结构、外型尺寸、和三相分离器等方面的设计要点及经验参数。 关键词UASB设计

MAINDESIGNINGPROBLEMSOFUA

HuangXiaodong Zhang Cunduo

fEnvironmentalEngineeringofTsinghua

ABSTRACT The design principle and parameter regarding the main structure ,dimension and three phase separatorwas introduced in the paper. KEYWORDSUASB,Designing.

UASB一一升流式厌氧泥床是荷兰著名 教授Lettinga于70年代开发的一种新型高 效污水厌氧处理方法。其特色和优点主要体 现在颗粒污泥的形成使反应器内的污泥浓度 大幅度提高，水力停留时间因此大大缩短。 加上UASB内设三相分离器而省去了沉淀 池，又不需搅拌设备和填料，从而使结构也趋 于简单。基于以上优点，UASB在国外倍受 重视，成为近年来国外发展最快的一种厌氧 处理技术。据有关资料介绍，到1991年全世 界已有300座工业规模的处理装置在正常运 行。近年来国内清华大学等单位也纷纷将其 作为重要的研究方向，但生产规模的UASB 处理装置还没有充足的设计规范和经验参数 可供参考。本文将结合国外资料和已有的研 究与设计经验对其设计要点予以概述。

UASB从总体上分为三个部分：消化区， 过渡区和沉淀区（参见图1）。消化区由于有 颗粒污泥床的存在，是进行厌氧反应的主要 场所，所以又称反应区。从消化区底部进入

反应器的污水在与颗粒污泥床进行充分的混 合接触和反应过程中产生沼气及其它气体， 在消化区的上部由于气体的搅动而形成一个 污泥浓度较小的悬浮层，即所谓的过渡区， 气泡带着污泥和水一起上升进入沉淀区 UASB反应器最具特色的部分一三相分离 器就设在这个区域。上升的气泡碰到三相分 离器下部的折射板会折向板的四周，并穿过 水层进入气室。在三相分离器外部的沉淀区 污泥发生絮凝沉淀并在重力作用下沿三相分 离器的外壁下滑回反应区。而经泥水分离后 的处理出水则从沉淀区溢流堰上部排出。 从荷兰的Lettinga教授于1977年建成 世界上第一座200mUASB示范装置以来 曾出现过三种不同形式的反应器（如图2所 示）。但目前一般认为上下截面相等的第3 种形式总体效果最好。 反应器的体积计算： V=Q·O V一体积Q一流量 一一水力停留时间

997年4月第15卷第2期

图1 UASB的结构简图

图2三种不同形式的UASB

对于热带和亚热带地区建议采用6个小 时的水力停留时间。对于气温较低的地区 应适当延长·，比如有人建议当气温在10～ 12°C时应增至12～14小时。如果体积超 过1000m”，则最好将反应器分为二座或二座 以上，这样不仅可以节省投资，同时还可以提 高操作弹性，便于故障检修和维护。 反应器高度选择恰当与否对有机物的去 除率有重要影响。液体的上升流速与反应器 的高度直接相关，在体积一定的情况下，二者 成正比。为了保持一定的泥污浓度，上升流 速不能太大，而另一方面又必须保持一定的 流速以强化污水与颗粒污泥的接触混合，因 此应将反应器的高度限制在一定范围内。考 虑技术和经济两方面的因素，其高度一般取 4～6m为宜。根据亨利定律，反应器混合液 中二氧化碳的浓度与液面的高度成正比，反 应器过高则会使系统的pH值过低，一方面 会降低厌氧反应的效率，另一方面也增加了 对设备的腐蚀，所以反应器的高度一般不应 超过6～7m。 如图3所示，UASB从平面投影来看，有 圆形和长方形（包括正方形)二种。圆形柱状

结构虽结构稳定性强，但与之相匹配的环形 三相分离器在加工制造上比较困难一些。通 常将小型UASB建成圆柱形，而将大型的做 成长方形。当反应器的数目在二个以上时 建议采用长方形，因为这样可以彼此共用相 邻的边墙而节约材料

图3横截面为圆形和长方形的UASB

对于圆形结构而言，一旦体积和高度确 定了，它的直径及整个外型尺寸也就完全确 定了。而对于长方形的UASB，从经济角度 考虑.长宽比应小于4：1。

2三相分离器的设计要点

气液固三相分离器是UASB最重要的 组成部分，也是其特色所在。它的作用可以 概括为以下二个方面，（1）反应器顶部的悬浮 污泥在这里发生沉淀，使出水浊度降低。（2） 分离并收集厌氧消化所产生的气体。 三相分离器的设计要点包括以下几个方 面。 (1)器壁与水平面的夹角应在45～60% 之间。 (2)气体分离器之间间隙面的面积与反 应器总表面积之比应不小于15%～20% (3）气体分离器的高应在1.5～2m之 间。 (4)为了防止上升的气泡进入沉淀区，设 在气体分离器下部的折射板与之重叠部分应 在10～20cm之间。 (5）气体出口管的直径应足够大，以保证 气体能顺利逸出.在可能出现泡沫的情况下

更应如此。 (6)若待处理污水起泡问题比较严重，则 应在气体收集罩顶部设置除泡沫喷嘴。

(1)入流配水装置 为了防止短流和死角，应保证配水的均 匀性。方法是在反应器底部设置多个进水 口，其个数n=A/a，A是反应器的总表面 积，a是一个进水口的面积。α值可参考表 1所列经验数据选取。

表1进水口面积的确定

(2)出水收集装置 大部分UASB的出水装置与重力沉淀 池类似。一般采用V型堰排水槽。为了防 止悬浮固体的阻塞，影响出水的均匀性，堰的 高度应不小于25mm。V型堰的个数按1～2 个/m²确定。 （3）污泥排放装置 一般有两种污泥排放方式，一种是通过 重力由反应器中部排出。根据水质和运行情 况，也可以考虑在反应器底部或三相分离器 下约0.5米处设污泥排放口。为了监测各个 部位污泥的质量.可在高度方向上设5～6个

马汊河大桥建设工程施工组织设计1997年4月第15卷第2

取样口。 正确选择排泥口的关键是要将那些活性 低的污泥排出，而使活性高的污泥留在反应 器内。由于通常污泥床底部的污泥浓度高 性能好，而上部的则相反，所以最好从污泥床 上部排泥。但如果因杂质和细砂在污泥床底 部长期累积而降低了底部污泥的活性，则又 应从底部排泥。所以，我们认为最好在 UASB中设置上下两个不同位置的排泥口。 (4)设备材质的选择 腐蚀是所有UASB反应器遇到一个主 要问题，由于有硫化氢等腐蚀性气体的产生 反应器，特别是其顶部往往会发生严重的腐 蚀。为了防止或减轻腐蚀，一方面可以采用 不锈钢或工程塑料等耐腐蚀材质，另一方面 还要考虑进行涂层保护。比如目前一些厂商 开始利用聚丙烯涂层保护的混凝土作反应器 的主体，用一种外层覆盖有浸渍式（impreg natedhardwood)硬木的材料作三相分离器 其它新材料还包括经塑料强化的胶合板及铁 质水泥（ferrocement)等。

第一作者黄晓东，讲师，博士生，1991年毕业于华东理工 大学并获环境工程工学硕士学位。毕业后一直从事水处理 科研与设计工作，已有十多篇论文公开发表，现在清华大学 环境工程系攻读博士学位。

第一作者黄晓东，讲师天然气管道水工保护施工组织设计，博士生，1991年毕业于华东理工 大学并获环境工程工学硕士学位。毕业后一直从事水处理 科研与设计工作，已有十多篇论文公开发表，现在清华大学 环境工程系攻读博士学位。

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