一、UASB反應器簡介
上流式厭氧汙泥床(UASB),是一種處理汙水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧汙泥床，英文縮寫UASB。
汙水自下而上通過UASB。反應器底部有一個高濃度、高活性的汙泥床，汙水中的大部分有機汙染物在此間經過厭氧發酵降解為甲烷和二氧化碳。
因水流和氣泡的攪動，汙泥床之上有一個汙泥懸浮層。
反應器上部有設有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和汙泥顆粒。消化氣自反應器頂部導出；汙泥顆粒自動滑落沉降至反應器底部的汙泥床；消化液從澄清區出水。
UASB 負荷能力很大，適用於高濃度有機廢水的處理。運行良好的UASB有很高的有機汙染物去除率，不需要攪拌，能適應較大幅度的負荷衝擊、溫度和pH變化。
二、工作原理
UASB反應器中的厭氧反應過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產乙酸和產甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉化過程而將底物轉化為最終產物——沼氣、水等無機物。
在厭氧消化反應過程中參與反應的厭氧微生物主要有以下幾種：
①水解—發酵(酸化)細菌，它們將複雜結構的底物水解發酵成各種有機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；
②乙酸化細菌，它們將第一步水解發酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳；
③產甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉化為甲烷。
UASB由汙泥反應區、氣液固三相分離器(包括沉澱區)和氣室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧汙泥，具有良好的沉澱性能和凝聚性能的汙泥在下部形成汙泥層。要處理的汙水從厭氧汙泥床底部流入與汙泥層中汙泥進行混合接觸，汙泥中的微生物分解汙水中的有機物，把它轉化為沼氣。
沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合併，逐漸形成較大的氣泡，在汙泥床上部由於沼氣的攪動形成一個汙泥濃度較稀薄的汙泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然後穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉澱區，汙水中的汙泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，並在重力作用下沉降。沉澱至斜壁上的汙泥沿著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的汙泥，與汙泥分離後的處理出水從沉澱區溢流堰上部溢出，然後排出汙泥床。
三、調試程序
UASB反應器運行的三個重要前提：
1.反應器內形成沉澱性能良好的顆粒汙泥或絮狀汙泥。
2.由於產氣和進水的均勻分佈所形成的良好的自然攪拌作用。
3.合理的三相分離器使沉澱性能良好汙泥能保留在反應區內。
UASB反應器啟動運行的四個階段：
1.反應器內形成沉澱性能良好的顆粒汙泥或絮狀汙泥。
2.由於產氣和進水的均勻分佈所形成的良好的自然攪拌作用。
3.合理的三相分離器使沉澱性能良好汙泥能保留在反應區內。
第一階段：啟動前的準備：
UASB投入運行前必須進行充分實驗和氣密性實驗，充分實驗要求無漏水現象。氣密性實驗要求池內加壓到350mm水柱，穩定15分鐘後，壓力降小於10mm水柱。而且在厭氧汙泥培養和馴化之前使用氮氣吹掃。
第二階段：UASB啟動運行初始階段：
1、選用接種汙泥
- a選用顆粒汙泥或汙水廠汙泥消化池的消化汙泥接種。
- b選用同類廢水同一溫度範圍的（中溫汙泥）種汙泥。
- c添加部分顆粒汙泥或破碎的顆粒汙泥，也可提高顆粒化過程。
- d也可以從市政下水道及汙水集積處等處於厭氧環境下的淤汙泥。甚至還可以使用好氧活性汙泥法的剩餘汙泥進行轉性培養，但培養時間相當長。
- e牛糞和各類糞肥也可以用於接種汙泥，但各類汙泥中均不應當有太多的砂子。
2、接種汙泥的方法
接種汙泥量、接種汙泥的濃度：
- a方法：將含固80%的接種汙泥加水攪拌後，用汙泥泵均勻的輸入到UASB反應池各布泥點；
- b接種汙泥量：接種汙泥量為UASB反應器的有效容積的30%到50%，最少15%，一般為30%。接種汙泥的填充量不超過UASB反應器的有效容積的60%。
- c接種汙泥的濃度：初啟動時，稠型汙泥的接種量為20到30kg VSS/m3,濃度小於40 kg TSS/m3的稀消化汙泥接種量可以略小些。
3、接種汙泥時的水質
- a配製低濃度的廢水有利於顆粒汙泥的形成，但濃度也應當足夠維持良好的細菌生長條件，因此，初始配水最低COD濃度為1000毫克/升，然後逐步提高有機負荷直到可降解的COD去除率達到80%為止。
- b當進水COD濃度高時，可採用出水循環或稀釋水進水,出水循環迴流比為30到50%，調節到適宜的COD濃度值。
4、第二階段（初始運行階段）（估計45天）
初始階段是指反應器負荷低於2kgCOD/m3.d的運行階段，此階段反應器的負荷由0.1kgCOD/m3.d開始，內循環一個週期後，逐步分多次提升到2kgCOD/m3.d。
提升COD濃度標準為:當可生物降解的COD去除率達到80%後方可提高，直到達2kgCOD/m3.d為初始階段。
在這段運行中，有少量的非常細小的分散汙泥帶出，其主要原因是水的上流速度和逐漸產生的少量沼氣。
初始運行階段，每日測定進,出水流量、PH、COD、ALK、VFA、SS等項目，經測定結果判斷，若出水VFA＜3mmol/l，VFA/ALK=0.3以下，表示UASB系統運行正常。
5、第三階段：（預計45天）
反應器的有機負荷由2kgCOD/m3.d到4.9kgCOD/m3.d的運行階段 。
此階段的反應負荷由2kgCOD/m3.d開始，每次0.1kgCOD/m3.d有機負荷提升，也可以每次負荷增加20%，每次操作所需時間長短不同，有時可長達兩週，有時僅幾天，經過多次重複操作可達到設計指標。
但提升有機負荷的標準與監測項目判斷運行正常的方法同初始運行階段。在這段運行中，由於提升水量大，COD濃度高，產氣量和上流速度的增加引起汙泥膨脹，汙泥量帶出量多，大多為細小非分散的汙泥或部分絮狀汙泥。這種汙泥的帶出，有利於顆粒化汙泥的形成。
6、第四階段：（30天）
這一階段是指反應器的有機負荷達到設計指標4.9kgCOD/m3.d，以後的穩定運行階段。在這段的運行中，PH值、溫度、有機負荷、VFA、ALK等各項操作參數嚴格控制，逐步形成顆粒汙泥。
四、注意事項
1、監測項目
自初始階段開始，每日監測項目一次，進、出水PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。
2、調整
根據監測結果進行分析、判斷、及時調整進水量、濃度、保持穩定運行。
3、UASB反應器調試運行控制工藝參數
（1）反應溫度
反應溫度35.2℃，指反應器內反應液的溫度，高出細菌的生長溫度的上限，將導致細菌死亡。當溫度下降並低於溫度範圍的下限時，從整體上講，細菌不會死亡，而只是逐漸停止或減弱代謝活動，菌種處於休眠狀態。
（2）PH值
PH值範圍為6.8～7.8，最佳PH值範圍為6.8～7.2。PH值範圍是指UASB反應器內反應區的PH，而不是進液的PH。因為廢水進入反應器內，生物化學過程和稀釋作用可以迅速改變進液的PH值。對PH值改變最大的影響因素是酸的形成，特別是乙酸的形成。因此含有大量溶解性碳水化合物（如糖、澱粉）等廢水進入反應器後PH將迅速降低。而乙酸化的廢水進入反應器後PH將上升。對於含大量蛋白質或氨基酸的廢水，由於氨的形成，PH會略有上升。對不同的廢水可選擇不同的進液PH值。
（3）出水VFA的濃度與組成
因為VFA的去除程度可以直接反映出反應器運行的狀況，在正常情況下，底物由酸化菌轉化為VFA，VFA可被甲烷菌轉化甲烷，因此甲烷菌活躍時，出水VFA濃度較低，當出水VFA濃度低於3mmol/l（或200mg乙酸/L）時，反應器運行狀態最為良好。
（4）營養物與微量元素
主要營養物氮、磷、鉀和硫等以及其他的生長必須的微量元素。例如（Fe、Ni、Co）應當滿足微生物生長的需要。一般N和P的要求大約為CODBD：N：P=（350~500）：5：1，但由於發酵產酸菌的生長速率大大高於甲烷菌，因此較為精確的估算應當是CODBD：N：P：S=（50/Y）：5：1，其中Y為細胞產率，對於發酵產酸菌Y=0.15；對於產甲烷菌Y=0.03,此外,甲烷菌細胞組成中有較高濃度的鐵、鎳和鈷。
（5）毒物
毒性化合物應當低於抑制濃度或應給於汙泥足夠的馴化時間。如：氨氮、無機硫化物、鹽類、重金屬、非極性有機化合物（揮發性脂肪酸）等，在運行中都要根據監測結果進行判斷，及時調整處理。
４、UASB初次啟動過程的注意事項
（1）對初期啟動UASB目標要明確
對UASB（第一階段）啟動初期，不要追求反應器的處理效率和出水質量。初期的目標是使反應器逐漸進入工作狀態。是使菌種由休眠狀態恢復、活化的過程。在這一過程中，當菌種從休眠狀態中恢復到營養細胞的狀態後，它們還要經歷對廢水性質的適應。在整個馴化增殖過程中，而原種汙泥中可能濃度較低甲烷菌增長速度相對於產酸菌要慢得多。因此在顆粒汙泥出現前的這一段相當長。這一段不可能快，也不能有較大的負荷。
（2）當廢水COD濃度低於2000毫克/升時，一般不需要稀釋，可直接進液
當廢水COD濃度高於2000毫克/升時，可採取出水迴流方式，迴流比一般在30%～50%之間。有效的迴流可以降低進水濃度，增大進水量，促使處理設施水流分佈均勻。
（3）負荷增加的操作方法
啟動最初負荷可從0.1～2.0 kgCOD/m3.d開始，當降解的COD去除率達到80%後，再逐步增大負荷。負荷不應增加太快，只要略高於容積負荷0.1 kgCOD/m3.d即可。水力保留時間大於24小時。連續運行。直到有氣體產生。5天后檢查產氣是否達到略高於0.1 M3/M3.d。如果5天后反應器產氣量仍未達到這一數值，可以停止進水，3天后再恢復進液，直到產氣量增加達到0.1 m3/m3.d。
檢查出水VFA，VFA過高，則表示反應器負荷相當於當時的菌種活力偏高。出水VFA若高於8mmol/l，則停止進水，直到反應器內VFA低於3mmol/l後，再繼續以原濃度、原負荷進水，如果出水VFA低於3mmol/l，說明反應器運行良好。
（4）增加負荷量
增加負荷量可以通過增大進水量，或者降低進水稀釋比的方法，負荷每次可提升20～30%，可以重複進行。每次操作所需時間長短不同，有時長達兩週，有時僅需幾天，要根據監測數據判斷，直到達到設計負荷為止。
負荷每次可提升2030%，可以重複進行。每次操作所需時間長短不同，有時長達兩週，有時僅需幾天，要根據監測數據判斷，直到達到設計負荷為止。
（5）水力停留時間
水力停留時間對於厭氧工藝的影響是通過上升流速來表現的。一方面高的液體流速增加汙水系統內進水區的擾動，因此增加了生物汙泥與進水有機物之間的接觸，有利於提高去除率。在採用傳統的UASB系統的情況下，上升流速的平均值一般不超過0.5m/h。這是為保證顆粒汙泥形成的重要條件之一。
（6）運行中始終保持VFA/ALK=0.3以下。
否則揮發性脂肪酸積累運行失敗。
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