IC和UASB是厌氧反应器中最常见的两种结构形式。在之前的文章中，我们详细介绍了厌氧反应器-IC的结构，今天我们就来讲一讲UASB的结构和原理。1. UASB厌氧反应器的原理在UASB反应器中，废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程中。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循环，这有利于颗粒污泥的形成和维持。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，向反应器顶部上升，上升到表面的污泥撞击三相分离器气体发射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，而气体则被收集到三相分离器的集气室。在集气室单元缝隙之下设置挡板（气体反射器），其作用是为了防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的紊动，而阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。由于三相分离器斜壁沉淀区的过流面积在接近水面时增加，因此上升流速在接近排放点降低。同时随着流速降低，污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀。累积在三相分离器上的污泥絮体在一定程度上将超过其保持在斜壁上的摩擦力，而滑回反应区，这部分污泥又将与进水有机物发生反应。2. UASB反应器的结构USAB反应器包括进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器。如果考虑整个厌氧系统，还应该包括沼气收集和利用系统。但是由于沼气利用的途径和目标不确定，其利用系统也有很大的差别。在USAB反应器中最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体颗粒的沉淀效果，三相分离器最主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床中产生的沼气。特别是在高负荷的情况下,在集气室下面设置反射板，是防止沼气通过集气室之间的缝隙逸出到沉淀室，另外挡板还有利于减少反应室内高产气量所造成的液体紊动。

EGSB、UASB等所有的厌氧内部的三相分离器等是指反应器内的三相分离器造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用； 1、沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h； 2、三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5～1.0m； 3、沉淀区四壁倾斜角度应在45º～60º之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内； 4、沉淀区斜面高度约为0.5～1.0m； 5、进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h； 1､沉淀区的设计主要考虑沉淀区的表面积和水深这两个因素｡由于沉淀区的厌氧污泥与出水中残余的有机物尚能起生化反应,在沉淀区仍有少量的沼气产生，对沉淀区的固液分离有些干扰，因此在处理高浓度有机废水时,表面负荷率应采用得小一些，一般表面负荷率<1.0m³/h，且沉淀区进水口的水流上升速度应小于2m/s｡为获得良好的固液分离效果，沉淀区斜面的高建议为0.5~1.0m，斜面与水平方向的夹角在45°~60°之间，且光滑，以利于污泥下滑返回反应区。总沉淀水深应≥1.5m，水力停留时间介于1.5～2h，分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上；以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。2､回流缝的设计为了使回流缝的水流稳定,回流缝中水流的速度不能太高,以确保良好的气､固､液三相的分离效果,并使沉淀区沉降下来的污泥能迅速顺利地回流至反应区,回流缝中水流速度一般<2m/s｡为达到气液分离目的,气封与沉淀区的斜面必须重叠｡重叠的水平距离越大,气体的分离效果越好,对沉淀区固液分离效果的影响越小,重叠部分一般在0.1~0.2m之间｡3､气液分离设计确定了三相分离器的基本尺寸后,还应校核气液分离效果是否满足要求｡为了保证气泡不进人沉淀室,就必须使回流缝宽度和气液分离斜面的长度,以及气泡上升速度满足一定的关系,以使气泡合成速度方向的指向不低于沉淀室的缝隙口边缘点｡气泡分离而不进入沉淀室的必要条件是：vb/va>BC/AB｡气泡垂直上升速度vb的大小与碰撞系数β,气泡直径dg(cm),水温T(℃),废水的密度ρl(g·cm-3)和气体的密度ρg(g/cm³),废水的动力粘滞系数μ(g·cm-1s-1)和运动粘滞系数γ(cm2·s-1)等因素有关｡当雷诺数Re<2时,气泡的上升流速可用斯托克斯公式计算:vb=β×g(ρl-ρg)d2g÷(18×μ)｡

1) 反应器的体积和高度 采用水力停留时间进行设计时，体积(V)按公式(1)或(2)计算。选择反应器高度的原则是设计、运行和上综合考虑的结果。从设计、运行方面考虑：高度会影响上升流速，高流速增加系统扰动和污泥与进水之间的接触。但流速过高会引起污泥流失，为保持足够多的污泥，上升流速不能超过一定的限值，从而使反应器的高度受到限制；高度与CO2溶解度有关，反应器越高溶解的CO2浓度越高，因此，pH值越低。如pH值低于最优值，会危害系统的效率。从经济上考虑: 土方工程随池深增加而增加，但占地面积则相反；考虑当地的气候和地形条件，一般将反应器建造在半地下减少建筑和保温费用。最经济的反应器高度(深度)一般是在4到6m之间，并且在大多数情况下这也是系统最优的运行范围。2) 反应器的升流速度 对于UASB反应器还有其他的流速关系(图2)。对于日平均上升流速的推荐值见表3，应该注意对短时间(如2～6h)的高峰值是可以承受的(即暂时的高峰流量可以接收)。表3 UASB和EGSB允许上升流速(平均日流量) Vr＝0.25~3.0m/h0.75~1.0m/h 颗粒污泥絮状污泥 Vs≤1.5m/h颗粒污泥 Vo≤12m/h Vg＝1m/h3) 反应器的截面积和反应器的长、宽(或直径)在确定反应器的容积和高度(H)之后，可确定反应器的截面积(A)。从而确定反应器的长和宽，在同样的面积下正方形池的周长比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面积为600m2的反应器为例，30×20m的反应器与15m×40m的反应器周长相差10%，这意味着建筑费用要增加10%。但从布水均匀性考虑，矩形在长/宽比较大较为合适。从布水均匀性和经济性考虑，矩形池在长/宽比在2:1以下较为合适。长/宽比在4:1时费用增加十分显著。圆形反应器在同样的面积下，其周长比正方形的少12%。但这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用壁。对于采用公共壁的矩形反应器，池型的长宽比对造价也有较大的影响。如果不考虑其他因素，这是一个在设计中需要优化的参数。

IC厌氧反应器，即内循环式颗粒污泥反应器，作为改进型的 UASB 反应器，由于采用较大的高度-直径比和大的回流比，在高的上流速度和产气的搅动下，污水与颗粒污泥间的接触更充分，使N-IC内基质向颗粒污泥内部传递优于混合强度低的 UASB 反应器。颗粒污泥循环使反应器内生物相达到完全流化的状态，降低了能源消耗。三相分离器是N-IC反应器最具特色和最重要的装置。N-IC内设置了两层五级三相离器，它们同时具有以下功能：1）能收集从分离器下的反应室产生的沼气，沼气系统排气压 3kPa～5kPa； 使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。2）能够适应N-IC反应器高的上升流速，不影响气、液、固分离效果。3）将N-IC反应器隔成两个反应室，使得反应器的实际处理能力大大增高，抗冲击负荷增强，保证良好的运行稳定性能。布水系统是厌氧反应器的关键配置，它对于形成污泥与进水间充分的接触、最大限度地利用反应器的污泥是十分重要的。布水系统兼有配水和水力搅动作用，为了保证这两个作用的实现，需要满足如下原则：1）进水装置的设计使分配到各点的流量相同；2）进水管不易堵塞；3）尽可能满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合，防止局部产生酸化现象。

EGSB厌氧反应罐即膨胀颗粒污泥床反应器，是第三代厌氧反应器，构造特点是具有很大的高径比。从外观上看，EGSB反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成，每个厌氧反应器的顶部各设一个气-固-液三相分离器。 EGSB厌氧反应罐的特点：容积负荷率高，水力保定定制EGSB厌氧反应器停留时间短EGSB厌氧反应罐生物量大（可达到60g/L），污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环，传质效果好。处理高浓度有机废水，进水容积负荷率可达15～30kgCOD/m3•d。EGSB厌氧反应罐应用于大型淀粉厂、酒精废水、生物制药厂、农药废水、造纸废水、化工废水处理系统。主要设备有： EGSB三相分离器（两层）、气水分离器、泥水分离器、水封器、循环系统等。其构造与UASB反应器有相似之处，可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。与UASB反应器不同之处是，EGSB反应器设有专门的出水回流系统。EGSB反应器一般为圆柱状塔形，特点是具有很大的高径比，一般可达3~5，装置反应器的高度可达15~20米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触，强化了传质效果，提高了反应器的生化反应速度，从而大大提高了反应器的处理效能。厌氧膨胀颗粒床反应器( Expanded Granular Sludge Bed , 简称EGSB) 是在上流式厌氧污泥床(UASB) 反应器的研究成果的基础上，开发的第三代超高效厌氧反应器,该种类型反应器除具有UASB反应器的全部特性外，还具有以下特征：①高的液体表面上升流速和COD去除负荷；②厌氧污泥颗粒粒径较大，反应器抗冲击负荷能力强；③反应器为塔形结构设计，具有较高的高径比，占地面积小；④可用于SS含量高的和对微生物有毒性的废水处理；⑤主要用于高浓度有机废水处理。EGSB厌氧反应器(内部根据功能划分为混合区、膨胀区、沉淀区和集气部分。在多个工程实践的基础上优化布水系统和三相分离器，使得布水更加合理，三相分离器更加理想，确保了反应器在稳定的运行中获得更高的容积负荷。EGSB厌氧反应器是继UASB之后的一种新型的厌氧反应器。它由布水器、三相分离器、集气室及外部进水系统组成一个完整系统。废水经过污水泵进入EGSB厌氧反应器的有机物充分与厌氧罐底部的污泥接触，大部分被处理吸收。高水力负荷和高产气负荷定制EGSB厌氧反应器厂家使污泥与有机物充分混合，污泥处于充分的膨胀状态，传质速率高，大大提高了厌氧反应速率和有机负荷。所产生的沼气上升到顶部经过三相分离器把污泥、污水、沼气分离开来。 从实际运行情况看，EGSB厌氧反应器对有机物的去除率高达85%以上，运行稳定，出水稳定，此EGSB厌氧技术已经非常成熟，已经广泛运用到国内中大型企业。