范文一:厌氧塔UASB
山东万青环保科技有限公司
目前国内畜禽养殖等高浓度污水主要采用常规推流式沼气池或全混合式沼气罐处理技术,处理效果不稳定。出水SS(悬浮固体)和COD、NH3-N(氨氮含量)浓度高,经过后续常规好氧生物处理工艺很难达到环保排放标准。而IC厌氧技术项目工艺核心是高效厌氧净化塔+MAP反应器+EOB反应器+热电联产。高效厌氧净化塔是一种具有全新结构的专用于处理畜禽养殖污水的厌氧塔,该厌氧塔停留时间短,处理效果稳定。
传统工艺冬季无法给废水加温,大部分设施都存于停运状态。而IC厌氧技术项目的工艺能够利用沼气发电,发电机组的高温尾气进入余热锅炉热交换,产生的热水给厌氧反应器循环加热,提高废水温度,保证厌氧反应器稳定运行,解决了厌氧反应器冬季稳定难题。
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山东万青环保科技有限公司,是山东省重点高新技术企业。注册资金1000万元。专业从事地埋式一体化污水处理设备、厌氧塔、气浮机、压滤机、加药装置、固液分离机、玻璃钢设备、二氧化氯发生器、脱硫脱硝脱汞一体化设备、布袋除尘设备、除异味、VOC治理、降噪设备等各种污水处理设备、废气处理设备的生产、研发、销售。
污水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术,是有机废水强有力的处理方法之一,过去,它多用于城市污水厂的污泥、有机废料及其部分高浓度有机废水的处理,在建筑物形式上主要采用普通消化池,由于存在水力停留时间长、有机负荷低等缺点,较长时间限制了它在废水处理中的应用,20世纪70年代以来,世界能源短缺日益突出,能生产能源的废水厌氧技术受到重视,研究与实践不断深入,开发了各种新型工艺与设备,大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持有量,使处理时间大大缩短,效率提高
厌氧塔(升流式厌氧复合床反应器UBF)
一、厌氧生化法的基本介绍
废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术,是有机废水强有力的处理方法之一,过去,它多用于城市污水厂的污泥、有机废料及其部分高浓度有机废水的处理,在建筑物形式上主要采用普通消化池,由于存在水力停留时间长、有机负荷低等缺点,较长时间限制了它在废水处理中的应用,20世纪70年代以来,世界能源短缺日益突出,能生产能源的废水厌氧技术受到重视,研究与实践不断深入,开发了各种新型工艺与设备,大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持有量,使处理时间大大缩短,效率提高,厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优缺点:
七个方面的优点:
? 应用范围广
? 能耗低
? 负荷高
? 剩余污泥量少
? 氮、磷营养需要量较少
? 厌氧处理过程有一定杀菌作用,可以杀死废水与污水中的寄生虫、病毒等 ? 厌氧活性污泥可以长期储存,厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。 三个方面的缺点:
? 厌氧微生物增殖缓慢,因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备大 ? 出水往往需要进一步处理,故一般在厌氧处理后串联好氧处理
? 厌氧处理系统操作控制因素较为复杂
二、厌氧生化法的应用范围
?有机污泥处理
?高浓度有机废水
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?中、低浓度有机废水
?城市废水处理
三、厌氧生化法的基本原理
基本定义:废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧生物(包括兼氧生物)的作用,将废水中的各种复杂有机物分子转化成甲烷、二氧化碳等物质的过程,称为厌氧消化。 污水厌氧生物处理是在无氧的条件下利用厌氧微生物的降解作用使污水中有机物质达到净化的处理方法。在无氧的条件下,污水中的厌氧细菌把碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物分解生成有机酸,然后在甲烷菌的作用下,进一步发酵形成甲烷、二氧化碳和氢等,从而使污水得到净化。是生活污水污泥、高浓度有机物工业废水和粪便等良好的处理方法之一。 厌氧消化处理分为三个阶段:
第一阶段:水解酸化阶段
第二阶段:产氢产乙酸阶段
第三阶段:产甲烷阶段
四、厌氧塔(上流式厌氧复合床反应器UBF)的工作原理
概述:厌氧复合床反应器实际是将厌氧生物滤池AF与升流式厌氧污泥反应器UASB组合在一起,因此又称为UBF反应器。厌氧复合床反应器下部为污泥悬浮层,而上部则装有填料。可以看做是将升流式厌氧生物滤池的填料层厚度适当减小,在池底布水系统与填料层之间留出一定的空间,以便悬浮状态的颗粒污泥能在其中生长积累,因此又构成一个UASB处理工艺。当污水依此通过悬浮污泥层及填料层,有机物将与污泥层颗粒污泥及填料生物膜上的微生物接触并被分解掉。
工作原理:经过调节pH和温度的废水首先进入反应器底部的混合区,并与来自外循环回流的泥水混合液充分混合后进入颗粒污泥膨胀床区进行COD生化降解,此处的COD容积负荷很高,大部分进水COD在此处被降解,产生大量沼气。由于沼气气泡形成过程中对液体做的膨胀功产生了气提的作用,使得沼气、污泥和水的混合物上升,经过填料区的降解后,混合液至反应器顶部的三相分离器,沼气在该处与泥水分离后并被导出处理系统。泥水混合物则沿挡泥板下降至反应器底部的混合区,并于进水充分混合后再次进入污泥膨胀床区,形成所谓内循环。根据不同的进水COD负荷和反应器的不同构造,外循环回流量可达进水流量的0.5-10倍。经膨胀床处理后的废水除一部分参与循环外,其余污水继续上升,污水进入填料区进行剩余COD降解与产沼气过程,提高和保证了出水水质。由于大部分COD已经被降解,所以填料区的COD负荷较低,产气量也较小。该处产生的沼气也是由三相分离器收集,通过集气管导出处理系统。经过填料区处理后的废水经三相分离器作用后,上清液经出水区排走,颗粒污泥则返回污泥床。 五、厌氧塔部件组成及特点
UBF的组成:厌氧塔塔塔体为玻璃钢整体缠绕的圆筒型塔体,无分段连接法兰。具体结构由塔体、布水系统、污泥床、生物载体区、三相分离器、浮渣速排装置和回流系统等组成。 UBF反应器特点可归纳为:
(1) UBF反应器结构紧凑, 集厌氧生物滤池(AF)与升流式厌氧污泥反应器(UASB),和沉淀于一体。
(2) UBF反应器的最大特点是能在反应器内形成颗粒污泥,使反应器内平均污泥浓度达到30,
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40g/L,底部污泥浓度可高达60,80g/L。
(3) UBF反应器具有很高的容积负荷,一般为10,20kgCODCr/(m3?d),最高可达30kgCODcr/(m3?d)。而且水力停留时间短,通常采用中温厌氧消化,有时可以在常温下运行。 (4)反应器内设三相分离器,在沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区,而切还增加了回流装置。并利用自身产生的沼气和进水水流来实现搅拌混合,也不需要混合搅拌设备。因此,简化了工艺环节和减少了系统工艺设备,维护运行较简单。
(5) UBF反应器内设有生物载体区,是一种悬浮生长型和附着生长的厌氧消化方法,厌氧复合床反应器(UBF)与厌氧生物滤池相比,减少了填料层的高度,也就减少了滤池被堵塞的可能性;与UASB法相比,填料层既是厌氧微生物的载体,又可截留水流中的悬浮厌氧活性污泥碎片,从而能使厌氧反应器保持较高的微生物量,并使出水水质得到保证。 厌氧复合床反应器综合了厌氧生物滤池与升流式厌氧污泥反应器的优点,克服了它们的缺点,不但增加了生物量,而且提高了反应区的容积利用率,反应器的总高度可大于10m,从而减少了占地面积,处理能力也有较大提高。
反应器采用玻璃钢材质,一次整体缠绕工艺成型,制作方便、强度高、占地面积小、处理效率高、效果好、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长。
反应器可配备在线分析仪、PH控制计、差压变送器、压力传感器、流量传感器、电导率仪、液位控制计、电磁阀、变频器及控制柜等组成的控制系统,以上控制情况均以数字形式显示在显示器界面上,使管理人员一目了然,并有故障报警,便于管理与维护。
六、厌氧塔的运行管理
1(厌氧生物处理设施运行管理应该注意的问题
(1) 当被处理污水浓度较高(CODCr值大于5000mg/L)时,必须采取回流的运行方式,回流比根据具体情况确定,有效的回流,不仅可以降低进水浓度,还可以增大进水量,保证处理设施内的水流分布均匀,避免出现短流现象。回流还可以防止进水浓度和厌氧反应器内pH值的剧烈波动,使厌氧反应平稳进行,也就是说可以减少厌氧反应对碱度的需求量,降低运行费用。厌氧反应是产能过程,出水温度高于进水(因此冬季气温低时,反应器内的温度恒定,尽可能使厌氧微生在其最适宜温度下活动。
(2)-般的工业废水温度难以达到35?,需要加热(尤其在冬季)。因此,为节约加温所需能量,一方面要注意保温(包括采取加大回流量等措施),尽可能防止反应器热量散失,另一方而要充分发挥反应器内污泥浓度较大的特点,尽可能提高反应器内污泥浓度,减弱温度对厌氧反应的影响。
(3)沼气要及时有效地排出。厌氧消化过程必定伴随着沼气的产生,沼气对污泥可以起到搅拌和作用,促进污水与污泥的混合接触,这是其有利的一面。同时,沼气的存在也会起到类似浮渣的作用,沼气向上溢出时将部分污泥带到液面(导致浮渣的产生和出水中悬浮物含量增加及水质变差。因此,要设置气体挡板和集气罩,将沼气从厌氧消化装置内引出,在出水堰附近留有足够的沉淀区,以保证出水水质。
(4)污泥负荷要适当。为保持厌氧消化过程三个阶段的平衡,使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗平衡,防止酸积累导致pH值下降,进水有机负荷不宜过高,一般不0.5kgCODcr/(kgMLSS?d)。可以通过提高反应器内污泥浓度,在保持相对较低的污泥负荷条件下,获得较高的
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容积负荷。一般来说,厌氧消化装置的容积负荷都在5kg CODcr/(m3?d)以上,甚至高达50kg
CODcr/( m3?d)。
(5)当被处理污水悬浮物浓度较大(一般指1000mg/L以上)时,就应当对污水进行沉淀、过滤、或浮选等适当的预处理,以降低进水的悬浮物含量,防止填料层堵塞。一般AF的进水悬浮物不超过200mg/L,但如果悬浮物可以生物降解而且均匀分散在污水中,则悬浮物对AF几乎不产生不利影响。
(6)要充分创造厌氧环境。无氧是厌氧微生物正常活动的前提,甲烷菌则必须在绝对的厌氧环境下才能高效率发挥作用。在污水提升进入厌氧消化装置、出水回流等环节都要尽可能避免与空气的接触,尽可能减少与空气接触的机会。如水流过程中尽量不要出现跌水、搅动等现象,调节池、回流池等要加盖封闭,污水提升不要使用气提泵。厌氧反应构筑物最好经过气密试验,确保严密无渗漏。
3(厌氧生物反应器的控制指标
(1)氧化还原电位:利用测定氧化还原电位的方法判定厌氧反应器内的多个氧化还原组分系统是否平衡状态,虽然这种方法可靠性较差,但由于氧化还原电位测定简单,和其他监测指标结合起来应用,有一定的指导意义。
(2)丙酸盐和乙酸盐浓度比:如果厌氧反应器有机负荷超过正常范围,在其他运行参数发生变化之前,丙酸盐和乙酸盐浓度之比会立即升高。因此可以将丙酸盐和乙酸盐浓度之比作为厌氧反应器超负荷引起运行异常的灵敏而可靠的警示指标。
(3)挥发性酸VFA:挥发性酸的异常升高是厌氧反应器中产甲烷菌代谢受到抑制的最有效指标。 (4)苯乙酸:苯乙酸是降解芳香组氨基酸和木质素等大分子有机物产生的中间产物,当处理含有这类污染物的污水时,厌氧处理出水中苯乙酸含量是比挥发性酸更为敏感的反映厌氧反应器运行状态的指标。
(5)甲硫醇:甲硫醇气味独特,即使含最很低,人们也能凭嗅觉感觉出来。甲硫醇含量突然增加(气味突然出现或加大)往往表明进水中氯代烃类有毒物质含量突然增加。 (6)一氧化碳CO: CO的产生与甲烷的产生密切相关,CO难溶于水,可以实现在线监测。气相中CO的含量和液相中乙酸盐的浓度有良好的相关性,CO的含量变化与重金属和由有机毒性所引起的抑制作用也有关系。
4(厌氧生物反应器维持高效率的基本条件
(1)适宜的pH值:为使厌氧顺利进行,反应器中的pH值必须在6.5,8.2之间。 (2)充足的常规营养:反应器内氮的浓度必须在40,70mg/L范围内才能满足需要,而磷和硫化物维持较低的浓度即可满足需要。甲烷菌对硫化物和磷有专性需要,必须在反应器内保证其含量,有时需要向进水中投加磷肥和硫酸盐。
(3)必要的微量专性营养元素:对甲烷菌有激活作用的专性营养元素有铁、钴、镍、锌、锰、钼、铜甚至硒、硼等很多种,缺少其中一种就可能严重影响整个生物处理过程。 (4)合适的温度:厌氧反应一般在30,37?的中温条件下运行。
(5)对毒性适应能力:必须完成厌氧微生物对有毒物质适应性的驯化。
(6)充足的代谢时间:要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。 (7)适量的碳源:来自进水中的有机物要满足异养型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源,同时
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反应器内的溶解性C02要满足自养型甲烷菌所需要的碳源。
(8)污染物向微生物的传质良好:厌氧生物反应器内的颗粒污泥在流化状态下传质能力较好,
但生物量过多积累或使用厌氧生物膜法时生物膜过厚都可能产生传质问题,要定期排出剩余生
物污泥或提高回流比减少部分传质阻力。
七、厌氧塔{上流式厌氧复合床反应器UBF)规格参数表
序号有效容积M3 塔体内径?总高度?反应区的高度?进水直径?出水直径?回流直径? SS
排净直径? 溢流直径?排泥直径?排污直径?排空直径?排气直径? 1 6 1500 5614 3600
80 50 50 100 50 100 100 100 40 2 10 1500 7624 5910 80 50 50 100 50 100 100 100 40
3 15 2000 6835 5000 80 50 50 100 50 100 100 100 40 4 20 2000 8435 6600 80 50 50 100 50 100 100 100 40 5 20 2400 6732 4700 100 80 100 100 80 100 100 100 40 6 25 2400 7780 5700 100 80 100 100 80 100 100 100 40 7 25 2600 7100 4900 100 80 100 100
80 100 100 100 40 8 30 2600 8050 5900 100 80 100 100 80 100 100 100 40 9 35 3000
7230 4800 150 80 150 100 80 100 100 100 40 10 40 3000 8290 5900 150 80 150 100 80 100 100 100 40 11 45 3000 8940 6600 150 80 150 100 80 100 100 100 40 12 50 3000
9740 7400 150 80 150 100 80 100 100 100 40 13 55 3500 8913 6000 150 80 150 100 80 100 100 100 40 14 65 3500 9950 7000 150 80 150 100 80 100 100 100 40 15 75 4000
9200 6000 200 80 200 150 80 150 150 100 40 16 80 4000 9580 6600 200 80 200 150 80 150 150 100 50 17 100 4000 11900 8200 200 100 200 150 100 150 150 100 50 18 120
4000 12780 9800 200 100 200 150 100 150 150 100 50 19 150 4000 15200 12000 200 1
00 200 150 100 150 150 100 80 20 200 4000 19360 16300 200 100 200 150 100 150 150
100 80 21 250 4000 23360 20000 200 100 200 150 100 150 150 100 80 22 300 6000 15450 11200 250 150 250 200 150 200 150 100 80 23 400 6000 19050 14800 250 150 250
200 150 200 150 100 100 24 500 6000 22600 18400 250 150 250 200 150 200 150 100 100 25 750 8000 20900 15400 300 200 300 200 200 200 150 100 100 26 1000 8000 25900
20400 300 200 300 200 200 200 150 100 100
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范文二:IC厌氧塔
IC厌氧塔
产品描述: 一 简介
IC反应器中文名内循环厌氧反应器,由两个UASB反应器上下叠加串联构成,高度可达16-25m,高径比一般为4-8,由5个基本部分组成:混合区、颗粒污泥膨胀床区、精处理区、内循环系统和出水区。其内循环系统是IC工艺的核心结构,由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥水下降管等结构组成。
二 工作原理
经过调节pH和温度的生产废水首先进入反应器底部的混合区,并与来自泥水下降管的内循环泥水混合液充分混合后进入颗粒污泥膨胀床区进行COD生化降解,此处的COD容积负荷很高,大部分进水COD在此处被降解,产生大量沼气。沼气由一级三相分离器收集。由于沼气气泡形成过程中对液体做的膨胀功产生了气提的作用,使得沼气、污泥和水的混合物沿沼气提升管上升至反应器顶部的气液分离器,沼气在该处与泥水分离并被导出处理系统。泥水混合物则沿泥水下降管进入反应器底部的混合区,并于进水充分混合后进入污泥膨胀床区,形成所谓内循环。根据不同的进水COD负荷和反应器的不同构造,内循环流量可达进水流量的0.5-5倍。经膨胀床处理后的废水除一部分参与内循环外,其余污水通过一级三相分离器后,进入精处理区的颗粒污泥床区进行剩余COD降解与产沼气过程,提高和保证了出水水质。由于大部分COD已经被降解,所以精处理区的COD负荷较低,产气量也较小。该处产生的沼气由二级三相分离器收集,
通过集气管进入气液分离器并被导出处理系统。经过精处理区处理后的废水经二级三相分离器作用后,上清
液经出水区排走,颗粒污泥则返回精处理区污泥床。
三 选型、选材及尺寸 (IC实验室选型)
1、有机玻璃IC厌氧反应器有效容积为25L,底边周长15cm,高120cm。其优点为外观结构干净漂亮;内部三相分离器、布水器、上下流管道等结构清晰可见;外附保温层保障了系统在合适的温度下自动运行;
该产品适用于学校、实验室小试模拟教学使用。
2、钢结构IC厌氧反应器为Q235碳钢焊制主体,内衬双层玻璃钢防腐层,内部管道喷双层环氧漆防腐,保障设备正常运行过程中不被腐蚀。该设备有效容积200L,底面直径40cm,高200cm,净重150kg。其优点为更接近于工程实际,抗压强度高,温度适应范围广,适用于科研单位、工地现场中试模拟运行。
四 订货须知
1、用户应注明设备的材质及防腐要求。
2、用户应提供详细的水质化验单以便于我公司计算反
应器各部件的尺寸。
3、若用户有详细的加工图纸,可按用户要求进行生产。
4、可根据用户提出的具体要求进行设计制造。
天津国韵生物科技的限公司 绍兴女儿儿酒有限公司 山西长冶金泽生化有限公司
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厌氧塔是本公司承接,效果很好~~
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UASB反应器,
污水处理设备,水处理设备
一、UASB原理
UASB反应器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。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,这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上,附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部,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,附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。置于极其使单元缝隙之下的挡板的作用为气体发射器和防止沼气气泡进入沉淀区,否则将引起沉淀区的絮动,会阻碍颗粒沉淀。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。
由于分离器的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。由于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,其将滑回反应区,这部分污泥又将与进水有机物发生反应。
二、UASB反应器的构成
UASB反应器包括以下几个部分:进水和配水系统、反应器的池体和
三相分离器。
在UASB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/颗粒的满意的沉淀效果,三相分离器第一个主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床/层中产生的沼气,特别是在高负荷的情况下,在集气室下面反射板的作用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絮动。反应器的设计应该是只要污泥层没有膨胀到沉淀器,污泥颗粒或絮状污泥就能滑回到
反应室(应该认识到有时污泥层膨胀到沉淀器中不是一件坏事。相反,存在于沉淀器内的膨胀的泥层将网捕分散的污泥颗粒/絮体,同时它还对可生物降解的溶解性COD起到一定的去除作用)。只一方面,存在一定可供污泥层膨胀的自由空间,以防止重的污泥在暂时性的有机或水力负荷冲击下流失是很重要的。水力和有机(产气率)负荷率两者都会影响到污泥层以及污泥床的膨胀。UASB系统原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮体的基础上,并结合在反应器内设置污泥沉淀系统使气、液、固三相得到分离。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮状污泥或颗粒型污泥)是UASB系统良好运行的根本点。
1、三相分离器的原理
在UASB反应器中的三相分离器(GLS)是UASB反应器最有特点和最重要的装置。它同时具有两个功能:?能收集从分离器下的反应室产生的沼气;?使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。对上述两种功能均要求三相分
离器的设计避免沼气气泡上升到沉淀区,如其上升到表面将引起出水混浊.降低沉淀效率,并且损失了所产生的沼气。设计三相分离器的原则是:
(1)间隙和出水面的截而积比 影响到进入沉淀区和保持在污泥相中的絮体的沉淀速度。
(2)分离器相对于出水液面的位置 确定反应区(下部)和沉淀区(上部)的比例。在多数UASB反应器中内部沉淀区是总体积的15%—20%。
(3)三相分离器的倾角 这个角度要使固体可滑回到反应器的反应区,在实际中是在45,60?之间。这个角度也确定了三相分离器的高度,从而确定了所需的材料。
(4)分离器下气液界面的面积 确定了沼气的释放速率。适当的释放率大约是1,3m3/(m2?h)。速率低有形成浮渣层的趋势,非常高导致形成气沫层,两者都导致堵塞释放管。
对于低浓度污水处,当水力负荷是限制性设计参数时,在三相分离器缝隙处保持大的过流面积,使得最大的上升流速在这一过水断面上尽可能的低是十分重要的。原则上只有出水截面的面积(而不是缝隙面积)才是决定保持在反应器中最小沉速絮体的关键。
2、进水和配水系统的要求
进水系统兼有配水和水力搅拌的功能,为了保证这两个功能的实现,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,确保单位面积的进水量基本相同,防止发生短路等现象;
(2)很容易观察进水管的堵塞,当堵塞发现后、必须很容易被清除。
(3)应尽可能的(虽然不是必须的)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。
为确保进水等量地分布在池底,每个进水管仅与—个进水点相连接是最理想状态,只要保证每根配水管流量相等,即可取得均匀布水的要求;因此有必要采用特殊的布水分配装置,以保证一根配水管只服务一个配水点,为了保证每一个进水点达到应得的进水流量,建议采用高于反应器的水箱式(或渠道式)进水分配系统。图1—1给出了一种连续流的布水器形式,这种敞开的布水器的—个好处是可以容易用肉眼观察堵塞情况。对高浓度废水由于水力负荷较低,采用脉冲式进水分配装置是一种较好的选择。
UASB反应器,污水处理设备,水处理设备
三、UASB反应器的主要设备
1、反应器的池体
有两种基本几何形状的UASB反应器:即矩形和圆形。这两种类型的反应器都已大量应用于实际中。 圆形反应器具有结构较稳定的优点,同时对于圆形反应器在同样的面积下,其周长比正方形的少12%。所以圆形池子的建造费用比具有相同面积的矩形反应器至少要低12%。但是圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立,所以,单个或小的反应器可以建造成圆形的。
而大的反应器经常建成矩形的或方形的。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。当建造多个矩形反应器时有其优越性。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。对于大型UASB反应器建造多个池子的系统是有益的,这可以增加处理系统
的适应能力。如果有多个反应池的系统,则可能关闭一个进行维护和修理,而其他单元的反应器继续运行。
混凝土结构的UASB反应器是最为常见的结构和材料型式,但是采用标准化和系列化的设计必须考虑结构的通用性和简单性,在此基础上形成的系列化设计才能有生命力和推广的价值。
(1)平面布置 池体的标准化主要是根据三相分离器的尺寸进行布置的,目前生产的三相分离器的平面尺寸是2m×5m。根据这一形式布置池体有以下几种方式(图2-3、2-4和2-5)。图2-3中(a)为整个池表面均采用三相分离器的形式,而(b)是池顶的一部分采用池体本身结构构成气室;这样可以节省一部分三相分离器的投资。整个池子分成单池单个分离器、双池每池单个分离器和单池两个分离器的形式,很明显如果需要也可以构成双池每池两组分离器的形式。由于三相分离器的尺寸的原因,所以池子的宽度是以5m为模数,长度方向是以2m为模数。原则上如果采用管道或渠道布水,池子的长度是不受限制。如前所述出于反应器的长宽比的范围涉及到建筑物的经济性,所以在上述范围内选择要结合池子组数考虑适当的长宽比。
由于反应器的高度推荐范围为4,6m,表2-1给出了5m高的反应器的尺寸选择的系列。从原则上讲安排2m×5m的三相分离器的平面布置还可以有其他多种的平面配合形式如,宽度可以以2m为模数,而长度以10m为模数。构成4m× 5m,4m×10m,6m×5m,6m×10m,6m×15m??的系列。甚至可以采用三相分离器横竖混合布置的形式。但是考虑通用性和简单性的原则,推荐表2-1的组合方式。
(2)
设备固定形式 三相分离器设备固定的形式可以采用牛腿和工字钢支撑的两种形式(图2-6)。需要说明的是由于运行过程中,三相分离器的气室内有一定量的沼气,所以会形成比较大的浮力,需要考虑上部的固定措施,固定措施可以借助出水管和出气管,以及其他形式。池底同样可以采用两种不同的形式(图2-7).其中对于典型的UASB反应器推荐采用因2-7(b)的形式,因为这种结构可以避免布水不均匀形成的死区问题:同时可以减少布水管的投资,但是会增加一定的土建投资。图2-8是采用混凝土反应器的工程图示意,从图见到的是一种可整体安装的三相分离器设计形式。
UASB反应器,污水处理设备,水处理设备
2
、三相分离器的设计
通过对不同大小三相分离器的分析,可以发现三相分离器设计的关键是图2-16(b)和(c)圆圈中所示的平行四边形中的流速关系。要求选择合理的缝隙宽度(b)和斜面长度(或遮盖宽度),以防止UASB消化区中产生的气泡被上升的液流夹带入沉淀区,造成污泥流失。由图2-16(b)可见,当气泡随液流以速度v沿分离器缝隙上升时,它同时具有垂直向上的速度Vp。在由B点移至A点时,在垂直方向上向上移动距离AC,因此满足以下关系式:
若已知气泡的直径和水温,则Vp由斯托克斯公式等求出。问题是V怎么求,为了简化问题,同时也为了方便、安全,可按下式求V:
式中:Q——UASB装置设计流量
B——装置宽度;
n——缝隙条数;
b
——缝隙宽度。
以上计算方法也可类推于其它形式的三相分离器的设计,如图2-16c。
水封高度计算 水封高度是控制污泥床反应器小气室高度的参数。根据图2—16(c)反应器中气室的高度h2是由水封有效高度H来加以控制。H的计算值应为:
H=h2+h4-H2
式中:H——为水封后面可能产生的阻力。
分离器锥体的高度h4,一般与所采用的直径有关。h4值的选择应保证气室出气管畅通无阻,防止浮渣堵塞出气管。从实践来看,气室水面上总是有一层浮渣,浮渣的厚度与水质有关,例如,含难消化短纤维较多的污水,浮渣就较多。因此在选择h4时,应当留有浮渣层的高度。此外还需有排放浮渣的出口。当h4选定后再根据流程的实际情况确定H2,此时水封的有效高度H就能确定。
从原则上讲中试装置所采用的UASB反应器和相应的三相分离器与实验室装置没有本质的差别。但是,生产性装置需要考虑三相分离器的型式和一些水力学的问题,以及一些工程放大和安装等问题。
3、进水分配系统
进水分配系统的合理设计对UASB处理厂的良好运转是至关重要的,进水系统兼有配水和水力搅拌的功能,为了这两个功能的实现,需要满足如下原则:a) 确保单位面积的进水量基本相同,以防止短路等现象发生;b) 尽可能满足水力搅拌需要,保证进水有机物与污泥迅速混合;c) 很容易观
察到进水管的堵塞;d) 当堵塞被发现后,很容易被清除。
在生产装置中采用的进水方式大致可分为间歇式(脉冲式)、连续流、连续与间歇相结合等方式;从布水管的形式有一管多孔、一管一孔和分枝状等多种形式。
1) 连续进水方式(一管一孔)
为了确保进水均匀分布,每个进水管线仅仅与一个进水点相连接,是最为理想的情况。为保证每一个进水点的流量相等,建议用高于反应器的水箱(或渠道式)进行分配,通过渠道或分配箱之间的三角堰来保证等量的进水。这种系统的好处是容易观察到堵塞情况。
2)
脉冲进水方式
我国UASB反应器与国外的最为显著的特点是很多采用脉冲进水方式。有些研究者认为脉冲方式进水,使底层污泥交替进行收缩和膨胀,有助于底层污泥的混合。图3a为北京环科院采用的一种脉冲布水器的原理图,该系统借鉴了给水中虹吸滤池的布水方式。
3) 一管多孔配水方式
采用在反应器池底配水横管上开孔的方式布水,为了配水均匀,要求出水流速不小于2.0m/s。这种配水方式可用于脉冲进水系统。一管多孔式配水方式的问题是容易发生堵塞,因此,应该尽可能避免在一个管上有过多的孔口。
4)
分枝式配水方式
这种配水系统的特点采用较长的配水支管增加沿程阻力,以达到布水均匀的目的。根据实践,最大的分枝布水系统的负荷面积为54m2。大阻力系统配水均匀度好,但水头损失大。小阻力系统水头损失小,如果不影响处理效率,可减少系统的复杂程度。
UASB反应器,污水处理设备,水处理设备
对其他类型布水方式,我国也有很多设计和运行经验。与三相分离器一样,不同型式的布水装置之间,很难比较孰优孰劣。事实上,各种类型的布水器都有成功的经验和业绩。
下面是几种布水器:
四、其他设计考虑
1、配水管道设计
对重力布水方式,污水通过三角堰进入反应器时可能吸入空气,会引起对甲烷菌的抑制;进入大量气体与产生的沼气会形成有爆炸可能的混合气体;同时,气泡太多可能还会影响沉淀功能。因为,大于2.0mm直径的气泡在水中以大约0.2,0.3m/s速度上升,采用较大的管径使液体在管道的垂直部分的流速低于这一数值,可适当地避免超过2mm直径的空气泡进入反应器,同时还可避免气阻。在反应器底部用较小直径,形成高的流速产生较强的扰动,使进水与污泥之间混合加强。
污水中存在大的物体可能堵塞进水管,设计良好的进水系统要求可疏通堵塞;对于压力流采用穿孔管布水器(一管多孔或分枝状),需考虑设液体反冲洗或清堵装置,可采用停水分池分段反冲;采用一管多孔布水管道,布水管道尾端最好兼作放空和排泥管,以利于清除堵塞;采用重力流布水方式
(一管一孔),如果进水水位差仅仅比反应器的水位稍高(水位差小于10cm),将经常发生堵塞。在水箱中的水位(三角堰的底部)与反应器中的水位差大于30cm很少发生这种堵塞。无论采用那一种布水方式,尽可能少地采用弯头等非直管。
2、出水系统的设计
出水系统的设计在UASB反应器设计中也占有重要地位。因为出水是否均匀也将影响沉淀效果和出水水质。为了保持出水均匀、沉淀区的出水系统通常采用出水渠(槽)。一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠,而出水渠每隔一定距离设三角出水堰。常用的布置形式有两种,如图8-22所示。出水渠宽度常采用20cm,水深及渠高由计算确定。
图8-22(b)出水渠的特点是出水渠与集气罩成一整体。有助于装配化和整体安装,简化施工过程。一般出水渠前设挡板,可防止漂浮物随出水带走,可提高出水水质。当所处理废水中含悬浮固体较高,设置挡板是很必要的。如果沉淀区水面的漂浮物很少,有时也可不设挡板。
3、排泥系统的设计
由于厌氧消化过程微生物的不断增长,或进水不可降解悬浮固体的积累,必须在污泥床区定期排除剩余污泥,所以UASB反应器的设计应包括剩余污泥的排除设施。一般认为排去剩余污泥的位置是反应器的1/2高度处。但是大部设计者推荐把排泥设备安装在靠近反应器的低部。也有人在三相分离器下0.5m处设排泥管,以排除污泥床上面部分的剩余絮体污泥,而不会把颗粒污泥排走。UASB反应器排污泥系统必须同时考虑上,中,下不同位置设排泥设备,应根据生产运行中的具体情况考虑实际排泥的要
求,而确定在什么位置排泥。
设置在污泥床区池底的排泥设备,由于污泥的流动性差,必须考虑排泥均匀。因为大型UASB反应器一般不设污泥斗,而池底面积较大,所以必须进行均布多点排泥。每个点服务面积多大合适,尚缺乏具体资料,根据我们经验,建议每10m2设一个排泥点。当采用穿孔管配水系统时,如能同时把穿孔管兼作穿孔排泥管是较为理想的。专设排泥管管径不应小于200?,以防发生堵塞。为了简化设计,可在反应器1/2高度处和三相分离器下0.5m处在池壁分别各设一个排泥口,口径可取100?。
此外,在池壁全高上设置苦干(5—6)个取样管,可以取反应器内的污泥样,以随时掌握污泥在高度方向的浓度分布情况。并可计算反应器的污泥总量.以确定是否需要排泥。
4、浮渣清除方法的考虑
有的废水含有一些化合物会促使沉淀区和集气罩的液面形成一层很厚的浮渣层。厚度太大时会阻碍沼气的顺利释放,或堵塞集气空的排气管,导致部分沼气从沉淀区逸出,严重干扰了沉淀区的固液分离效果。为了清除沉淀区液面和气室液面形成的浮渣层,必须设置专门的清除设备或预防措施。
在沉淀区液面产生的浮渣层,可采用撇渣机或刮渣机清除,其构造与常规的沉淀池和气浮池撇(刮)渣机相同。或采用人工清渣。
在气室形成的浮渣,清除较为困难,可用定期进行循环水或沼气反冲等方法减少或去除浮渣.这时必须设置冲洗管和循环水泵(或气泵)。
5、防腐措施
UASB反应器各部分应采取相应的防腐措施,尤其是当采用钢板制造三相分离器时,必须严加防腐。由于H2S在空气中氧化成H2S04,溶解性C02的腐蚀,所以特别是UASB反应器的上部的混凝土和钢结构必须要采取防腐措施。
五、附属设备
1、剩余沼气燃烧器
一般不允许将剩余沼气向空气中排放,以防污染大气。在确有剩余沼气无法利用时,可安装余气燃烧器将其烧掉。燃烧器应装在安全地区,并应在其前安装阀门和阻火器。剩余气体燃烧器,是—种安全装置,要能自动点火和自动灭火。剩余气体燃烧器和消化池盖、或贮气柜之间的距离,一般至少需要15m,并应设置在容易监视的开阔地。
2、保温加热设备
厌氧消化像其他生物处理工艺一样受温度影响很大,厌氧工艺受温度影响更加显著。中温厌氧消化的最优温度范围从30,35?,可以计算在20?和10?的消化速率大约分别是30?下最大值的35%和12%。所以,加温和保温的重要性是不言而喻的。如果工厂或附近有可利用的废热或者需要从出水中间收效量,则安装热交换器是必要的。
3、监控设备
为提高厌氧反应器的运行可靠性,必须设置各种类型的计量设备和仪表,如控制进水量、投药量等计量设备和pH计(酸度计)、温度测量等自动化仪表。自动计量设备和仪表是自动控制的基础。对UASB反应器实行监控的目的主要有两个,一个是了解进出水的情况,以便观测进水是否满足
工艺设计情况;另外一个目的是为了控制各工艺的运行,判断工艺运行是否正常。由于UASB反应器的特殊性还要增加一些检测项目,如挥发件有机酸(VFA)、碱度和甲烷等。但是,这些设备属于标准设备,一些设备还很难形成在线的测量和控制。
IC反应器
一、IC反应器的原理
IC 反应器的构造特点是具有很大的高径比,一般可达 4 , 8,反应器的高度可达 16 , 25m。所以在外形上看,IC 反应器实际上是个厌氧生化反应塔。
由图 17-1 可知,进水通过泵由反应器底部进入第一反应室,与该室内的厌氧颗粒污泥均匀混合。废水中所含的大部分有机物在这里被转化成沼气,所产生的沼气被第一反应室的集气罩收集,沼气将沿着提升管上升。沼气上升的同时,把第一反应室的混合液提升至设在反应器顶部的气液分离器,被分离出的沼气由气液分离器顶部的沼气排出管排走。分离出的泥水混合液将沿着回流管回到第一反应室的底部,并与底部的颗粒污泥和进水充分混合,实现第一反应室混合液的内部循环。IC 反应器的命名由此得来。内循环的结果是,第一反应室不仅有很高的生物量、很长的污泥龄,并具有很大的升流速度,使该室内的颗粒污泥完全达到流化状态,有很高的传质速率,使生化反应速率提高,从而大大提高第一反应室的去除有机物能力。经过第一反应室处理过的废水,会自动地进入第二反应室继续处理。废水中的剩余有机物可被第二反应室内的厌氧颗粒污泥进一步降解,使废水得到更好的净化,提高出水水质。产生的沼气由第二反应室的集气
罩收集,通过集气管进入气液分离器。第二反应室的泥水混合液进入沉淀区进行固液分离,处理过的上清液由出水管排走,沉淀下来的污泥可自动返回第二反应室。这样,废水就完成了在 IC 反应器内处理的全过程。
综上所述可以看出,IC 反应器实际上是由两个上下重叠的 UASB 反应器串联组成的。由下面第一个 UASB 反应器产生的沼气作为提升的内动力,使升流管与回流管的混合液产生密度差,实现下部混合液的内循环,使废水获得强化预处理。上面的第二个UASB 反应器对废水继续进行后处理(或称精处理),使出水达到预期的处理要求。
下图为BIOPAQ IC reactor的示意图:
二、
IC反应器的设计
IC反应器的涉及内容包括反应器的容积负荷、三相分离器、循环系统、布水系统及反应器的外形尺寸等。
1、COD容积负荷的确定
表4-1归纳了国外生产装置和中试装置所推荐的COD容积负荷。这些数据对于主要含溶解性有机物的废水来水,是比较安全的,实际的中试和小试装置上达到的COD负荷远远高于此值。
2、三相分离器
三相分离器的设计目的是使沼气从混合液和上浮的污泥絮体或颗粒中分离出来,并使污泥尽可能很好地与水分离,返回反应区。
三相分离器同UASB中的,因此具体见UASB中三相分离器的设计。
3、配水系统
为了尽可能减少污泥床内出现的沟流、断路等不利因素,涉及良好的配水系统显得尤其重要。均匀的布水和良好的混合将充分发挥IC反应器内颗粒污泥的性能,提高生化降解速率创造条件。反应器底部配水管的布置方式可以是多种多样的(详细见UASB中的布水方式)。比较简单的是采用类似快滤池用的穿孔管配水系统。国外在生产装置的设计中,常根据反应器内可能的污泥状态和最小COD容积负荷确定每平方米底面积所需要的进水孔数(见表4-2)。
4、循环系统
IC反应器中的三相分离器、气液分离器和沼气提升管、泥水下降管构成了反应器的“心脏”和循环系统,两者协同作用使得该反应器在处理有机工业废水方面比其他反应器更有优势。一级三相分离器收集的沼气经由沼气提升管携带泥水倒入顶部的气液分离器,分离后的泥水再沿泥水下降管返回反应器底部,与底部进水充分混合。因此,沼气提升管的设计要考虑能够使所收集的沼气顺利导出,还要考虑由气体上升产生的气提作用能够带动泥水上升至顶部的气液分离器。这必然涉及到一级三相分离器的相对位置和沼气提升管管径的大小。泥水下降管必须保证不被下降的污泥堵塞,其管径可比沼气提升管管径粗一些,以利于泥水在重力作用下自然下降至反应器底部和进水混合。此外,顶部气液分离器要大小适当,以维持一定的液位从而保证稳定的内循环量。
5、高径比的控制
对于特定的废水,在一定的处理容量条件下高径比的不同将直接导致反应器内水流状况的不同,并通过传质速率最终影响生物降解速率,能否
控制合适的高径比还将直接影响沉淀出水的效果。过高的反应器高度必使水泵动力消耗增加。国外的生产装置,高径比一般为4,8,反应器的直径和高度的关系主要通过选择适当的表面负荷(或水力停留时间来确定)。根据反应器的高度、容积、以及设计的表面负荷,便可以确定反应器的横截面积。
6、其他
在几乎所有的IC反应器的文献里的构造图中,在与第一级三相分离器相连的出气管(即上水管)和下降管以及与第二级三相分离器相连的出气管是分开标画的,而在实际运行的IC反应器中,三管式采用同心安装的,即下降管在内,上升管在外,而与第二级三相分离器相连的出气管处于最外侧。这样的安装方式可使得反应器结构紧凑,以节约容器内的有效空间。
其它的设备与UASB相同
UASB反应器,污水处理设备,水处理设备
范文三:UASB厌氧塔简介
UASB 厌氧塔简介
厌氧系统 ----UASB 反应器简介
UASB 反应器的上部设置气、固、液三相分离器,下部为污泥 悬浮区和污泥床区, 与厌氧污泥充分接触反应, 有机物被厌氧微生物 分解成沼气。液体,气体与固体形成混合液流上升至三相分离器,使 三者很好的分离, 使 80%以上的有机物被转化成沼气, 完成废水处理 过程。
应用特点 :
1. 高 COD 负荷(5-10KgCODcr/m3/d)
2. 可产生高沉降性能的颗粒污泥
3. 可产生能源利用(沼气)
配置为:①图形钢结构,防腐
②尺寸为:Φ2.6m*10m
IC 厌氧反应器
废水厌氧生物技术由于其巨大的处理能力和潜在的应用前景, 一 直是水处理技术研究的热点。 从传统的厌氧接触工艺发展到现今广泛 流行的 UASB 工艺,废水厌氧处理技术已日趋成熟。随着生产发展与 资源、能耗、占地等因素间矛盾的进一步突出,现有的厌氧工艺又面 临着严峻的挑战, 尤其是如何处理生产发展带来的大量高浓度有机废 水, 使得研发技术经济更优化的厌氧工艺非常必要。 内循环厌氧处理
技术(以下简称 IC 厌氧技术)就是在这一背景下产生的高效处理技 术, 目前已成功应用于土豆加工、 啤酒、 食品和柠檬酸等废水处理中。 实践证明, 该技术去除有机物的能力远远超过普通厌氧处理技术 (如 UASB ) ,而且 IC 反应器容积小、投资少、占地省、运行稳定,是一种 值得推广的高效厌氧处理技术。
工作原理:
IC厌氧反应器是一种高效的多级内循环反应器,为第三代厌氧 反应器的代表类型(UASB 为第二代厌氧反应器的代表类型) ,与为第 二代厌氧反应器相比, 它具有占地少、有机负荷高、抗冲击负荷能力 更强,性能更稳定、操作管理更简单。当 COD 为 10000-15000mg/1时的高浓度有机废水; 第二代 UASB 反应器一般容积负荷为 5-8kg/m3; 第三代 IC 厌氧反应器容积负荷率可达到 15-30COD/m3。 IC 厌氧反应 器适用于有机高浓度废水,如,玉米淀粉废水、柠檬酸废水、土豆加 工废水、酒精废水。
主要优点:
1. 具有很高的容积负荷率
IC厌氧反应器由于存在强大的内循环、传质效果好、生物量大。 其进水负荷率远比普通的 UASB 反应器高,一般高出 3倍左右。处理 高浓度有机废水,当 COD 为 10000-150000mg/1时,容积负荷率可达 到 15-30COD/m3。
2. 抗冲击负荷能力强
由于 IC 厌氧反应器实现了自身的内循环, 循环量可达进水的 10-20倍。 因为循环水与进水在反应器底部充分混合, 使反应器底部有机物 浓度降低, 从而提高了反应器的耐冲击负荷能力, 同时大水量也使底 部污泥得以膨胀,保证了废水中的有机物与微生物的充分接触反应, 提高了处理负荷。
3. 出水稳定性好
因为 IC 厌氧反应器相当上下两个 UASB 反应器的串联运行, 下面一 个反应器具有很高的有机负荷率,起“粗”处理作用,上面一个反应 器的负荷低,起“精”处理作用,使出水水质好且稳定。
范文四:uasb工艺
厌氧生物处理技术——UASB工艺
一、厌氧生物处理的原理
利用微生物生命过程中的代谢活动,将有机物分解为简单无机物,从而去除水中有机物污染的过程,称为废水的生物处理。根据代谢过程对氧的需求,微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧的情况下,把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物包括大量的生物气(即沼气)和水。 厌氧活性污泥的性质和组成如下:由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒。呈灰色至黑色,有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用,有一定的沉降性能;颗粒厌氧活性污泥的直径在0.1-5mm。
二、厌气处理技术的特点
1、优势:
1.1可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术,具有良好的社会、经济、环境效益;
1.2厌氧处理没有曝气带来的能耗,且处理含有表面活性剂的污水时不会产生泡沫等问题,不仅如此每去除1kgCODcr的同时,产生折合能量超过1200kJ的甲烷气。处理中等以上(1500mg/L)浓度废水运行费用仅为好氧工艺1/3;
1.3设备负荷高、占地少;且系统灵活,设备简单,易于制作管理,规模可大可小。 1.4厌氧处理工艺的污泥负荷(F/M)为0.5-1.0kg BOD/(kgMLVSS.d),是好氧工艺污泥负荷的5
两倍多。在厌氧处理系统中,由于没有氧的转移过程,MLVSS可以达到好氧工艺的5-10倍。厌
3氧生物处理有机容积负荷为5-10kgBOD/(m.d)亦是好氧处理的5-10倍,可直接处理高浓有机废5
水,不需稀释。而合成的生物量仅为好氧工艺的5-20,,即剩余污泥产量要少的多。且污泥的浓缩性和脱水型较好,同时厌氧处理过程可以杀死污水和污泥中的一部分寄生虫卵,即剩余污泥的卫生学指标和化学指标比较好,因而厌氧污泥的处理和处置简单,可以减少污泥的处理和处置费用; 1.6厌氧微生物对营养物质的需要量较少,仅为好氧工艺的5-20,对N、P等营养物需求低(好氧工艺要求C:N:P=100:5:1,厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1),厌氧微微生物的活性比好氧微生物的活性好维持的多,可以保持数月甚至数年无严重衰退,在停运一段时间(无生物的在中止供水和营养)后能迅速启动,因此厌氧反应器可以间歇运行,适合间断和季节性运行;
1.5厌氧处理可以避免(好氧处理曝气过程将挥发性有机物吹脱出来)大气污染,同时可以降解好氧工艺无法降解的物质,减少氯化烃等有毒高分子有机物的毒性;
1.6厌氧处理的反应是由多种不同性质,不同功能的微生物协同发挥作用的连续微生物过程,因此可以对好氧微生物不能降解的一些大分子有机物进行全部或部分的降解。 2、厌氧不足:
2.1一般情况下出水水质不能直接达标外排,需要进一步处理(后续串联配置好氧处理过程); 2.2对温度、PH值、有毒性物质等环境因素敏感,运行管理好厌氧生物处理系统的难度较大; 2.3厌氧微生物增值缓慢,为增值反应器内生物量所需要的时间较长,因此厌氧反应器启动时间和水利停留时间比好氧处理长,最少需8-12周以上方能转入正常水平;
2.4待处理污水浓度低或碳氮比较低时会形成碱度不足,需要补充和投加碱源。同时对温度要求也很严格,污水温度低对处理效果的影响很大。当污水浓度低产生的甲烷的热量不足以将水温加热到厌氧生物处理的最佳温度时,需要用外热源加热;
2.5厌氧处理过程中产生的以甲烷气体为主的沼气是一种易燃易爆气体,厌氧器内必须按防爆设计;
2.6氯化脂肪族化合物等有毒物质对甲烷菌的毒性比好氧异氧菌大,对于有毒污水性质了解不足或操作不当可能导致反应器运行条件的恶化;
2-2.7污水含有SO时会产生硫化氢和难闻的气体,而且部分HS转移到沼气中会引起管道及电机42
等设备的腐蚀,同时硫酸盐和亚硫酸盐还原消耗了有机物,从而减少了有机物降解所应该产生的甲烷;
+2.8厌氧处理工艺无硝化作用,如果要维持较高的生物活性,要求NH的浓度在40-70mg/L。 4
三、厌氧反应机理
厌氧反应是对复杂物质(指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中)生物降解的过程。其反应过程可分为四个阶段:
3.1水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如:纤维素、淀粉等糖类被水解细菌、发酵性细菌水解成单糖继续分解成丙酮酸;蛋白质被水解细菌、发酵性细菌水解成氨基酸继续分解成
细菌、发酵性细菌水解成甘油、脂肪酸继续分解成丙酸、乙酸、丁酸、有机酸和氨;脂类被水解
琥珀酸、乙醇、H和CO(水解性细菌:梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、优杆菌属、双岐杆菌22
属等专性厌氧细菌;链球菌属和一些肠道菌等兼性厌氧菌)。这些小分子的水解产物能被溶解于水,并透过细胞为细胞所利用。
3.2发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物,并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸(VFA)醇类、乳酸、CO、氢、氨、硫化氢等。 2
3.3产酸阶段——上一阶段产物被产氢产乙酸菌群进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。
3.4产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳化合物(CO、甲酸、CO、和甲基胺、甲醇等被产2
甲烷菌群厌氧转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。废水中有硫酸盐时,还会有硫酸盐还原过程(硫酸盐还原成HS和CO) 22
四、厌氧生物处理的影响因素
4.1温度
厌氧过程比好氧过程对温度变化,尤其是对低温更加敏感,是因为将乙酸转化为甲烷的甲烷菌比乙酸菌对温度更加敏感。低温时挥发酸浓度增加,就是因为产酸菌的代谢速率受温度的影响比甲烷菌受到的影响小。低温时VFA的浓度迅速增加可能会使VFA在系统中积累,最终超过系统的缓冲能力,导致PH值的急剧下降,从而严重影响厌氧工艺的正常运行和最大处理能力的发挥。
在厌氧反应器中,厌氧微生物通过不停地进行代谢活动以维持自身种群发展所需要的能量,同时也产生维持厌氧环境所需要的能量(甲烷)。厌氧微生物可分为嗜冷微生物、嗜温微生物、嗜热微生物这三类微生物为优势种群的厌氧处理工艺分别称为低温厌氧处理(生长的温度范围10-30?,最适合温度10-20?)、中温厌氧处理(生长的温度范围30-40?,最适合温度35-38?)和高温厌氧处理(生长的温度范围50-60?,最适合温度51-53?)。对任何一种生物或微生物,在其温度适宜的范围内,从最低温度开始,随着温度的上升,其生长速率逐渐上升,并在最适宜温度区达到最大值,随后生长速率随着温度的上升迅速下降。在大多数厌氧反应器中,都基本符合温度每增加10?,反应速率增加1倍的规律。
微生物的温度-生长曲线是不对称的,在温度达到最适宜温度时,温度如果继续上升,则很快会达到极限温度,而超过极限温度时往往会造成十分严重的后果,例如细胞死亡,而产生不可逆的影响,但是低于最适合温度的范围内温度的变化所引起的影响总是相对轻的多,即使超过最
当温度低于最优下限温度时,每下降1?,效率下降11%),低温度也不至于产生不可逆转的影响(
一旦温度恢复正常,厌氧反应器即可恢复正常运行。温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧处理的正常进行,当短时间内温度超过5?,沼气产量会明显下降,甚至停止产气,使有机酸大量
-3?。但积累而破坏厌氧消化,因此厌氧生物处理系统在运行中的温度变化幅度一般不要超过2与其他影响因素不同的是,温度短时间突然变化或波动一般不会使厌氧处理系统遭受根本性破坏,温度一经恢复到原来的水平,处理效果和产气量能随之恢复,不过温度波动持续时间较长时,恢复所需要时间也较长。
4.2 PH值
4.2.1厌氧反应器对PH值的要求
厌氧微生物对其活动范围内的PH值有一定要求,产酸菌对PH值的适应范围较广,一般在4.5-8.0之间都能维持较高的活性。而甲烷菌对ph值较为敏感,适应范围在6.6-7.4之间较为适宜,最
佳ph值为7.0-7.2,在厌氧处理过程中,尤其是产酸和产甲烷在一个构筑物内进行时,通常要保持反应器内的ph值在6.5-7.2之间,最好保持在6.8-7.2之间。
进水PH值条件失常首先表现在使产甲烷作用受到抑制,即使在产酸过程中形成的有机酸不能被正常代谢降解,从而使整个消化过程各个阶段的协调平衡丧失。如果ph值持续下降到5以下不仅对产甲烷菌形成毒害,对产酸菌的活动也产生抑制,进而可以使整个厌氧消化过程停滞。即使将ph值调整恢复到7左右,厌氧处理系统的处理能力也很难在短时间内恢复。但如果因为进水水质变化或加减量过大等原因,ph值在短时间内升高超过8,一般只要恢复中性,产甲烷菌就能很快恢复活性,整个厌氧处理系统也能恢复正常。所以厌氧处理装置适宜在中性或弱碱性的条件下运行。
厌氧处理要求的最佳ph指的是反应器内混合液的Ph值,而不是进水的PH值,因为生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进水的PH值,反应器出水的PH值一般等于或接近反应器内部的PH值。含有大量溶解性碳水化合物的污水进入厌氧反应器后,会因产生乙酸而引起PH值的迅速降低,而进过算话的污水进入反应器后,PH值将上升。含有大量蛋白质或氨基酸的污水,由于氨的形成,PH值可能会略有上升。对于不同特性的污水,可控制不同的进水PH值,可能低于或高于反应器所要求的PH值。
在厌氧处理过程中,PH值的升降除了受进水PH值的影响外,还取决与有机物代谢过程中某些产物的递减。比如厌氧处理中间产物有机酸的增加会使PH值下降,而含氮有机物的分解产物氨含量的增加会使PH值升高,因此厌氧反应器内的PH值除了与进水PH值有关外,还受到其中挥发酸浓度、碱度、CO浓度、氨氮含量等因素的影响。由于反应器内存在碱度,PH值往往难以判断2
厌氧中间产物的积累程度,一旦系统中碱度的缓冲能力不能抵挡挥发酸的积累而引起PH值下降时,再采取补救措施往往是已错过了时机,这也是厌氧处理系统运行中,除了测定PH值外,还要检测挥发酸VFA浓度和碱度的原因所在。为防止反应器内局部酸的大量积累,除了进行必要的混合搅拌外,还需要投加碳酸氢钠和石灰等碱剂或提高回流比来保证反应器内的碱度适中。 4.2.2 VFA和ALK
VFA表示的是厌氧处理系统内的挥发性有机酸的含量,厌氧生物处理系统实现对污水中或污泥中有机物的有效处理,最终是通过产甲烷过程来实现的,而产甲烷菌所能利用的有机物就是挥发性有机酸VFA。VFA过低会使甲烷菌能利用的物料减少,厌氧反应器对有机物分解程度较低;而VFA过高超过甲烷菌所能利用的数量,又会造成VFA的过度积累,进而使反应器内的PH下降,影响甲烷菌正常功能的发挥。同时甲烷菌因各种原因受到损害后,也会降低对VFA的利用率,反过来造成VFA的积累,形成恶性循环。
ALK则是表示的是厌氧处理系统内的碱度。VFA/ALK反应了厌氧处理系统内中间代谢产物的积累程度,正常运行的厌氧处理装置的VFA/ALK一般在0.3以下,如果VFA/ALK突然升高,往往表明中间代谢产物不能被产甲烷菌及时分解利用,既系统已出现异常,需要加入碱源进行控制。 4.3水力停留时间
水力停留时间对于厌氧工艺的影响主要是通过上升流速表现出来的。一方面,较高的水流速度可以提高污水系统内进水区的扰动性,从而增加生物污泥与,进水有机物之间的接触,提高有机物的去除率。另一方面,水力负荷过大导致水力停留时间过短,可能造成反应器内的生物体流失。为了维持系统中能拥有足够多的污泥,上升流速又不能超过一定限值。 要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。HRT与待处理的污水中的有机污染物性质有关,简单的低分子有机物要求的HRT较短,复杂的大分子有机物要求的HRT较长。试图在HRT较短的情况下,利用悬浮生长工艺如UASB处理低浓度污水往往行不通。要想经济的利用厌氧技术处理低浓度污水,必须提高HRT与SRT的比值,即设法增加反应器内的生物量。因此在利用厌氧法处理低浓度污水时,水力停留时间是比有机负荷更为重要的工艺控制条件。
4.4有机负荷
由于厌氧生物处理几乎对污水中的所有有机物都有分解作用,因此讨论厌氧生物处理时,一般都以CODcr值来分析,而不像好氧生物处理那样必须以BOD为依据。厌氧处理的有机负荷通常5
以容积负荷和一定的CODcr去除率来表示,厌氧生物处理的容积负荷可以高达
35-10kgCODcr(m.d)。厌氧生物处理的程度一般与有机负荷有关。一般是有机负荷越高,处理程度越低。但随着厌氧反应器内污泥浓度的增加,有可能在保持较低污泥负荷的条件下得到较高的容积负荷。有机负荷对厌氧生物处理的影响主要是:
4.4.1直接影响处理效率和产气量。在一定范围内,随着有机负荷的提高,产气量增加,但有机负荷的提高必然导致停留时间的缩短,即进水有机物分解率将下降,从而会使单位质量进水有机物的产气量减少。
4.4.2厌氧处理系统的正常运转取决于产酸和产甲烷速率的相对平衡,有机负荷过高,则产算率有可能大于产甲烷的用酸率,从而造成挥发酸VFA的积累使PH值迅速下降,阻碍产甲烷阶段的正常进行。严重时导致产甲烷作用的停顿,整个系统陷于瘫痪状态,调整恢复起来非常困难。 4.4.3如果有机负荷的提高是由进水量增加而产生的,过高的水力负荷还有可能使厌氧系统的污泥的流失率大于器增长率,进而影响系统的处理效率。
3.4.4如果进水有机负荷过低,虽然产气率和有机物的去除率可以提高,但设备的利用率低,投资和运营费用升高。
4.5营养物
厌氧反应池营养物比例为COD:N:P=(200-300):5:1。硫化氢也是甲烷菌的必须营养物质,甲cr
烷菌对硫化氢的最佳需要量为11.5mg/L。同时还要根据具体情况,补充某些必须的特殊营养元素,如铁、镍、锌、钴、钼等以提高某些系统酶的活性。
在厌氧处理时提供氮源,除了满足合成菌体所需之外,还有利于提高反应器的换从能力,如果氮源不足,即碳氮比太高,不仅导致厌氧菌增长缓慢,而且使硝化菌的缓冲能力降低,引起PH值下降。如果氮源过剩,碳源过低,氮不能充分被利用,将导致系统中氨的积累,引起PH值上升,如果PH值上升到8以后,就会抑制甲烷菌的生长繁殖,使消化效率降低。 4.6氧化还原电位
无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌生长繁殖的基本条件之一。产甲烷菌不像好氧菌那样具有过氧化氢酶,因而对氧和氧化剂非常敏感。水中的含氧浓度可以用氧化还原电位来间接的表示。非产甲烷阶段可以在兼氧条件下进行,氧化还原电位为-100,+100mv,产甲烷阶段的氧化还原电位临界值为-200mV,中温消化或常温消化氧化还原电位为-300,-350mv;高温消化氧化还原电位为-560,-600mv。因此,应控制进水带入的氧的含量,不能因此对厌氧反应器造成不利影响。 混合液中的氧含量是影响厌氧反应器中氧化还原电位的重要因素,但不是唯一因素,挥发性有机酸的高低、PH值的升降及铵离子浓度的增减等因素都会引起混合液氧化还原电位的变化,如PH值低,相应的氧化还原电位就高,PH值高,相应的氧化还原电位就低。 4.7有毒有害物:厌氧系统中各个环节出现的各种有毒物质会抑制和影响厌氧处理过程,厌氧处理系统能够承受的有毒物质的最高容许浓度与厌氧处理工艺方法、厌氧污泥驯化程度、污水特性、操作控制条件等多种因素有关。有毒有害物质可分为以下三种:
4.7.1无机物:
4.7.1.1氨是厌氧处理过程的营养剂和缓冲剂,但浓度过高时液会对厌氧微生物产生抑制作用。氨氮对厌氧处理系统的影响通过使胺离子浓度升高和PH值上升两个方面而产生影响,主要影响在产甲烷阶段,氨氮浓度在1500mg/L-3000mg/L时且PH值大于7时能产生抑制作用,而浓度超
过3000mg/L时,不论PH值高低如何,氨氮都会对厌氧微生物具有毒性。
4.7.1.2无机硫化物、盐类、过量重金属。系统中微量的金属元素是厌氧处理的基本条件之一,同时过量的重金属又是反应器失效的最普遍和最主要的因素。重金属通过与微生物酶中的氨基、梭基、巯基等相结合使酶失活,或者通过金属氢氧化物的凝聚作用使酶沉淀。 4.7.1.3硫酸盐和硫化物。
硫酸盐还原菌和产甲烷菌都可以利用乙酸和H,而产生机质的竞争性抑制作用。由于硫酸盐还2
原菌可利用机质的范围较广,其适于生长的PH值(硫酸盐还原菌最适PH值一般是在中性偏碱PH值7.1-7.6的范围,但大多数硫酸盐还原菌都可以在PH值4.5-9.5的范围内生长)、温度(硫酸盐还原菌可以在中温段和高温段表现出较强的活性,大多数硫酸盐还原菌是中温型的,最佳
生长温度在30-37?,少数是高温行为的,最佳生长温度在50-70?之间)、氧化还原电位(硫酸盐还原菌生是严格的厌氧细菌,其生长环境的氧化还原电位应严格控制在-100mV以下,而产甲烷菌所要求的氧化还原电位为-300 mV以下)、营养要求(硫酸盐还原菌是异氧菌,其生长除了需要有机物外,还需要硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等含有氧化态硫的化合物作为电子受体,有些菌种也能在无硫酸盐存在时直接利用丙酮酸盐生长)、等环境条件的范围也比产甲烷细菌要广。所以硫酸盐还原菌比甲烷菌更容易生长。硫酸盐还原菌的生长一般都需要维生素等生长刺激物,一般硫酸盐还原菌的培养时,加入一定量的酵母浸出液即可。许多物质对硫酸盐还原菌具有抑制作用,如一定浓度的NaAsO 、KCrO 、PbCl 、CoCl 、NaMoO,但对甲烷菌则24242224有不同程度的激活作用。超声波、紫外线等在一定条件下,对硫酸盐还原菌也能起抑制或灭活的作用。有机物浓度与硫酸盐浓度比值越高,产甲烷菌的竞争性就越强。厌氧消化中硫离子的
+2-+2-2-来源,硫化碱等原料的应用,直接代入水中;无机硫酸盐还原而来(SO+8H ?S+4HO;SO+6H423
2-2-?S+3 HO;硫酸盐还原时作为氢受体释放出S,硫酸盐浓度超过5000mg/L,具有抑制作用。2
++2-2-1molSO还原时用去8molH,将少产生2molCH,1molSO还原时用去6molH,将少产生443
2-1.5molCH。);由蛋白质分解释放出S。 4
硫化物是硫酸盐还原作用的最终产物。硫化物是厌氧微生物的必须营养元素之一,但也能对产甲烷菌和其他厌氧细菌直接产生毒害作用,低浓度硫是细菌生长所需要的元素,可促进消化过程,硫直接与重金属络合形成硫化物沉淀。反应器内过量的可溶性硫化物会对细菌的细胞功能产生直接抑制作用,使甲烷菌的种群和数量减少。硫化物的抑制作用主要取决于水中游离硫化氢的浓度,细胞一般带负电,只有中性的硫化氢分子才能接近并穿透细菌的细胞膜进入细菌体内发生毒害作用。一旦硫化氢穿透细胞壁它就能破坏细胞的蛋白质。硫化氢还可以通过形成硫链干扰代谢辅酶A和辅酶B。
4.7.2有机化合物:非极性有机化合物,含挥发性脂肪酸(VFA)(VFA/ALK:0.1-0.3)、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。有机物一般带有醛基、双键、氯取代基及苯环等结构,往往对厌氧微生物有抑制作用,但进过培养驯化,厌氧微生物对有毒有机物可以有较强的适应能力,甚至可以将其作为自身活动的营养物质加以消化利用 4.7.3生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。
五、厌氧生物反应器的启动
5.1启动时的注意事项
5.1.1厌氧生物反应器在投入运行之前,必须进行充水试验和气密性试验。充水试验是要求无漏水现象。气密性试验要求池内加压到350mm水柱,稳定15min后压力降小于10mm水柱,而且在进行厌氧污泥培养和驯化之前,最好使用氮气吹扫。
5.1.2厌氧活性污泥最好从处理同类污水的正在运行的厌氧处理构筑物中取得。江河湖泊沼泽底
部,市政下水道及污水集积处厌氧环境下的污泥,好氧活性污泥法剩余污泥进行培养,只是这样做培养的时间要长一些。
5.1.3厌氧生物反应器因为微生物增殖缓慢,一般需要的启动时间较长,如果能接种大量的厌氧污泥,可以缩短启动时间。一般接种污泥的数量要达到反应器容积的10-90,,具体值根据接种污泥的来源情况而定。接种量越大,启动的时间越短,如果接种污泥中含有大量的甲烷菌,效果会更好。
5.1.4采用中温消化或高温消化时,加热升温的速度越慢越好,反应器升温速率过快,会导致其内部污泥的产甲烷活性短期下降,一定不能超过2-3?/d。同时对含碳水化合物较多、缺乏碱性缓冲物质的污水,需补充投加一部分碱源,并严格控制反应器内的PH值6.8-7.5之间。 5.1.5启动时的初始有机负荷与厌氧处理方法、待处理污水性质、温度等工艺条件及接种污泥的性质有关,一般充较低的负荷开始,再逐步增加负荷完成启动过程。
5.1.6厌氧反应的出水以一定的回流比返回反应器,可以回收部分流失的污泥及出水中缓冲物质、平衡反应器中水的PH值。一般附着型的反应装置因填料具有一定的拦截作用,可以不用回流出水,而悬浮生长型反应装置启动时因污泥易于流失,可适当出水污泥回流。UASB反应器出水循环量表
废水COD浓度/(mg/L) 应用要点
低于5000 不需要出水回流,但要控制亚硫酸盐浓度低于100 mg/L 5000-20000 采用出水循环,使进水浓度保持在5000 mg/L
大于20000 在启动阶段再用其他水稀释,使进水浓度保持在5000 mg/L,以确保产
甲烷菌的增殖与活性,如不能则至少稀释至20000 mg/L以下,并同时采
用出水循环。
5.1.7对于悬浮型厌氧反应装置,可以投加粉末无烟煤、微小砂砾、粉末活性炭或絮凝剂,促进污泥的颗粒化。
5.1.8启动初期水力负荷过高可能造成污泥的大量流失,水力负荷过低又不利于厌氧污泥的筛选,一般在启动初期需用较低的水力负荷,进过数周后再缓慢平稳地递增。 5.1.9进水方式,在反应器的启动初期,由于反应器所能承受的有机负荷较低,进水方式可在一定程度上影响反应器的启动时间,采用出水回流与原水混合,然后间歇脉冲的进料方式,一天进料5-6次,反应器可在预定的时间内完成正常启动。
5.2厌氧污泥培养成熟后的特征
培养结束后,成熟的污泥呈深灰到黑色,有焦油气味但物硫化氢臭味,ph值在7.0-7.5之间,污泥容易脱水和干化,对进水的处理效果高,产气量大 ,沼气中甲烷成分高。成熟的厌氧消化污泥的基本指标和参数见表:
项目 允许范围 最佳范围
PH值 6.4-7.8 6.5-7.5
氧化还原电位ORP/mV -490,-550 -520,-530
挥发性有机酸 50,2500 50,500
(以乙酸计)/(mg/L)
碱度ALK(以CaCO3)/计(mg/L) 1000,5000 1500,3000
VFA/ALK 0.1,0.5 0.1,0.3
沼气中CH体积含量, ,55 ,60 4
沼气中CO体积含量, ,40 ,35 2
六、厌氧生物处理的运行管理
6.1厌氧生物处理设施运行管理应该注意的问题
6.1.1当被处理污水浓度较高(CODcr?5000mg/L)时,可以采取出水回流的运行方式,回流比根据具体情况确定,一般在50-200?之间。有效的回流,可以降低进水浓度,增大进水量,保证处理设施内的水流分布均匀,避免出现短流现象;防止进水浓度和厌氧反应器内PH值的剧烈波动,使厌氧反应平稳进行(减少厌氧反应时对碱度的需求量),厌氧出水温度高于进水,冬季利用厌氧回流保证厌氧反应器内的温度恒定。
6.1.2一般工业废水温度难以达到35?,需要加热(尤其是冬天),为降低能耗,一方面要注意保温(加大回流量),尽可能防止反应器热量散失,另一方面要充分发挥反应器内污泥浓度较大的特点,尽可能提高反应器内 污泥浓度,减弱温度对厌氧反应的影响。
6.1.3沼气要及时有效排除,沼气对污泥可以起到搅拌的作用,促进污水与污泥的混合接触,同时沼气的存在也会起到类似浮选的作用,沼气向上溢出时将部分污泥带到液面,导致浮渣的产生和出水中悬浮物含量增加及水质变差。因此要设置气体挡板和集气罩,将沼气充厌氧消化装置内引出,在出水堰附近还留有足够的沉淀区,以保证出水水质。
6.1.4污泥负荷要适当,有利于保持厌氧消化过程三个阶段的平衡,使挥发性脂肪酸等中间产物的生成与消耗平衡,防止酸积累导致PH值下降,进水有机负荷不宜过高,一般为0.5-1.0kgCODcr/(kgMLSS.d),可通过提高反应器内污泥浓度,在保持相对较低的污泥负荷条件
3下,获得较高的容积负荷(5-10kgCODcr/(m.d)。
6.1.5要充分创造厌氧环境,无氧是厌氧微生物正常活动的前提,甲烷菌必须在绝对厌氧环境下才能高效发挥作用。在污水提升和回流过程中都水流过程中都要尽量避免与空气接触。水流过程中尽量不要出现跌水,搅动等现象,调节池。回流池等要加盖封闭,污水提升不要使用气体泵。厌氧反应构筑物最好经过气闭性实验,确保严密无泄漏。
6.2厌氧生物反应器处理污水是的常规检测项目
序号 项目 单位 取样位置/分析种类 检测频次
进水、出水、回流水;排泥、回流31 水量、泥量 M/h 在线流量计随时检测
污泥管路上
32 气量 M/h 沼气排出管道上 在线流量计随时检测 3 COD Mg/L 进水、出水 每天一次 cr
4 ph值 进水、出水、回流水 在线PH计随时检测 5 碱度 Mg/L 进水、出水、回流水 每天一次 6 SS Mg/L 出水 每天一次 7 NH-N Mg/L 进水、出水、回流水 每天一次 3
8 TP Mg/L 出水 每天一次 9 MLSS Mg/L 进水、出水、排泥、回流污泥 每天一次 10 MLVSS Mg/L 进水、出水、排泥、回流污泥 每天一次
沼气成分分测定沼气中CH、CO、HS的气体含422
11 每天一次
析 量
12 温度 ? 进水、出水、回流水、反应器内 在线温度计随时检测 13 压力 Pa 进水、反应器内 在线压力表随时检测 14 TKN Mg/L 进水、出水、回流水 每天一次 15 VFA Mg/L 进水、出水、回流水 每天一次 16 大肠菌群 个/mL 排泥 每周一次 17 蛔虫卵 排泥 每周一次
通过以上数据还要计算有机物分解率,分解单位重量有机物的产气量和有机物投配容积负荷等。同时要记录每个工作周期的操作顺序及每一操作的历史等设施的运行状态参数。 6.3厌氧生物反应器的控制指标
5.3.1氧化还原电位,利用测定氧化还原电位的方法判定厌氧反应器内的多个氧化还原组分系统是否处于平衡状态。
6.3.2丙酸盐和乙酸盐浓度比,如果厌氧反应器内有机负荷超过正常范围,在其他运行参数发生变化之前,丙酸盐和乙酸盐浓度之比会立即升高,可作为厌氧反应器超负荷引起运行异常的警示指标。
6.3.3挥发性酸VFA,挥发性酸的异常升高是厌氧反应器中产甲烷菌代谢受到抑制的最有效指标。 6.3.4一氧化碳。CO的产生与甲烷的产生密切相关,CO难溶于水,可以实现在线监测,CO的含量变化与重金属和由有机毒性所引起的抑制作用有关。
6.3.5苯乙酸,苯乙酸是降解芳香组氨基酸和木质素等大分子有机物产生的中间产物,处理此类污水时,厌氧处理出水中苯乙酸含量比挥发性酸更为敏感的反映厌氧反应器运行状态的指标。 6.3.6甲硫醇,甲硫醇含量突然增加(气味突然出现或加大)往往表明进水中氯代烃类有毒物质含量突然增加。
6.4厌氧生物反应器维持高效率的基本条件
6.4.1适宜的PH值:6.5-8.2;
6.4.2充足的常规营养:反应器内氮的浓度必须在40-70mg/L才能满足需要,而磷和硫化物维持较低的浓度即可满足需要,甲烷菌对硫化物和磷有专性需要,必须在反应器内保证其含量,有时需要向进水中投加磷肥和硫酸盐;
6.4.3必要的微量专性营养元素:对甲烷菌有激活作用的专性营养元素有铁、钴、镍、锌、锰、铜、钼、硒、硼等很多种,缺少其中一种就可能严重影响整个生物处理过程; 6.4.4合适的温度:低温厌氧处理温度10-20?、中温厌氧处理温度35-38?和高温厌氧处理温度51-53?;
6.4.5对毒性适应能力:必须完成厌氧微生物对有毒物质适应性的驯化;
6.4.6充足的代谢时间:同时保证厌氧生物处理的水力停留时间(HRT)和固体停留时间(SRT); 6.4.7适量的碳源:来自进水中的有机物要满足异养性甲烷菌用于生物合成所需的碳源,同时反应器内的溶解性CO要满足自养性甲烷菌所需要的碳源; 2
6.4.8污染物向微生物的传质良好:厌氧生物反应器内的颗粒污泥在流化状态下传质良好,要定期排出剩余生物污泥或提高回流比减少部分传质阻力。
6.5厌氧生物处理中存在的问题及解决方法
保持厌氧消化作用的平衡性是厌氧消化系统运行管理的关键。厌氧消化过程出现酸化,即产酸量与用酸量不协调,这种现象称为不平衡。厌氧消化作用欠平衡时可以显示出如下的症状: 消化池挥发性有机酸浓度较高;沼气中甲烷含量较低;消化液PH值下降;沼气产量下降;有机物去除率下降。其原因是,有机负荷过高;进水PH值过低或过高;碱度过低,缓冲能力差;有毒物质抑制反应温度急剧波动;池内有溶解氧及氧化剂存在等,当出现厌氧消化欠平衡时,就必须立即控制井加以纠正,以避免欠平衡状态进一步发展到消化作用停顿的程度。 序号 存在问题 原因 解决方法
1 污泥生长过1、营养物不足,微量元素不足; 1、增加营养物和微量元素;
慢 2、进液酸化度过高; 2、减少酸化度;
3、种泥不足 3、增加种泥。
2 反应器过负1、反应器污泥量不够; 1、增加种污或提高污泥产量;
荷 2、污泥产甲烷活性不足; 2、减少污泥负荷;
3、每次进泥量过大间断时间短。 3、减少每次进泥量加大进泥间隔。 3 污泥活性不1,温度不够; 1、提高温度;
够 2、产酸菌生长过快; 2、控制产酸菌生长条件;
3、营养或微量元素不足; 3、增加营养物和微量元素;
2+2+4、无机物Ca引起沉淀。 4、减少进泥中Ca含量。 4 污泥流失 1、气体集于污泥中,污泥上浮; 1、增加污泥负荷,增加内部水循环;
2、产酸菌使污泥分层; 2、稳定工艺条件增加废水酸化程度;
3、污泥脂肪和蛋白过大。 3、采取预处理去除脂肪蛋白。 5 污泥扩散 1、负荷过大; 1、稳定负荷;
颗粒污泥破2、过度机械搅拌; 2、改水力搅拌;
裂 3、有毒物质存在。 3、废水清除毒素。
4、预酸化突然增加 4、应用更稳定酸化条件
七、USSB升流式厌氧污泥工艺
1、基本原理
UASB反应器内没有载体,是一种悬浮生长型的厌氧消化方法。在反应器底部污泥浓度较高的污泥层被称为污泥床,而在污泥床上部污泥浓度稍低的污泥层称为污泥悬浮层,它占整个UASB容积的70%左右,其污泥浓度低于污泥床,由高度絮凝的污泥组成,一般为非颗粒污泥,其处理量占整个反应器有机物降解量的10%,30%,污泥床和污泥悬浮层统称为反应区。 在厌氧状态下,微生物分解有机物产生的沼气在上升过程中产生强烈的搅动,有利于颗粒污泥的形成和维持。污水均匀的进入反应器的底部,污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床,在与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应,经过反应的混合液上升流动进入气、液、固三相分离器。沼气泡和附着沼气泡的污泥颗粒向反应器顶部上升,上升到气体反射板的底面,沼气泡与污泥絮体脱离。沼气泡则被收集到反应器顶部的集气室,脱气后的污泥颗粒沉降到污泥床,继续参与进水有机物的分解反应,在一定的水里负荷下,绝大部分污泥颗粒能保留在反应区内,使反应区具有足够的污泥量。
2、特点
2.1工艺特点
2.1.1在反应器的上部设置了气、固、液三相分离器;
2.1.2在反应器底部设置了均匀布水系统;
2.1.3在反应器内的污泥能形成颗粒污泥。颗粒污泥的特点是:直径0.1-5mm,湿密度为
31.04-1.08g/cm,具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性。
2.2 UASB反应器特点
2.2.1反应器结构紧凑,集生物反应与沉淀于一体,反应器内设三相分离器,在沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区,一般不需要污泥回流设备。利用自身产生的沼气和进水水流来实现搅拌混合,也不需要混合搅拌设备。
2.2.2反应器内的平均污泥浓度为30-40g/l,底部污泥浓度可达60-80g/l,在污泥床中的污泥中,活性生物量占总污泥量的70-80?,污泥龄为30d。
32.2.3反应器具有较高的容积负荷,中温消化条件下,COD容积负荷一般为10-20kgCOD/(m.d);
3最高可达30kgCOD/(m.d),因为有机负荷,反应器的水力停留时间相应较短。 2.2.4无需设置填料,是一种悬浮生长型的厌氧消化方法,节省了造价及避免了堵塞,提高了容积利用率。
2.2.5反应器的缺点是要求进水中的悬浮物比普通消化池低的多,特别是难生物降解的有机固体含量不宜过高,以免对污泥颗粒化不利或减少反应区的有效容积,影响处理效果和处理能力;而且启动时间较长,对水质水量和负荷的变法也比较敏感。
3、UASB反应器的形式
升流式厌氧污泥床的池行有圆形、方形、矩形。小型装置常为圆柱形,底部呈锥形或圆弧形,大型装置为便于设置气、液、固三相分离器,则一般为矩形,高度一般为3-8m,其中污泥床为1-2m,污泥悬浮层2-4m。当污水流量较小而有机物浓度较高时,需要的沉淀区面积小,沉淀区的面积及池形可与反应区相同。当污水流量大而有机物浓度较低时,需要的沉淀区面积大,为使反应区的过流面积不至于过大,可加大沉淀区面积,使UASB反应器上部直径大于下部直径。 UASB反应器一般不在反应器内部直接加热,而是将进入反应器的废水预先加热,且UASB反应器本身多采用保温措施。因为在厌氧反应过程中肯定会有较多的硫化氢或其他具有强腐蚀性的物质产生,反应器内壁必须采取防腐措施。UASB反应器主要有两种形式,开敞式UASB反应器和封闭式UASB反应器。
3.1开敞式UASB反应器。其顶部不加密封,或仅加一层不太密封的盖板,多用于处理中低浓度的有机废水,其结构简单,易于施工安排和维修。
3.2封闭式UASB反应器。其顶部加盖密封,在UASB反应器内的液面与池顶之间形成气室,主要适用于高浓度有机废水的处理。
4、UASB反应器的组成
UASB上部设置气、液、固三相分离器,下部为污泥悬浮层区和污泥床区。污水从底部流入,向上升流至顶部流出,混合液在沉淀区进行固、液分离,污泥可自行回流到污泥床区,使污泥床区保持很高的污泥浓度。从构造和功能上划分,UASB反应器主要由进水配水系统、反应区(污泥床区和污泥悬浮层区)、沉淀区、三相分离器、集气排气系统、排泥系统及出水系统和浮渣清除系统组成。反应区中污泥床高度约为反应区高度的1/3,但其污泥量约占全部污泥量2/3以上。污泥床的污泥量大,有机物浓度高,因此,80?的有机物去除率是在污泥床内实现的。虽然污泥悬浮层去除的有机物量不大,但其高度对产气量、混合程度和系统稳定性至关重要。 4.1进水配水系统
进水配水系统(布水器)兼有配水和水力搅拌的作用,对于颗粒污泥的形成和处理效果的影响
总的要求和原则是: 很大。
4.1.1进水装置分配到各点的流量相同,使反应器内单位面积的进水量相同,防止发生短路现象; 4.1.2在满足配水要求的同时,还要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;
4.1.3能很容易方便地观察和发现进水管的堵塞情况,而且管道堵塞后清除过程也很容易。 4.1.4为确保进水等量地分布在池底,取得均匀布水的要求,每个进水管与一个进水点相连是最理想的状态,这样可以保证每根配水管流量相等,而且可以很容易用肉眼观察堵塞情况。但这种方式一般只用在小规模的厌氧处理装置上,在较大规模的厌氧处理装置上常用的是分支式配水方式和一管多孔配水方式。实际使用的布水器的布水方式主要有连续进水方式(一管一点),脉冲式布水、一管多点配水方式、分支布水等,这些布水方式的出水口(或孔)均朝下,离池底约0.15m。
4.1.4.1分支配水方式的配水支管对称布置,各支管的出水口向下并处于所服务面的的中心,管口对准池底所设的反射锥体,使射流向四周散开、均布与池底,其特点是采用较长的配水支管增加沿程阻力来达到布水均匀的目的。
4.1.4.2一管多孔配水方式是在配水横管上开孔的方式布水,多个进水口由一个进水管负担,其特点是使出水孔损失大于穿孔管的沿程阻力来达到布水均匀的目的。
4.2反应区
反应区是UASB反应器中生化反应发生的主要场所,又分为污泥床区和污泥悬浮区,其中的污泥床区主要集中了大部分高活性的颗粒污泥,是有机物的主要降解场所,而污泥悬浮区则是絮状污泥集中的区域。
4.3三相分离器
三相分离器由沉淀区、回流缝和气封等组成,安装在反应器的上部,将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区,其主要功能有:
4.3.1.沼气、污泥与出水分开。集气室下面反射板的作用就是防止沼气进入沉淀区和减少反应区产气量较大时所造成的液体紊动,反应器内由污泥、污水和沼气组成的混合液进入三相分离器后,沼气气泡碰到分离器下部的反射板时,折向气室而被有效地分离排除。
保证反应器内污泥量和出水水质。取得较好的污泥沉降效果,保证反应区内污泥拥有较4.3.2
高的浓度和良好的性能。经过脱气的污泥和水经孔道进入三相分离器的沉淀区,在重力作用下泥水分离,上清液从沉淀区上部排除,留在沉淀区下部的污泥沿着斜壁返回到反应区内。 4.3.3三相分离器对UASB的正常运行和获得良好的出水水质具有十分重要的作用,其安装设计要求为:
4.3.3.1沉淀区斜壁与水平的倾斜角度约为50度(45-60度),使沉淀在斜板上的污泥不聚集停留,能尽快滑回反应区内,这个角度也决定了三相分离器的高度,这个高度一般为0.5-1.0m。 4.3.3.2混合液在进入沉淀区的孔道或缝隙内的流速不能大于2m/h,混合液在沉淀区的表面水
32力负荷要在0.7m/m(h)以下,沉淀区的总水深应?1.5m,并保证水流在沉淀区的停留时间为1.5-2.0h。
4.3.3.3尽可能使沼气泡不进入沉淀区影响沉淀效果,反射板于缝隙之间的遮挡应该在100-200mm,集气室缝隙部分的面积占反应器总面积的15-20,
324.3.3.4三相分离器内的气、液界面面积必须合适,适当的沼气释放速率大约为1-3m/(m.h)。释放速率过低过高会形成浮渣,释放速率过高又会导致形成泡沫,而泡沫和浮渣都可能导致堵塞沼气排放管。
4.3.3.5为尽量减少和防止气室产生和积聚大量的泡沫和浮渣,防止浮渣堵塞沼气的出气管,必须保证气室具有一定的高度,排气管直径充足,使气室排气畅通无阻。反应器的高度为5-7m时,集气室的高度应该为1.5-2m。
4.3.3.6沉淀区体积是反应器体积的15-20,,即三相分离器的高度为UASB反应器总高度的15-20,。
4.3.3.7当处理污水有严重的泡沫问题时,在集气室的上部还要设置消泡喷嘴。 4.4出水系统
出水系统的主要作用是将经过沉淀区后的出水均匀收集,并排除反应器。 4.5气室
也称集气罩,其主要作用是收集沼气。
4.6浮渣收集系统
其主要功能是清楚沉淀区液面和气室液面的浮渣。
4.7排泥系统
其主要功能是均匀地排除反应器内的剩余污泥。
5、UASB反应器的设计
UASB反应器设计计算的主要内容是,池形的选择、有效容积以及各主要部位尺寸的确定;进水配水系统、出水系统、三相分离器等主要设备的设计计算;其他设备和管道如排泥和排渣系统等的设计计算。
5.1有效容积及主要构造尺寸的确定
5.1.1UASB反应器的有效容积
一般将沉淀区和反应区的总容积作为反应器的有效容积进行考虑,采用有机负荷(Q)或水力停留时间(HRT)设计UASB反应器是目前最为主要的方法,均采用进水容积负荷法确定,即:V=QS/Liv
33式中Q---废水流量,m/d;S---进水有机物浓度,mgCOD/L;L---COD容积负荷,kgCOD/(m.d)。iv
UASB反反应器的容积负荷与反应温度、废水性质和浓度以及是否能够在反应器内形成颗粒污泥等多种因素有关。
5.1.2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制,而使反应器的高度受到限制。一般高度设置在4-6m。
5.1.3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。但从布水均匀性考虑,矩形在长宽比较大时较为合适,从布水均匀性和经济性考虑,矩形池在上宽比在2:1以下较为合适,长宽比在4:1时费用增加十分明显。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公用壁。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。
5.1.4反应器的升流速度
反应器内的上升流速一般为0.5-1.5m/h,一般控制在0.6-0.9m/h。
5.1.5单元反应器最大体积和分格化的反应器
在UASB反应器的设计中,普遍采用分格化操作。分格化的单元尺寸不会过大,以避免体积过大带来的布水均匀性问题等。同时多个反应器对系统的启动也是有益的;灵位,有利于维护和检修,可放空一个反应器进行检修,而不影响系统的运行。
5.1.6单元反应器的系列化
单元的标准化根据三相分离器尺寸进行,三相分离器的形式趋向于多层箱体的设备化结构。池子宽度是以5m为模数,长度方向是以2m为模数。
5.2进水配水系统的设计
5.2.1配水孔口负荷
2每个进水点负担2-4m的布水面积能获得满意的去除效率,在温度低于20?或低负荷的情况,产气率低于并且进水与污泥的混合不充分时,需要较高密度的布水点。
5.2.2进水分配系统
在生产装置中采用的进水方式大致可分为间歇式(脉冲式)、连续流、连续与间歇相结合等方式:布水管的形式有一管多点、一管一点和分支状等多种形式。
5.2.2.1连续进水方式(一管一点)。为了确保进水均匀分布,每个进水管线仅与一个进水点相连接。为防止堵塞,其配水管径在50-80mm之间选择,一般选择较大的管径。 5.2.2.2脉冲进水方式。脉冲方式进水能使底层污泥胶体进行收缩和膨胀,有助于底层污泥的混
其设计要点有: 合,
5.2.2.2.1脉冲周期与充排比。脉冲周期是指完成脉冲全过程所需要的时间,充排比指充水时间与排水时间的比值。脉冲周期一般为4-6min,充排比(4-5):1(反应区高度和活性污泥的沉降速度决定)。
5.2.2.2.2脉冲水头。脉冲水头是指脉冲发生器最高水位与UASB出水槽水位之差。脉冲水头与放水时间相关,并影响脉冲流量和喷嘴出口流速。为控制喷嘴出口流速大于3m/s,一般脉冲水头取3-4m。
5.2.2.2.3配水系统。为保证UASB底部布水均匀性,配水系统采用大阻力配水系统。开孔比a取值大小与反应器污泥形态有关,若以絮状污泥为主的UASB反应器,a取0.05,-0.10,,这有利于保证均匀布水,防止沟流现象产生。对于反应器高度较大,以颗粒污泥为主的UASB反应器,a取0.105,-0.2,,这对于提高生化污泥膨胀率有利。出口喷嘴采用短管,控制最大喷流流速大于3.0m/s。配水系统管材选用PVC-U或ABS管,有利于防止管道腐蚀与堵塞。 5.2.2.2.4破坏供气系统。基于UASB反应器的厌氧要求,脉冲破坏供气气源宜选用沼气。破坏供气系统由储气柜、链接气管和虹吸破坏管组成。储气柜内沼气作为破坏红系的气源,储气柜的气压对脉冲工况(主要是充排比)有一定影响。一方面,储气压力对冲水时间有影响,储气压力越大,虹吸发生前抽吸密封空间内气体的时间越长,充水时间变长,反之依然。另一方面,储气压力越高,虹吸破坏速度越快,排水时间变短。两方面相比,前者是主要的。储气压力越大,重排比越大,,但对脉冲周期影响较小。一般储气水封水深取0.2-0.4m。实际运行的充排比比设计的充排比提高10-20,。
5.2.2.3一管多点配水方式。采用在反应器池底配水横管上开孔的方式布水,为了配水均匀,要求出水流速不小于2m/s。这种配水方式可用于脉冲进水系统。一管多孔式配水方式容易发生堵塞,因此,应该尽可能避免在一个管上有过多的空口。
5.2.2.4分支式配水方式。这种配水系统的特点采用较长的配水支管增加沿程阻力,以达到布水
2均匀的目的。最大分支布水系统的符合面积为54m。大阻力系统配水均匀度好,但水头损失大;小阻力系统水头损失小,如果不影响处理效率,可减少系统的复杂程度。
5.2.3三相分离器的设计
三相分离器设计要点汇总:
5.2.3.1沉淀器的斜角应在45-60度,集气室缝隙部分的面积应该占反应器全部面积的15-20,; 5.2.3.2在反应器高度为5-7m时,集气室的高度取1.5-2m。
5.2.3.3在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体,防止浮渣或泡沫层的形成。 5.2.3.4在集气室的上部应该设置消泡喷嘴,当处理污水有严重泡沫时消泡; 5.2.3.5反射板与缝隙之间的遮盖应该在100-200mm,以避免上升的气体进入沉淀室; 5.2.3.6出气管的直管应该充足以保证从集气室引出沼气,特别是有泡沫的情况。 5.2.4出水系统的设计
出水系统设在升流式厌氧污泥床反应器顶部,宜采用多槽式出水堰之间应设置浮渣挡板。出水堰最大表面负荷不宜大于1.7L/(m.s),出水堰上水头应大于25mm。
5.2.5排泥系统设计
配水管可兼作排泥管,也可在反应器底部以及中部(反应器高1/2处)另设排泥管,用于排泥。 5.2.6其他设计中应该考虑的因素有加热和保温、沼气的收集、储存和利用、防腐等。对于防腐,厌氧反应器应该尽可能的避免采用金属材料,混凝土结构也需要采用环氧树脂防腐,对一些特殊部件可采用非腐蚀性材料,如PVC用做进出水管道,三相分离器的一部分或浮渣挡板采用玻璃钢或不锈钢。
6、颗粒污泥
颗粒污泥的形成实际上是微生物固定化的一种形式,其外观为具有相对规则的球形或椭圆形黑
3色或灰色颗粒。颗粒污泥的粒径一般为0.1-3mm,个别大的有5mm,密度为1.04-1.08g/cm,比水略重。具有良好的沉降性能和降解水中有既无的产甲烷活性。在光学显微镜下观察,颗粒污泥呈多孔结构,表面有一层通明胶状物,其上附着甲烷菌。颗粒污泥靠近外表面部分的细胞密度最大,内部结构松散、细胞密度较小,颗粒较大的颗粒污泥往往有一个空腔,这是由于颗粒污泥内部营养不足使细胞自溶而引起的。大而空的颗粒污泥容易破碎,其破碎的碎片成为新生颗粒污泥的内核,一些大的颗粒污泥还会因内部产生的气体不易释放出去而容易上浮。 6.1使UASB反应器内出现颗粒污泥的方法
6.1.1直接接种法,从正在运行的其他UASB反应器中取出一定量的颗粒污泥直接投入新的UASB反应器后,由少到多逐步加大被处理的污水水量,直到设计水量。用这种方法反应器投入所需时间最快,但一般只在启动小型UASB反应器时采用这种方法。
6.1.2间接接种方法,将取自正在运行的厌氧处理装置的厌氧活性污泥,投入UASB反应器后(接
种污泥的填充量应不超过反应器的容积的60%),创造厌氧微生物最佳的生长条件,用人工配制的、含有适当营养成分的营养水进行培养,形成颗粒污泥后,再由少到大逐步加大被处理的污水水量(当可降解的COD去除率达到80%时,系统有稳定的甲烷气体产生,或出水中挥发性有机酸VFA的浓度低于1000mg/L后,再逐渐以原有负荷10-50%梯次增加有机物容积负荷,如果出水中的VFA浓度较高,则不宜提高负荷,甚至要酌情降低负荷),注意反应器内的PH及出水的VFA。若启动进程过快或负荷增加过多,因产甲烷菌增长慢,产酸菌可将废水中的有机物转化为小分子有机酸,导致反应器内PH下降,VFA积累。一般出水VFA应低于8mmol/l,PH不能低于6.2,最好控制在6.5以上,若超过上述范围,应暂时停止进水2-3天,必要时加碱调节PH至6.8-7.5,在稳定运行数天后,可按上述方式继续提高进水量和浓度,重复以上操作,直至达到预定负荷。 6.1.3直接培养法,将取自正在运行的厌氧处理装置的厌氧活性污泥,投入UASB反应器后,用被处理污水直接培养,形成颗粒污泥后,再逐步加大被处理的污水水量,直到设计水量。这种方法反应器投产所需时间较多,可长达3-4个月,大型UASB反应器常采用这种方法。 6.2直接培养法培养颗粒污泥的注意事项
直接培养法培养颗粒污泥时通常使用非颗粒性的污泥,虽然厌氧处理工艺的大多数菌种要求严格的厌氧条件,但在培养启动时不必追求严格的厌氧。因此直接培养是既可以使用非颗粒性的纯厌氧污泥,也可以使用经过陈化的好养剩余污泥,如果有搅拌设施,还可以投入未经消化的脱水污泥。即使引入的污泥中含有一定量的溶解氧,只要不再补充氧,反应器内的溶解氧也会很快被接种污泥中的兼性菌消耗掉而最终形成严格的厌氧条件,其注意事项是: 6.2.1最好一次投加足够量的接种厌氧污泥,一般接种污泥为装置容积的30%左右,污泥活性越
3好,启动越快,一般接种厌氧污泥投加量为40-60KG/M。同时进入中要补充足够的营养盐,进水保证UASB池中CODCr、N、P、S的营养结构平衡,当污泥负荷在0.5 ,0.6kgCODCr/kgvss?d时CODCr:N:P:S? 100:0.7:0.1:0.17,采用直接投加尿素和磷肥来保证足够的营养成分。在菌种不活跃的情况下,可每3d按以下公式加入一定的微量元素。CODCr总量80%×0.171(细胞合成系数)
该元素所需质量(mg/L)。 ×某元素之系数=
钾 钙 镁 铁 镍 钴 钼 锌 锰 铜
10 4 3 1.8 0.1 0.075 0.06 0.06 0.02 0.01
各元素的系数
6.2.2为使颗粒污泥尽快形成,开始进水时CODcr浓度不宜过高(进水COD浓度较低,污泥颗粒化快),一般要低于3000mg/L,若废水CODcr浓度超过3000mg/L,可采取加大回流比的方法或清水稀释,使进水负荷按污泥负荷计应低于0.1-0.2kgCODcr/(kgMLSS.d),水力停留时间为32h。同时要将反应器内温度严格控制在35-40?或50-55?之间,必要时将进水可用蒸汽加热,PH
值应保持在6.8-7.2之间,进水碱度一般不低于750mg/L。
6.2.3出现小颗粒污泥后,为使小颗粒污泥发展为大颗粒污泥,要适当提高反应器表面水力负荷,水力负荷决定的上升液流和由于产气促成的上窜气泡对反应区内的污泥粒子产生的浮载作用,
将絮状污泥和分散的细小颗粒污泥从反应器中洗出。但是一定使大而重的污泥粒子堆积于底部,
要使洗出缓慢进行,逐步提高水力负荷,过度的洗出会使反应器内污泥量急剧减少而使颗粒污
32泥培养失败。当表面水力负荷在0.25m(m.h)以上时,会使污泥产生水力分级现象。 6.2.4在培养初期,出水中会夹带着一些污泥絮片,反应器内污泥浓度有所降低,在颗粒污泥尚未形成前,即使反应器具有一定的去除率,但由于污泥流失量大于生物增长量,反应器内污泥浓度还会继续下降。颗粒污泥形成后,随着容积负荷的不断加大,增殖的生物量才会大于污泥流失量,反应器内污泥浓度开始增加。因此,培养初期污泥流失造成污泥浓度下降是正常现象,因培养时间较长,要有耐心,注意观察和分析有关化验数据。
6.2.5培养不能长期在低负荷下运行,当出水水质较好,CODcr去除率较高后,应当逐渐提高负荷,但不能突然提高负荷,以防止造成冲击(导致UASB内过度酸化),对污泥颗粒化不利。当颗粒污泥出现后,应当在适宜的负荷下稳定运行一段时间,以便培养出沉降性能良好和产甲烷细菌活性很高的颗粒污泥。一般情况下,高温55?运行约100天,中温35?运行约160天,颗粒污泥才能培养完成,低温20?需要运行200天以上才有可能培养完成。
6.2.6培养过程中应控制消化池内VFA的浓度在1000mg/L以下,如果污水中原有的和在厌氧发酵过程中产生的各种挥发性有机酸浓度较高时,不能再提高进水的有机负荷。 7、容积负荷的影响
容积负荷对升流式厌氧污泥反应器的影响主要有:
7.1UASB反应器所能承受的容积负荷与反应器内厌氧反应温度、污水的水质水量有关,尤其是与污水中有机污染成分及含量浓度有关;
7.2UASB所能承受的容积负荷与反应器内能否形成颗粒污泥也有很大的关系。形成颗粒污泥后,如果温度及其他相关条件合适,UASB反应器所能承受的容积负荷值有时可以达每天
330kgCODcr/m左右。但如果不能形成厌氧颗粒污泥,而主要为絮状污泥,那么UASB反应器的容
3积负荷一般不要超过每天5kgCODcr/m;如果容积负荷过高,厌氧絮状污泥就会大量流失,导致UASB反应器失效。
7.3对某种具体工业废水,要通过实验确定UASB反应器所能承受的容积负荷,液可以参考选用同类污水采用同类UASB反应器的实际运行参数。
8、运行管理注意事项
8.1容积负荷要适当,容积负荷适中是UASB正常运行的关键因素之一,过高或过低都会影响其处理效果;
8.2UASB的各个组分都要采用有效的防腐措施以防止挥发性脂肪酸、硫化氢等具有强烈腐蚀作用的厌氧反应中间产物对反应器内部产生的破坏作用,从而延长反应器的使用寿命。 8.3浮渣要及时清除,在处理一些高浓度有机废水时,容易产生泡沫和污泥漂浮现象,时间一长,会在UASB反应器液面聚积形成一层很厚的浮渣。浮渣层的存在,会阻碍沼气的顺利释放,对厌氧污泥的正常沉降产生干扰,从而使出水夹带大量悬浮污泥,影响出水水质。所以要在出水堰前设置浮渣挡板,减少出水中的悬浮物的含量,必要时还要用刮渣机或人工定期将浮渣从反应器中清除出去;
8.4及时排除剩余污泥,厌氧污泥增殖虽然很慢,但随着UASB反应器运行时间的延长,还是要逐渐积累增多,如果不及时排出,泥龄过长,会导致厌氧污泥活性下降,出水中的悬浮物含量
2(截面小于10m),可使用一个排泥管定期排泥即可,如果UASB反应也会增高。小型UASB反应器
器尺寸较大,要注意排泥均匀,必须进行多点均匀排泥,以防厌氧污泥床区的污泥分布不均。否则,排泥时排泥口附近的污泥浓度有可能过低,污泥床区局部处理效果下降,进而影响整个出水水质。为防堵塞,排泥管径要不小于200mm。为运行操作方便,也可将拍你口设在三相分离器下0.5m以下污泥悬浮层区的某个位置;
8.5进水配水必须均匀;
8.6污水在UASB反应器中的上升流速要控制在1-2m/h,过高会使出水中悬浮物的含量增高;过低则起步到水力搅拌的作用,不能使污泥区污泥呈悬浮状态,此时污泥会沉积在反应器底部,达不到使进水与污泥充分接触混合的目的。
范文五:厌氧塔试水方案
厌氧塔试水方案
厌氧塔在施工结束后要进行充水检验是否有渗漏点及基础沉降观 测,以保证投入运行时能够达到设计施工标准。厌氧系统设备按照下列 标准执行,工艺和材料符合下列标准和规定的最新版本的要求:
1) 《苏州科特环保设备有限公司企业标准》 SP-037
2) 《钢制焊接常压容器》 JB4735-97
1、前期准备
1.1塔体制作安装完毕,塔体焊接的所有构件及附件应全部完工, 达到验收标准。 塔内废铁、 焊条以及废物清理干净, 封门前请甲方、 监理验收,形成验收文件。
1.2试水应有各个工种配合,具体要求铆焊、管道、电气、机装人 员协调处理。
2、试水步骤
2.1试水前测量塔体垂直度(取 4监测点)及圆度(取 4监测点) 并通过业主确认记录监测数据。
2.2 先向塔体内充水到 1/4水位处, 观察 24小时后塔体垂直度及 圆度,无异常变化后充水到 1/2处,同样观察。 24小时,无异常 变化后充水到 3/4处, 再观察 24小时, 无异常变化后将塔体充满 水,再观察 24小时。
2.3 充水过程中观察塔体是否存在渗漏、异常变形现象, 如有异常 现象出现,应立即停止注水,检查并排除异常现象后恢复试水工 作。
3、基础沉降观测
在筒体下部取 4个观测点,塔体充水到 1/2高度时,进行一次观 测,并与充水前的数据进行比对,计算出实际的不均匀沉降量,当未超 过允许的不均匀沉降量时,在充水至 3/4高度时,进行一次测量,若 仍未超过允许的不均匀沉降量时,可继续充水至最高液位, 48小时后, 进行观测,当沉降无明显变化时,即为合格。当沉降有明显变化时,则 保持最高液位,每天观测,直至沉降稳定为止。
4、技术要求
4.1 塔注水到最高液位并保持 24小时后渗漏、 无异常变形为合格。 4.2 如有渗漏时应将塔内水放至适当高度,将渗漏处返修补焊,再 重新进行盛水试验,直到不渗漏为止。
4.3 如在充水过程中发现基础发生不允许的沉降,应停止充水,待 处理后方可继续进行试验。
4.4 充水时应有人在现场值班,发异常情况应停止充水,并报告技 术负责人。
5、安全保证措施
5.1 充水时的操作人员在高空进行开阀门时,应系好安全带、防滑 保证措施。
5.2 充水时的临时管道应架设固牢,以免水压过大发生滑落。
5.3进入施工现场应戴好安全帽等安全防护措施。 5.4 临时用电做好漏电的保护措施。
试水过程记录表
基础沉降记录表
厌氧塔试水检验记录表