延安市uasb厌氧反应器工艺性能
山东明基环保设备有限公司在化工污水处理中有着明显的技术优势,公司近几年投入大量资金针对如:精制棉污水处理、棉仔蛋白污水上理、淀粉污水处理、造纸黑液污水处理、医药污水处理、皮革污水处理 、pvc污水处理回用、食品污水处理、果汁废水处理、焦化污水处理、电厂污水处理回用、生活污水处理回用、各化工企业污水处理的研究和实施。为很多化工企业解决了污水治理这一难题,并顺利达标排放或回用,被山东部分环保部门评为山东污水处理公行业先峰。特别是在医药中间体废水处理、棉蛋白废水处理、精制棉污水处理、棉仔蛋白污水处理、pvc污水处理以及造纸厂黑液废水和淀粉废水处理回用达到国内领先水平。
随着生物发酵工程固定化技术的发展,反应器中的污泥有效浓度不断提高,高速厌氧反应器发展潜力无可限量。其中,60年代的厌氧滤器(anaerobic filter,af)和70年代的上流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge bed,uasb)是两次较巨大的突破,推动了微生物固定化和提高污泥和废水效率为基础的一系列高速厌氧反应器的新发展。而uasb则已经成为目前应用最广泛的厌氧处理技术。
基于af和uasb,目前已经出现研究了并制造厌氧序批间歇式反应器(asbr,anaerobic sequencing batch reactor)、厌氧流化床(anaerobic fluidiged bed,afb)、膨胀颗粒污泥床(expanded granular sludge bed,egsb)、生物膜流化床(biofilm fluidized bed,bfb)、生物膜气升式悬浮床(biofilm airlift suspension,bas)、内循环反应器(interal circulation,ic)等等。
目前(2007年)常见的高效厌氧反应器种类:
(1)厌氧序批间歇式反应器(asbr)
asbr主要特征是以序批式间歇的方式运行。通常由一个或几个asbr反应器组成。asbr有一个完整的运行操作周期按次序应分为四个阶段:进水期、反应期、沉降期和排水期。单个asbr反应器就是一个能顺利完成运行周期的处理系统。对于间歇排放的废水,只要排水间歇期足够长,使进水、反应、沉降、排水等一连串操作能够完成,用一个反应器就能达到处理要求.对于连续徘放的废水,则用几个反应器轮流接纳废水,分批进行处理。
(2)厌氧流化床(afb)
厌氧流化床采用微粒状颗粒作填料(比如沙粒)。由于微粒粒径小,反应器内的上流速度较高,粒子形成流态化。因此,为了维持这个速度,高径比较其它反应器大,为了减少污泥损失,采用较大回流比。微粒颗粒小,所以比表面大,流态化增加了有机质与生物膜的物质传递速率。生物膜的厚度、密度、强度的均一性决定了反应器的稳定运行,由于生物膜的剥落和形成难以控制,所以结果导致了污泥和填料的流失。因此,实际中真正的厌氧流化床不能实现,只能作为一个“膨胀床”。
(3)膨胀颗粒污泥床(egsb)
在uasb的反应器基础上,egsb被研制。egsb上流速度高达2.5~6m/h (uasb为0.5~2.5m/h),反应器中污泥全部或者部分处于“膨胀化”悬浮状态,如同具备较大的高径比和大回流比。高速上流和产气的搅拌使得废水污泥接粗更加充分,因此水力停留时间(hrt)可以减小,对于较低浓度的废水也可以达到较好的效果。在理论上,uasb反应器适合与高于1500mgcod/l的废水,egsb则对与低于1500mgcod/l仍能达到很高的负荷和去除率。同样egsb也可以看作afb的改良,但是其不用惰性填料,细菌滞留于本身的形成的污泥颗粒;上流速度较afb小,不形成流态化只是某种程度的膨胀。
(4)上流污泥床—滤器(ubf)
上流污泥床—滤器(upflow blanket filter,ubf) 器,是在uasb和af的基础上开发的新型复合式厌氧反应。底部是高浓度颗粒污泥组成的污泥床,上部是填料及其附着的生物膜组成的滤料层。反应器上部的填料层增加了无效容积的生物总量,又可防止污泥的突然洗出,而且对cod有20%左右的去除率。ubf反应器可处理的有机负荷(olr)直接正比例于系统的生物量浓度,这可以通过改变水力停留时间(hrt)来加以控制。 ubf反应器在运行时,废水从反应器的底部进入,顺序经过污泥床、填料层进行生化反应后,从其顶部排出。标准ubf反应器的高径比为6,而填料层反应器上部的1/3体积处。ubf反应器所用的填料应用最多的是聚氨酯泡沫填料。因为其比表面积大、空隙度高,具有网状结构、厌氧菌群可以在其表面迅速生长。而填料并不是影响总cod去除率和颗粒污泥沉降性能的关键因素。在对高浓度有机废水相城市废弃物的处理中, cod去除率受生物量的增殖、olr和hrt影响最大。
(5)uasb:上流式厌氧污泥床。
uasb(upflow anaerobic sludge blanket)反应器具有结构紧凑、处理能力大、无机械搅拌、处理效果好以及投资费用省等优点,它在高浓度有机工业废水的处理中的作用正在扩大。 uasb反应器系统一般由uasb反应器、气水分离器和水封等几部分组成。厌氧处理工艺大多在中温下运行,反应器还常设加温和保温部件。uasb反应器的工艺设计包括进水区、反应区、三相分离器、沉淀区及集气装置的设计。反应器的高度一般在 3.5 ~ 6.5 m之间达10m左右;对于絮体污泥床,有机负荷宜取 5 ~ 6 kgcod/m3•d,水力负荷宜取0.5 m3/m2•h,最大值 1.5 m3/m2•h,反应器的高度宜取6m。uasb反应器的水力停留时间一般为几个小时至几天(2 ~ 4d);对于颗粒污泥床,水力负荷可高达10 m3/m2•h(相当于反应器内的水流上升流速为10m/h)。大型uasb反应器一般采用矩形钢结构或钢筋混凝土结构,小型uasb反应器则多采用圆柱形钢结构。
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。
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。
延安市uasb厌氧反应器工艺性能
uasb具有高的容积有机负荷率,其主要原因是设备内,特别是污泥层内保有大量的厌氧污泥。工艺的稳定性和高效性很大程度上取决于生成具有优良沉降性能和很高甲烷活性的污泥,尤其是颗粒状污泥。与此相反,如果反应区内的污泥以松散的絮凝状体存在,往往出现污泥上浮流失,使uasb不能在较高的负荷下稳定运行。
uasb的设计
uasb的工艺设计主要是计算uasb的容积、产气量、剩余污泥量、营养需求的平衡量。
uasb的池形状有圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3-8m,多用钢筋混凝土建造。当污水有机物浓度比较高时,需要的沉淀区与反应区的容积比值小,反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水有机物浓度低时,需要的沉淀面积大,为了保证反应区的一定高度,反应区的面积不能太大时,则可采用反应区的面积小于沉淀区,即污泥床上部面积大于下部的池形。
气液固三相分离器是uasb的重要组成部分,它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用,因此设计时应给予特别的重视。根据经验,三相分离器应满足以下几点要求:
1、混和液进入沉淀区之关,必须将其中的气泡予以脱出,防止气泡进入沉淀区影响沉淀;
2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角;
3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/m2.h以下,进入沉淀区前,通过沉淀槽低缝的流速不大于2m/m2.h;
4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中;
5、应防止集气器内产生大量泡沫。
第2、3两个条件可以通过适当选择沉淀器的深度-面积比来加以满足。
对于低浓度污水,主要用限制表面水力负荷来控制;对于中等浓度和高浓度污水,在极高负荷下,单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在国内外所取得的成果表明,只要负荷率不超过20kgcod/m3.d,uasb高度尚未见到有大于10m的报道,第三代厌氧反应器除外。
污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以在运行操作过程中,应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件,使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能,不仅对于分离器的工作是具有重要意义,对于整个有机物去除率更加至关重要。
构造
构造上的特点是集生物反应与沉淀于一体,是一种结构紧凑的厌氧反应器。反应器主要由下列几个部分组成。
进水配水系统
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zui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*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。
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