詳細(xì)介紹
昭通市UASB厭氧反應(yīng)器
廢水厭氧生物技術(shù)由于其巨大的處理能力和潛在的空間,一直是水處理技術(shù)研究的熱特點(diǎn)。從傳統(tǒng)的厭氧接觸工藝發(fā)展到現(xiàn)今流行的UASB工藝,廢水厭氧處理技術(shù)已日趨成熟。隨著發(fā)展與資源、能耗、占地等因素間矛盾的進(jìn)一步突出,現(xiàn)的厭氧工藝又面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),尤其是如何處理發(fā)展帶來的大量高濃度機(jī)廢水,使得研發(fā)技術(shù)更優(yōu)化的厭氧工藝非常必要。內(nèi)循環(huán)厭氧處理技術(shù)(以下簡稱IC厭氧技術(shù))就是在這一背景下產(chǎn)生的處理技術(shù),目前已成功于土豆加工、啤酒、食品和檸檬酸等廢水處理中。
UASB反應(yīng)器運(yùn)行三個(gè)重要的前提:①反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥;②產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌;③的三相分離器,能使沉淀性能良好的污泥保留在反應(yīng)器內(nèi)。良好的顆粒污泥床的形成,使得機(jī)負(fù)荷和去除率髙,不需要攪拌,能適應(yīng)負(fù)荷沖擊和溫度與pH值的變化。
UASB反應(yīng)器具如下的主要特點(diǎn):
① 污泥的顆粒化使反應(yīng)器內(nèi)的平均濃度達(dá)50 gVSS/L以上,污泥齡一般為30天以上;
② 反應(yīng)器的水力停留吋間相應(yīng)較短;
③ 反應(yīng)器具很髙的容積負(fù)荷;
④ 不適合于處理髙、中濃度的機(jī)工業(yè)廢水,也適合于處理低濃度的城市污水;
⑤ UASB反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體;
⑥ 滯設(shè)置填料,節(jié)省了,提髙了容積利用率;
⑦ 一般也需設(shè)置攪拌設(shè)備,上升水流和沼氣產(chǎn)生的上升氣流起到攪拌;
⑧ 構(gòu)造簡單,操作運(yùn)行方便。
厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝性,在毋需提供外源能量的條件下,以被還原機(jī)物作為受氫體,同時(shí)產(chǎn)生能源價(jià)值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不適用于高濃度機(jī)廢水,進(jìn)水BOD濃度可達(dá)數(shù)mg/l,也可適用于低濃度機(jī)廢水,如城市污水等。
厭氧生物處理過程能耗低;機(jī)容積,一般為5-10kgCOD/m3.d,可達(dá)30-50kgCOD/m3.d;剩余污泥量少;厭氧菌對營養(yǎng)需求低、耐毒、可降解的機(jī)物分子量高;耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng);產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源。
在社會提倡循環(huán),關(guān)注工業(yè)廢棄物實(shí)施資源化再生利用的今天,厭氧生物處理顯然是能夠使污水資源化的優(yōu)選工藝。近年來,污水厭氧處理工藝發(fā)展十分迅速,各種新工藝、新方法不斷出現(xiàn),包括厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、檔板式厭氧法、厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和流化床,以及三代厭氧工藝EGSB和IC厭氧反應(yīng)器,發(fā)展十分迅速。
而升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed,注:以下簡稱UASB)工藝由于具厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn),作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源--沼氣的一項(xiàng)技術(shù)。對于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng),且其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對簡單,造價(jià)也相對較低,技術(shù)已經(jīng)成熟,正日益受到污水處理業(yè)界的重視,得到的歡迎和。
UASB的由來
1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農(nóng)業(yè)大學(xué)拉丁格(Lettinga)教授通過物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用重力場對不同密度物質(zhì)的差異,發(fā)明了三相分離器。使活性污泥停留時(shí)間與廢水停留時(shí)間分離,形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的雛型。1974年荷蘭CSM在其6m3反應(yīng)器處理甜菜制糖廢水時(shí),發(fā)現(xiàn)了活性污泥自身固定化機(jī)制形成的生物聚體結(jié)構(gòu),即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現(xiàn),不促進(jìn)了以UASB為代表的二代厭氧反應(yīng)器的和發(fā)展,而且還為三代厭氧反應(yīng)器的誕生奠定了基礎(chǔ)。
UASB的啟動
1、污泥的馴化
UASB設(shè)備啟動的難特點(diǎn)是獲得大量沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。加以馴化,一般需要3-6個(gè)月,如果靠設(shè)備自身積累,投產(chǎn)期長可長達(dá)1-2年。實(shí)踐表明,投加少量的載體,利于厭氧菌的附著,促進(jìn)初期顆粒污泥的形成;比重大的絮狀污泥比輕的易于顆粒化;比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。
2、啟動操作要特點(diǎn)
(1)應(yīng)一次投加足夠量的接種污泥;
(2)啟動初期從污泥床流出的污泥可以不予回流,以使別輕的和細(xì)碎污泥跟懸浮物連續(xù)地從污泥床排出體外,使較重的活性污泥在床內(nèi)積累,并促進(jìn)其增殖逐步達(dá)到顆粒化;
(3)啟動開始廢水COD濃度較低時(shí),未必就能讓污泥顆粒化速度加快;
(4)初污泥負(fù)荷率一般在0.1-0.2kgCOD/kgTSS.d左右比較合適;
(5)污水中原來存在的和厭氧分解出來的多種揮發(fā)酸未能效分解之前,不應(yīng)隨意提高機(jī)容積負(fù)荷,這需要跟蹤觀察和水樣化驗(yàn);
(6)可降解的COD去除率達(dá)到70-80%左右時(shí),可以逐步增加機(jī)容積負(fù)荷率;
(7)為促進(jìn)污泥顆粒化,反應(yīng)區(qū)內(nèi)的小空塔速度不可低于1m/d,采用較高的表面水力負(fù)荷利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開,使小顆粒污泥凝并為大顆粒。
UASB工藝的優(yōu)缺點(diǎn)
UASB的主要優(yōu)點(diǎn)是:
1、UASB內(nèi)污泥濃,平均污泥濃度為20-40gVSS/1;
2、機(jī),水力停留時(shí)間短,采用中溫發(fā)酵時(shí),容積負(fù)荷一般為10kgCOD/m3.d左右;
3、混合攪拌設(shè)備,靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動,使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài),對下部的污泥層也一定程度的攪動;
4、污泥床不填載體,節(jié)省造價(jià)及避免因填料發(fā)生堵賽問題;
5、UASB內(nèi)設(shè)三相分離器,通常不設(shè)沉淀池,被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi),通常可以不設(shè)污泥回流設(shè)備。
主要缺點(diǎn)是:
1、進(jìn)水中懸浮物需要適當(dāng)控制,不宜過高,一般控制在100mg/l以下;
2、污泥床內(nèi)短流現(xiàn)象,影響處理能力;
3、對水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感,耐沖擊力稍差。
反應(yīng)器原理
UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥,具良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的機(jī)物,把它轉(zhuǎn)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,不斷合并,逐漸形成較大的氣泡,在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器,沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí),折向反射板的四周,然后穿過水層進(jìn)入氣室,集中在氣室沼氣,用導(dǎo)管導(dǎo)出,固液混合液經(jīng)過反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū),污水中的污泥發(fā)生絮凝,顆粒逐漸增大,并在重力下沉降。沉淀斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi),使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥,與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
UASB工藝近年來在內(nèi)外發(fā)展很快,面很寬,在各個(gè)行業(yè)都,性規(guī)模不等。實(shí)踐證明,它是污水實(shí)現(xiàn)資源化的一種技術(shù)成熟可行的污水處理工藝,既解決了環(huán)境污染問題,又能取得較好的效益,具廣闊的空間。
UASB反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部,污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內(nèi)部的循環(huán),這對于顆粒污泥的形成和維持利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上,附著和沒附著的氣體向反應(yīng)器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器的底部,引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面,附著和沒附著的氣體被收集到反應(yīng)器部的三相分離器的集氣室。
UASB反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過程與其他厭氧生物處理工藝一樣,包括水解,酸化,產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等機(jī)物
在厭氧消化反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要以下幾種:
① 解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌,它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種機(jī)酸,乙醇,糖類,氫和二氧化碳;
② 乙酸化細(xì)菌,它們將*步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳;
③ 產(chǎn)甲烷菌,它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 。
昭通市UASB厭氧反應(yīng)器