詳細介紹
昭通市UASB厭氧反應器
廢水厭氧生物技術由于其巨大的處理能力和潛在的空間,一直是水處理技術研究的熱特點。從傳統的厭氧接觸工藝發展到現今流行的UASB工藝,廢水厭氧處理技術已日趨成熟。隨著發展與資源、能耗、占地等因素間矛盾的進一步突出,現的厭氧工藝又面臨著嚴峻的挑戰,尤其是如何處理發展帶來的大量高濃度機廢水,使得研發技術更優化的厭氧工藝非常必要。內循環厭氧處理技術(以下簡稱IC厭氧技術)就是在這一背景下產生的處理技術,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反應器運行三個重要的前提:①反應器內形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥;②產氣和進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器內。良好的顆粒污泥床的形成,使得機負荷和去除率髙,不需要攪拌,能適應負荷沖擊和溫度與pH值的變化。
UASB反應器具如下的主要特點:
① 污泥的顆粒化使反應器內的平均濃度達50 gVSS/L以上,污泥齡一般為30天以上;
② 反應器的水力停留吋間相應較短;
③ 反應器具很髙的容積負荷;
④ 不適合于處理髙、中濃度的機工業廢水,也適合于處理低濃度的城市污水;
⑤ UASB反應器集生物反應和沉淀分離于一體;
⑥ 滯設置填料,節省了,提髙了容積利用率;
⑦ 一般也需設置攪拌設備,上升水流和沼氣產生的上升氣流起到攪拌;
⑧ 構造簡單,操作運行方便。
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,以被還原機物作為受氫體,同時產生能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不適用于高濃度機廢水,進水BOD濃度可達數mg/l,也可適用于低濃度機廢水,如城市污水等。
厭氧生物處理過程能耗低;機容積,一般為5-10kgCOD/m3.d,可達30-50kgCOD/m3.d;剩余污泥量少;厭氧菌對營養需求低、耐毒、可降解的機物分子量高;耐沖擊負荷能力強;產出的沼氣是一種清潔能源。
在社會提倡循環,關注工業廢棄物實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選工藝。近年來,污水厭氧處理工藝發展十分迅速,各種新工藝、新方法不斷出現,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厭氧反應器,發展十分迅速。
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,作為能夠將污水中的污染物轉化成再生清潔能源--沼氣的一項技術。對于不同含固量污水的適應性也強,且其結構、運行操作維護管理相對簡單,造價也相對較低,技術已經成熟,正日益受到污水處理業界的重視,得到的歡迎和。
UASB的由來
1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農業大學拉丁格(Lettinga)教授通過物理結構設計,利用重力場對不同密度物質的差異,發明了三相分離器。使活性污泥停留時間與廢水停留時間分離,形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應器的雛型。1974年荷蘭CSM在其6m3反應器處理甜菜制糖廢水時,發現了活性污泥自身固定化機制形成的生物聚體結構,即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現,不促進了以UASB為代表的二代厭氧反應器的和發展,而且還為三代厭氧反應器的誕生奠定了基礎。
UASB的啟動
1、污泥的馴化
UASB設備啟動的難特點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個月,如果靠設備自身積累,投產期長可長達1-2年。實踐表明,投加少量的載體,利于厭氧菌的附著,促進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
(1)應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,以使別輕的和細碎污泥跟懸浮物連續地從污泥床排出體外,使較重的活性污泥在床內積累,并促進其增殖逐步達到顆粒化;
(3)啟動開始廢水COD濃度較低時,未必就能讓污泥顆粒化速度加快;
(4)初污泥負荷率一般在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酸未能效分解之前,不應隨意提高機容積負荷,這需要跟蹤觀察和水樣化驗;
(6)可降解的COD去除率達到70-80%左右時,可以逐步增加機容積負荷率;
(7)為促進污泥顆粒化,反應區內的小空塔速度不可低于1m/d,采用較高的表面水力負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工藝的優缺點
UASB的主要優點是:
1、UASB內污泥濃,平均污泥濃度為20-40gVSS/1;
2、機,水力停留時間短,采用中溫發酵時,容積負荷一般為10kgCOD/m3.d左右;
3、混合攪拌設備,靠發酵過程中產生的沼氣的上升運動,使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態,對下部的污泥層也一定程度的攪動;
4、污泥床不填載體,節省造價及避免因填料發生堵賽問題;
5、UASB內設三相分離器,通常不設沉淀池,被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內,通常可以不設污泥回流設備。
主要缺點是:
1、進水中懸浮物需要適當控制,不宜過高,一般控制在100mg/l以下;
2、污泥床內短流現象,影響處理能力;
3、對水質和負荷突然變化較敏感,耐沖擊力稍差。
反應器原理
UASB由污泥反應區、氣液固三相分離器(包括沉淀區)和氣室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥,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行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的機物,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污泥濃度較稀薄的污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,然后穿過水層進入氣室,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淀區,污水中的污泥發生絮凝,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區內,使反應區內積累大量的污泥,與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
UASB工藝近年來在內外發展很快,面很寬,在各個行業都,性規模不等。實踐證明,它是污水實現資源化的一種技術成熟可行的污水處理工藝,既解決了環境污染問題,又能取得較好的效益,具廣闊的空間。
UASB反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部,污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內部的循環,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器部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器氣體發射器的底部,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器部的三相分離器的集氣室。
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終產物——沼氣、水等機物
在厭氧消化反應過程中參與反應的厭氧微生物主要以下幾種:
① 解—發酵(酸化)細菌,它們將復雜結構的底物水解發酵成各種機酸,乙醇,糖類,氫和二氧化碳;
② 乙酸化細菌,它們將*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 。
昭通市UASB厭氧反應器