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UASB厭氧反應器

所屬分類:行業動態    發布時間: 2021-03-06    作者:
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由於厭氧消化過程微生物的不斷增長,或進水不可降解懸浮固體的積累,隨著反應器內汙泥濃度的增加,出水水質會得到改善,但汙泥超過一定高度,汙泥將隨出水一起衝出反應器。因此,當反應器內的汙泥達到某一預定大高度智慧需要排泥。
一般汙泥排放應該遵循事先建立的規程,在一定的時間間隔(如每周)排放一定體積的汙泥,其等於這一期間所積累的量。
更加可靠的方法是確定汙泥濃度分布曲線排泥,原則上有兩種汙泥排放方法:
1.從所希望的高程直接排放
2.采用泵將汙泥排出
汙泥排泥的高度是重要的,它應是排出低活性的汙泥並將好的高活性的汙泥保留在反應器中。一般在汙泥床的底層將形成濃汙泥,而在上層是稀的絮狀汙泥,剩餘汙泥應該從汙泥床的上部排出。在反應器底部的“濃”汙泥可能由於積累顆粒和小砂粒活性變低,這時建議偶爾從反應器的底部排泥,這樣可以避免或減少在反應器內積累的砂粒。①建議清水區高度0.5~1.5m。②汙泥排放可采用定時排泥,周排泥一般為1~2次。③需要設置汙泥液麵監測儀,可根據汙泥麵高度確定排泥時間。④剩餘汙泥排泥點以設在汙泥區中上部為宜。⑤對於矩形池排泥應沿池縱向多點排泥。⑥由於反應器底部可能會積累顆粒物質和小砂粒,應考慮下部排泥的可能性,這樣可以避免或減少在反應器內部積累的砂粒。⑦對一管多孔式水管,可以考慮進水管兼作排泥或放空管。
一般認為排去剩餘汙泥的位置是反應器的高度處。但是大部設計者推薦把排泥設備安裝在靠近反應器的底部,也有人在三相分離器下0.5m處設排泥管,以排除汙泥床上麵部分的剩餘絮狀體汙泥,而不會把顆粒汙泥排走。UASB反應器排汙泥係統必須同時考慮上、中、下不同位置設排泥設備,應根據生產運行中的具體情況考慮實際排泥的要求而確定在什麽位置排泥。
對於一個新建的UASB反應器來說,啟動過程主要是用未經馴化的絮狀汙泥(如汙水處理廠的消化汙泥)對其進行接種,並經過一定時間的啟動調試運行,使反應器達到設計負荷並實現有機物的去除效果,通常這一過程會伴隨著汙泥顆粒化的實現,因此也稱為汙泥的顆粒化。由於厭氧微生物,特別是甲烷菌增殖很慢,厭氧反應器的啟動需要很長時間。但是,一旦啟動完成,在停止運動後的再次啟動可以迅速完成。
當沒有現成的厭氧汙泥或顆粒汙泥時,采用多的是城市汙水處理廠的消化汙泥。除了消化汙泥之外,可用作接種的物料很多,例如牛糞和各類糞肥、下水道汙泥等。一些汙水溝的汙泥和沉澱物或福微生物的河泥也可以被用於接種,甚至好氧活性汙泥也可以作為接種汙泥,並同樣能培養出顆粒汙泥。汙泥的接種濃度以6~8kgVSS/m3(按反應器總有效容積計算)為宜,至少不低於5kgVSS/m3,接種汙泥的填充量應不超過反應器容積的60%。
當采用不是顆粒汙泥的接種汙泥時,為了培養顆粒汙泥或沉降性能好的活性汙泥,都存在著一個將絮狀汙泥和分散的細小汙泥從反應器內“洗出”的過程,這是UASB反應器實現顆粒化的先決條件之一。這一過程是一個微生物逐步篩選和進化的過程,控製的關鍵因素之一是反應器內的水力停留時間或上升流速。經驗表明,合適的升流速度的範圍應在0.4~1.0m/h之間,如果有必要可以采用出水回流的方式以適當提高反應器內的升流速度。一般來說,在顆粒汙泥培養期內隨出水而被衝出反應器的汙泥時沒有必要再將其回流到反應器中區的。
從負荷角度考慮UASB的初次啟動和顆粒化過程,可分為三個階段。階段1:即啟動的初始階段,這一階段是低負荷的階段[2kgCOD/(m3•d)]。
階段2:即當反應器負荷上升至2~5kgCOD/(m3•d)的啟動階段。在這階段汙泥的洗出量增大,其中大多為細小的絮狀汙泥。實際上,這一階段在反應器裏對較重的汙泥顆粒和分散的、絮狀的汙泥進行選擇,使這一階段的末期留下的汙泥中開始產生顆粒狀汙泥或保留沉澱性能良好的汙泥。所以在5kgCOD/(m3•d)左右是反應器中以顆粒汙泥或絮狀汙泥為主的一個重要的分界。
階段3:這一階段是指反應器負荷超過5kgCOD/(m3•d)。在此時,絮狀汙泥迅速減少,而顆粒汙泥加速形成直到反應器內不再有絮狀汙泥存在。當反應器負荷大於5kgCOD/(m3•d),由於顆粒汙泥的不斷形成,反應器的大部分被顆粒汙泥充滿時,其大負荷可以超過20 kgCOD/(m3•d)。當反應器運行在小於5 kgCOD/(m3•d),係統中雖然可能形成顆粒汙泥,但是,反應器的汙泥性質由占主導地位的絮狀汙泥所確定。
UASB反應器的工藝特點UASB反應器的基本特征是不用吸附載體,就能形成沉降性能良好的粒狀汙泥,保持反應器內高濃度的微生物,因而可以承受較高的COD負荷(可高達30~50kgCOD/(m3•d)以上),COD去除率可達90%以上。而好氧生物處理中,效果好的好氧純生物流化床。深井曝氣等工藝COD負荷也隻有10kgCOD/(m3•d)左右,COD去除率為70%~80%。與其他厭氧生物反應器相比,UASB的特點如下。
1.構造簡單巧妙:沉澱區設在反應器的頂部,廢水由反應器底部進入,向上流過汙泥床區與大量的厭氧細菌接觸,廢水中的有機物被厭氧菌分解成沼氣(主要成分為CH4和CO2),廢水在升流的過程中夾帶著沼氣和厭氧菌固體物。沼氣在氣室區進行固液分離,處理過的淨化水由反應器頂部排走,廢水完成了處理的全過程。沉澱區的大部分汙泥可返回汙泥床區,可使反應器內保持足夠的生物量。由此可知,整個上半時集生物反應與沉澱於一體,反應器內不設機械攪拌,不裝填料,構造較為簡單,運行管理方便。
2.反應器內可培養出厭氧顆粒汙泥:UASB反應器在處理大多數有機廢水時,隻要操作方法正確,一般均可在反應器內培養出厭氧顆粒汙泥,厭氧顆粒汙泥的特性是有很高的去除有機物活性,密度比絮體汙泥大,具有良好的沉澱性能,時反應器內可維持很高的生物量。
3.實現了汙泥泥齡(SRT)與水力停留時間(HRT)的分離:由於在反應器內能維持很高的生物量,汙泥泥齡很長,廢水在反應器內的HRT較短,時SRT大於HRT,因而反應器具有很高的容積負荷率和很好的運行穩定性,這是現代厭氧反應器與傳統厭氧反應器的區別。
4、UASB反應器對各類廢水有很大的適應性:UASB反應器不僅可以出來高濃度有機廢水,如酒精、糖蜜、檸檬酸等生產廢水,也可以出來中等濃度有機廢水,如啤酒、屠宰、軟飲料等生產廢水,並且可以出來低濃度有機廢水,如生活汙水、城市汙水等。UASB反應器可在高溫(55攝氏度)和中溫(35攝氏度左右)下運行,並可在低溫(20攝氏度左右)下穩定運行。除了含有有毒有害物質的有機廢水外,UASB反應器幾乎可適應不同行業排出的各類有機廢水。
5.能耗低,產泥量少:由於UASB反應器不需要供氧,不需要攪拌,不需要加溫,在實現高效能的同時,達到了低能耗,並可提供大量的生物能沼氣,因此,UASB反應器是一種產能型的廢水處理設備。由於SRT很長,不僅產生的汙泥時穩定的,而且產泥量很少,從而降低了汙泥處理費用。

6.不能去除廢水中的氮和磷:UASB反應器與其他厭氧處理設備一樣,其不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。這是由厭氧生化反應的本質決定的。在處理高、中等濃度廢水時,采用厭氧-好氧串聯工藝,即用UASB反應器去除廢水中大部分含碳有機物作為預處理,而采用好氧處理設備去除殘餘的含碳有機物和氮、磷等物質,這是廢水處理工藝選擇,具有很大的節能意義,並可以大大節省基建投資,降低運行成本。因而,有著很好的經濟效益和環境效益。


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