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关于厌氧反应器的酸化现象与恢复措施
厌氧消化作用失去平衡时会显示出如下“”:①沼气产量下降;②沼气中甲烷含量降低;③消化液VFA增高;④有机物去除率下降;⑤消化液pH值下降;⑥碳酸盐碱度与总碱度之间的差值明显增加;⑦洗出的颗粒污泥颜色变浅没有光泽;⑧反应器出水产生明显异味;⑨ORP(氧化还原电位)值上升等。
1、厌氧反应器酸化的原因
1.厌氧反应器超负荷运行
我们都知道,在运行厌氧反应器的各项工艺控制条件中,污泥负荷是一个非常重要的控制参数。污泥负荷是指单位时间内施加给单位质量厌氧污泥的有机物的量,以kgSCOD/kgVS.d表示。对于某种废水,厌氧污泥具有一个的限制值,当运行的负荷超过该限制值,则意味着超负荷运行。
虽然该限制值从污泥负荷的概念上理解是针对整个厌氧污泥,实际上真正的对象是针对厌氧污泥中的产甲烷菌。超负荷运行,实际上是负荷量超过了厌氧污泥中产甲烷菌的产甲烷能力,而此时的负荷量往往并没有超过厌氧污泥的水解酸化能力。所以出现了反应器的VFA开始累积,浓度不断上升,出水pH值降低,去除效率下降这种污泥酸化现象的发生。
所以,了解厌氧反应器的污泥总量,并以此来维持合理的运行负荷,是预防厌氧反应器出现酸化的重要手段之一。
2.pH值、温度等运行控制条件出现严重偏差
由于厌氧污泥中产甲烷菌对其生存条件的要求比水解酸化菌苛刻的多,所以当反应器的pH值或温度的控制范围出现很大的偏差,会使产甲烷菌的产甲烷能力受到严重影响,而水解酸化菌所受到的影响却远远小于产甲烷菌,其结果同样会导致厌氧反应器发生酸化现象。
3.毒性物质流入
厌氧污泥相比与好氧活性污泥,更容易受到毒性物质的抑制。和上述两点所阐明的一样,事实上更容易受到毒性物质抑制的也是厌氧污泥中的产甲烷菌而非水解酸化菌。当废水中含有某种或多种毒性物质,其浓度还不足以严重抑制厌氧污泥中的水解酸化菌时,产甲烷菌已经受到抑制,污泥酸化现象随之发生。
因此,应对污染源可能存在的毒性抑制物进行排查,并建立污染物排放源和污水站之间的事故排放通报机制,和潜在的毒性物质日常监测机制,是防止此类厌氧反应器酸化事故的有效应对措施。
4.营养盐投加严重不足
对于某些缺乏诸如N、P或其他微量元素的废水,投加足量的营养盐非常必要。因为厌氧污泥中无论是产甲烷菌还是水解酸化菌,都需要这些元素进行新陈代谢以及合成细胞物质。
当废水中的某种或多种营养元素缺乏时,将会严重影响产甲烷菌的活性。这是因为,对厌氧污泥,尤其是厌氧颗粒污泥来说,产甲烷菌位于颗粒污泥的部位,水解酸化菌则包裹在产甲烷菌的,水解酸化菌较产甲烷菌更容易获得这些元素来进行新陈代谢,再加之水解酸化菌的生殖速率又远远高于产甲烷菌,使得废水中原本不足的营养元素被水解酸化菌利用殆尽,而产甲烷菌得不到这些必要的元素进行生命活动,其活性会受到大的抑制。其结果是,反应器的酸化不可避免。
2、“酸化”恢复措施
1.降低负荷
反应器发生“酸化”的主要原因是产甲烷菌被抑制,而厌氧反应器的容积负荷是由污泥负荷决定的,甲烷菌活性降低,直接反映了污泥负荷的下降。所以在发生“酸化”时应及时控制进水,情况严重时应完全停止进水。
2.投加碱度
厌氧反应器“酸化”时,可以向反应器中投加碱度中和过高的VFA来维持pH值的稳定,保证产甲烷菌的生存环境,防止严重“酸化”。NaHCO3、Na2CO3、NaOH、Ca(OH)2等都是常用来调节碱度的化学药剂,虽然投加NaOH或者Ca(OH)2等强碱性物质能够快速提高反应器内的pH值,但是氢氧化物会消耗产甲烷过程中所需的CO2,破坏产甲烷的进行,对产甲烷菌的恢复不利,因此不宜采用NaOH和Ca(OH)2。
3、清水冲
采用清水冲洗的方法因厂而异,如果直接使用生产用水必定造成浪费,所以厂区内必须有大量的循环水。而且循环水的温度必须较高,如果因冲洗导致反应器温度下降,同样会降低产甲烷菌的活性,得不偿失。
4、外循环(好氧出水回流)
好氧系统出水回流具有如下优点:①出水回流可以快速将反应器中积累的挥发酸洗出,保证产甲烷菌的生存环境;②好氧出水COD较低,碱度较高,不会增加反应器的有机负荷;③好氧池中的温度一般在25~30℃左右,比自来水温度高得多,对反应器的罐温不会造成太大的影响;④一般好氧出水中DO较低,不会对反应器中的厌氧微生物造成影响。
5、投加新鲜污泥
“酸化”情况严重时,可以选择投加新鲜污泥,这样可以补充反应器内的甲烷菌数量,弥补反应器内产甲烷菌活性降低的不足。条件允许时,投加新鲜的颗粒污泥,这样可以迅速恢复厌氧反应器的运行,因为颗粒污泥中产甲烷菌活性较其它污泥强得多。但是,市场上颗粒污泥的售价及运费都非常昂贵,在工程上很难让人接受。
IC厌氧反应器说明书
IC厌氧反应器简介
IC厌氧反应器是一种高/效的多级内循环反应器,是第 三代厌氧反应器的典型代表。与前二代厌氧器相比、它具有占地面积少、容积负荷量高,布水均匀,抗冲击能力强、性能更稳定、操作更简单的多种优势。例如,当COD为mg/l时的高浓度有 机废水,第 二代USCB反应器一般容积负荷为, 第三代IC厌氧反应器容积负荷可达到。
IC反应器工作原理
IC反应器构造的特点是具有很大的高径比,一般可达4-8,反应器的高度达到20m左右。整个反应器由第 一厌氧反应室和第 二厌氧反应室叠加而成。每个厌氧反应室的顶部各设一个气、固、液三相分离器。第 一 级三相分离器主要分离沼气和水,第 二级三相分离器主要分离污泥和水,进水和回流污泥在第 一厌氧反应室进行混合。第 一反应室有很大的去除有 机能力,进入第 二厌氧反应室的废水可继续进行处理,去除废水中的剩余有 机物,提高出水水质。
问题6:IC反应罐高20m,直径4.5m。为生物酶废水,pH5.5,加液碱调为6.5(试纸测定)。进水COD不稳定,前天测为1800mg/L,方案上是一万的废水。是做的废水。才刚开始进水,对VFA,SS,氨氮,pH控制在多少合适?
回答:氨氮和SS是来水水质决定,想控制有难度。酶制剂的SS主要是无机物,在前面沉降,如果没有沉淀池,也只好随水往后走,终从二沉池脱离。氨氮,完全没有办法控制,且不同产品氨氮水平差别很大,如果足够幸运,上千也有可能,当然此时不要指望自己调试成功了。初期如果是颗粒污泥启动,2kg可以,絮状污泥启动,不要高于0.5kg。开始的时候维持VFA在300mg/L以内,低于150适度提量。表面负荷2m左右即可。
问题7:IC的上升流速和容积负荷如何确定?或一般取值是多少?
回答:
1)IC上升流速,一般取值在4-6m;上升流速计算公式V=Q/A;Q:反应器设计流量,A:反应器表面积(截面积),还要看第三条;
2)容积负荷,一般取值10kg-26kg,荷兰帕克取值可以到30kg,还要看什么废水。还要看第三条;
3)关键是内部的设备,布水器和三相分离器,尺寸,形状,位置,内循环系统的结构,如果做不好,啥也别想多了,效果不会好,IC不会像有的人说的那样,比较经典的一句话是:没有颗粒污泥,絮状污泥照样玩。
问题8:IC的外循环泵,流量怎么来确定呢?外循环如何实现?
回答:不用外循环水泵,外循环也可实现,公司不同,设计细节不同,效果一样。出水循环,原水的提升泵加水量,或者加台数,都会实现循环量的加大和流速;用外循环泵加大,原有提升水量不变;不用水泵外循环,转而用其他结构代替。
问题9:某厂是玉米加工,生产酒精,现IC出水里泥比较多,而且碎泥、不规则形状的多,但是出水比较清!刚加厌氧泥一周左右(原来有一些泥),应该怎么解决这个问题,低负荷进水可以吗?还用污泥驯化吗?对进水温度有什么特别的要求吗?
回答:刚加泥,有不适应的污泥洗出来很正常,但是也不能任由其流失。 适当降低回流量以减少速度,建议一次降低0.5m/h试试。加完泥后进水,应该以低负荷启动,逐渐负荷至设计能力;一次提满负荷=找死。另外进水SS也需要控制。进水温度需要严格控制,一般33-39℃可以,以37℃左右。
问题10:IC反应器设计时往往依据特定水量、特定进厌氧污水浓度,但实际运行过程中,往往与设计存在一定偏差,比如高浓度废水的阶段性冲击,低流量低浓度(比如设计COD10000,实际进水COD只有3500)的低负荷运行,对气提量有较大影响,如何解决此类问题。
回答:
1)设计一定要考虑后期的水质和水量冲击,在设计初期,把这种废水的浓度搞清楚,而不是设计的水质低,运行的时候水质高,再好的IC,也经不住这种设计和运行。
2)水质变化,一般从调节池,和出水回流上考虑,设计的时候纰漏了,实际运行要增加出水循环,再冲击,出水循环至调节池进行进水稀释,还是有作用的。调节池尽量保持高液位,使进水充分混合。水质波动不至于幅度过大。
问题11:一般的话,IC塔的底部、中部、上部污泥浓度是多少呢?
回答:IC的颗粒污泥主要集中在底部,中部比较少,上部几乎没有。如果上部有,那是沼气和颗粒污泥夹带上升的,还会回来。中空的如果较多,会随着出水外流。具体浓度,需要取样测定。
问题12:IC加外回流有什么作用?
回答:外回流的作用,仅仅是调试初期使用的。想获取更多的资料请访问易净水网
1)稀释作用,用出水来稀释进水。
2)IC颗粒污泥的工作环境,高剪切力,用来保证上升流速。
3)一旦沼气量稳定了,内循环正常,外循环不再需要。
第三代厌氧反应器
第三代反应器在将固体停留时间和水力停留时间相分离的前提下,使固、液两相充分接触,既能保持大量污泥又能使废水和活性污泥之间充分混合、接触,以达到真正的目的。包括:膨胀颗粒污泥床(EGSB)、内循环厌氧反应器(IC)、式污泥床过滤器(UBF)等。
1、膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)
EGSB与UASB反应器的结构相似,不同的是EGSB反应器采用相当高的速度,因此,在EGSB反应器中颗粒污泥处于完全或部分“膨胀化”的状态,即污泥床的体积由于颗粒之间平均距离的增加而扩大。为了提高上升速度,EGSB反应器采用较大的高度与直径比和很大的回流比。
工艺优点
1.在高速上升速度和产气的搅拌作用下,废水与颗粒污泥接触更充分。
2.水力停留时间短,反应器有机负荷和处理效率高,高负荷有利于颗粒长大,高的剪切力有利于形成更光滑和更密实的生物膜。
3.高径比大,占地面积大大缩小。
4.均匀布水,污泥处于膨胀状态,不易产生沟流和死角。
5.三相分离器工作状态和条件稳定。
6.ICOD有机负荷率高,污泥截留能力强。
7.颗粒污泥活性高,沉降性能好,颗粒大,强度较好,处理低浓度有机废水优势明显。
8.适用于中低浓度有机废水的处理。
工艺缺点
1.气温和水温的大幅降低会影响EGSB的运行稳定性。
2.投资相对较大,对废水SS含量要求严格。
3.由于采用高的升流速度运行,运行条件和控制技术要求高。
2、内循环厌氧反应器(IC)
内循环厌氧反应器,是目前世界上效率的厌氧反应器。该反应器集UASB反应器和流化床反应器于一身,利用反应器内所产生沼气的提升力实现发酵料液的内循环。
工艺优点
1.通过内循环自动稀释进水,保证反应室进水浓度的稳定性。
3.运行稳定,抗冲击负荷效果好,容积负荷高,投资成本少。
2.仅需要较短的停留时间,适用于可生化性较好的废水处理。
4.上升流速大,SS不会在反应器内大量积累,可保持污泥较高活性。
工艺缺点
1.在污水可生化性不是太好的情况下,由于水力停留时间较短,去除率远没有UASB高,增加了好氧的负担。
2.由于气体内循环,特别是对进水水质不太稳定的厂,易导致出水水量不稳定,出水水质也相对不稳定,有时可能会出现短暂不出水现象,对后序处理工艺产生影响。
3、式污泥床反应器(UBF)
UBF反应器是有UASB和AF结构的复合式反应器。反应器的下面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。其突出优势是反应器上部空间所架设的填料,不但在其表面生长微生物,且在其空隙截留悬浮微生物,利用原有的无效容积增加了生物总量,防止生物量的突然洗出,且由于填料的存在,夹带污泥的气泡在上升过程中与之碰撞,加速了污泥与气泡的分离,从而降低了污泥的流失。
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