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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厌氧反应器有哪些优势
IC厌氧反应器主要应用于养殖、酒精、淀粉、食品等高浓度污水处理。与其他厌氧反应器相比,具有更高的处理效能,大大缩小了反应器的容积,降低了工程投资,节省了占地面积等特点。
①.具有很高的容积负荷
IC反应器由于存在着强大的内循环、传质效果好、生物量大。其容积负荷远比普通的UASB反应器高,一般可高出3倍左右。
②.节省基建投资和占地面积
IC反应器比普通UASB反应器高3倍左右的容积负荷,是普通UASB反应器占地面积的1/4-1/3左右,所以可降低反应器的基建投资。IC反应器不仅体积小,而且有很大的高径比,所以占地面积特别省,非常适用于用地紧张的厂矿企业新、扩建工程。
③.抗冲击负荷能力强
IC反应器实现了自身的内循环,循环量可达进水的10-20倍。因为循环水与进水在反应器底部充分混合,使反应器底部的有机物浓度降低,从而提高了反应器的耐冲击负荷能力;同时大水量也使底部污泥得以均散,保证了废水中的有机物与微生物的充分接触反应,提高了处理负荷。
④.出水稳定性好
因为IC反应器相当于上下两个UASB与EGSB反应器的串联运行,使出水水质好且稳定。
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。
水处理厌氧反应器是如何进行分类的?
按运行温度分类,厌氧污泥反应器分为低温(10-30℃,20℃左右宜)、中温(30-40℃,宜35-38℃)和高温(50-60℃,宜51-53℃)三类。
按照结构分类,厌氧反应器分为厌氧接触池、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床(UASB、EGSB和IC等)、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧折流板反应器(ABR)、复合厌氧法、两相厌氧法和序批式厌氧反应器等。
按是否封闭,厌氧反应器分为两种:
开放式,适于中低浓度污水,不回收沉淀区沼气,在有机物浓度不高(COD<600-800mg/L)的工程中应用;
水处理厌氧反应器是如何进行分类的?
封闭式,适于高浓度废水(有机物浓度高,C0D>800-1000mg/L),三相分离器在液面与池面形成一个大的集气室收集反应区和沉淀区的沼气,同时促进污泥回落反应器。
厌氧反应器可设计成矩形池(多为钢筋混凝土结构)或圆形池(多为钢结构或钢筋混凝土结构),可根据废水特点和工程条件进行选择。
有加盖和不加盖型式,加盖的情况下池顶要设放气阀,集气管道上也设自动放气阀(阀)。
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