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污水处理设备之厌氧反应器种类汇总及分析
随着科学的发展,科研的不断深入,许多新技术,新材料,新理念被广泛运用于环境保护行业,使我国环境保护技术得到的长足的发展。废水的厌氧处理技术便是之一,其以运行成本低、节约能源、污泥易于处理等优点在废水处理中正发挥着越来越大的作用。
厌氧反应器也叫厌氧处理工艺,是一种的生物膜处理方法,利用砂等大表面积的物质为载体,厌氧微生物以膜形式结在砂或其它载体的表面,在污水中成流动状态,微生物与污水中的有机物进行接触吸附分解有机物,从而达到处理的目的。
目前厌氧反应器的发展已经历了三代,本期小沼将对这三代具代表性的厌氧反应器及其优劣势进行梳理,望对君从事有机废水、废弃物处理及大中型沼气工程的建设有所帮助!
代厌氧反应器
代反应器以厌氧消化池为代表,废水与厌氧污泥完全混合,属低负荷系统。包括:常规厌氧反应器(CADT)、全混式反应器(CSTR)、厌氧接触消化器(ACP)等。
1、常规厌氧反应器(CADT)
常规厌氧反应器也叫常规沼气池,是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。
常规厌氧反应器CADT结构图
该消化器无搅拌装置,原料在其中呈自然沉淀状态,一般分为4层,自上而下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层,其中易于消化、活动旺盛的场所只限活性层,因而效率较低。我国农村较为常见。
2、全混式反应器(CSTR)
全混式消化器是在常规消化器中安装了搅拌装置,使得原料处于完全混合状态,因而,使得活性区域遍布于整个消化区,效率相比于常规消化器明显提高,故又称消化器。该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行,适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。
搅拌器工作原理
工艺优点
1.原料适应性广。适用于畜禽粪便等各种有机垃圾,城市污水厂污泥稳定化处理及高浓度、高悬浮物、难降解有机废水的处理。
2.消化池具有完全混合的流态,原料与底物接触充分,发酵速率高,容积产气率较高。
3.消化器内温度分布均匀。
4.厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现,结构简单、能耗低、运行管理方便。
5.由于有强制机械搅拌,在高浓度状态可有效控制原料的沉淀、分层以及表层浮渣结壳、气体溢出不畅和短流等问题。
工艺缺点
1.工艺池体体积较大,负荷较低。
2.无法分离水力停留时间和固体停留时间,污泥停留时间等于水力停留时间,反应器内不能累计足够浓度的污泥,不能滞留微生物。
3、厌氧接触消化器(ACP)
厌氧接触工艺反应器是完全混合式的,是在CSTR基础上进行了改进的一种较率的厌氧反应器。反应器排出的混合液先在沉淀池中进行固液分离,污水由沉淀池上部排出,沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。
厌氧接触消化器ACP结构图
工艺优点
1.保证污泥不流失,提高厌氧消化池内污泥浓度。
2.反应器的有机负荷率和处理效率较高。
3.易启动。
4.与普通厌氧消化池相比,水力停留时间大大缩短。
5.适用于SS浓度较高的废水处理,如生活污水和工业废水。
6.耐冲击负荷。
工艺缺点
1.去除率相对较低,增加好氧负担。
2.需污泥回流,固液分离相对困难。
3.出水水质也相对较差,对后序处理工艺产生影响。
影响颗粒污泥形成因素
3-1 碱度
一般认为,进水水质中碱度通常应在1000mg/L(以CaCO3计)左右,而对于以碳水化合物为主的废水,进水碱度:COD>1:3是必要的。有学者研究表明,在颗粒污泥培养初期,控制出水碱度在1000mg/L(以CaCO3计)以上能成功培养出颗粒污泥。在颗粒污泥成熟后,对进水的碱度要求并不高。这对降低处理成本具有积意义。
3-2 微量元素及惰性颗粒
微量元素对微生物良好的生长也有重要作用。其中Fe,Co,Ni,Zn等对提高污泥活性,促进颗粒污泥形成是有益的。
此外,惰性颗粒作为菌体附着的核,对颗粒化起着积的作用。另外,有研究表明,投加活性炭可大大缩短污泥颗粒化的时间;在投加活性炭后颗粒污泥的粒径大,并使反应器运行更加稳定。
3-3 SO42-
关于SO42-对颗粒污泥的形成目前尚在讨论中。据Sam-Soon的胞外多聚物假说,局部氢的高分压是诱导微生物产生胞外多聚物从而与表面之间的相互作用,通过带电基团的静电吸引及物理接触等架桥作用,构成一种包含多种组分的生物絮体,从而形成颗粒污泥的必要条件。
而有硫酸盐存在时,由于硫酸盐还原菌对氢的快速利用,使反应器无法建立高的氢分压,从而不利于形成颗粒污泥。但有些国内外外学者发现处理含高硫酸盐废水时,会有非常薄的丝状体产生,它可作为产甲烷丝菌附着的原始核,从此开始颗粒的形成;硫酸盐还原产生的硫化物与一些金属离子结合形成不溶性颗粒,可能成为颗粒污泥生长的二次核。
3-4 接种污泥及接种量
一般来说,对接种污泥无要求,但接种污泥的不同对形成颗粒污泥的快慢有直接影响。因此,保证污泥的沉降性能好、厌氧微生物种类丰富、活性高,对加快颗粒污泥的形成是十分有利的。
对接种污泥的量,有学者研究认为,厌氧污泥接种量为11.5kgVSS/m3(按反应区容积计算)左右时,对于迅速培养出厌氧颗粒污泥是合适的。
3-5 启动方式
采用低浓度进水,结合逐步提高水力负荷的启动方式有利于污泥颗粒化。这是因为低浓度进水可以有效避免抑制性生化物质的过度积累,同时较高的水力负荷可加强水力筛分作用。
3-6 水力负荷
这是重要的一条,需要循序渐进。水力负荷太低,会导致大量分散污泥过度生长,从而影响污泥的沉降性能,甚至会导致污泥膨胀。但水力负荷过大,会对颗粒污泥造成剪切并会剥落未聚集细胞体的胞外多糖粘滞层而阻碍粘附聚集。
因此,在启动初期,应采用较小的水力负荷(0.05-0.1m3/m2?h)使絮体污泥能够相互粘结,向集团化生长,有利于形成颗粒污泥的初生体。当出现一定量的污泥后,提高水力负荷至0.25m3/m2?h以上,可以冲走部分絮体污泥,使密度较大的颗粒污泥沉降到反应器底部,形成颗粒污泥层。
为了尽快实现污泥颗粒化,把水力负荷提高到0.6m3/m2?h时,可以冲走大部分的絮体污泥。但是,提高水力负荷不能过快,否则大量絮体污泥的过早淘汰会导致污泥负荷过高,影响反应器的稳定运行。
IC反应器原理与设计
IC反应器的原理
IC 反应器的构造特点是具有很大的高径比,一般可达 4 ~ 8,反应器的高度可达 16 ~ 25m。所以从外形上看,IC 反应器实际上是个厌氧生化反应塔。
由图 可知,进水通过泵由反应器底部进入反应室,与该室内的厌氧颗粒污泥均匀混合。废水中所含的大部分有机物在这里被转化成沼气,所产生的沼气被反应室的集气罩收集,沼气将沿着提升管上升。沼气上升的同时,把反应室的混合液提升至设在反应器顶部的气液分离器,被分离出的沼气由气液分离器顶部的沼气排出管排走。分离出的泥水混合液将沿着回流管回到反应室的底部,并与底部的颗粒污泥和进水充分混合,实现反应室混合液的内部循环。IC 反应器的命名由此得来。内循环的结果是,反应室不仅有很高的生物量、很长的污泥龄,并具有很大的升流速度,使该室内的颗粒污泥完全达到流化状态,有很高的传质速率,使生化反应速率提高,从而大大提高反应室的去除有机物能力。经过反应室处理过的废水,会自动地进入第二反应室继续处理。废水中的剩余有机物可被第二反应室内的厌氧颗粒污泥进一步降解,使废水得到更好的净化,提高出水水质。产生的沼气由第二反应室的集气罩收集,通过集气管进入气液分离器。第二反应室的泥水混合液进入沉淀区进行固液分离,处理过的上清液由出水管排走,沉淀下来的污泥可自动返回第二反应室。这样,废水完成了在 IC 反应器内处理的全过程。
综上所述可以看出,IC 反应器实际上是由两个上下重叠的 UASB 反应器串联组成的。由下面个 UASB 反应器产生的沼气作为提升的内动力,使升流管与回流管的混合液产生密度差,实现下部混合液的内循环,使废水获得强化预处理。上面的第二个UASB 反应器对废水继续进行后处理(或称精处理),使出水达到预期的处理要求。
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。
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