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厭氧反應塔

一、概述

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧生物(包括兼氧生物)的作用,將廢水中的各種復雜有機物分子轉化成甲烷、二氧化碳等物質的過程,稱為厭氧消化。

廢水厭氧生物處理是在無氧的條件下利用厭氧微生物的降解作用使污水中有機物達到凈化的處理方法。在無氧的條件下,污水中的厭氧細菌把碳水化合物、蛋白質、脂肪等有機物分解生成有機酸,然后在甲烷菌的作用下,進一步發酵形成甲烷、二氧化碳和氫等,從而使廢水得到凈化。是生活污水、高濃度有機物工業廢水和糞便等良好的處理方法之一。

厭氧消化處理分為三個階段(三段法)

第一階段:水解酸化階段

第二階段:產氫產乙酸階段

第三階段:產甲烷階段

二、厭氧復合床反應器的工作原理

厭氧復合床反應器實際是將厭氧生物濾池AF與升流式厭氧污泥反應器UASB組合在一起,因此又稱為UBF反應器。厭氧復合床反應器下部為污泥懸浮層,而上部則裝有填料。可以看做是將升流式厭氧生物濾池的填料層厚度適當減小,在池底布水系統與填料層之間留出一定的空間,以便懸浮狀態的顆粒污泥能在其中生長積累,因此又構成一個UASB處理工藝。當污水依此通過懸浮污泥層及填料層,有機物將與污泥層顆粒污泥及填料生物膜上的微生物接觸并被分解掉。工作原理:經過調節pH和溫度的廢水首先進入反應器底部的混合區,并與來自外循環回流的泥水混合液充分混合后進入顆粒污泥膨脹床區進行COD生化降解,此處的COD容積負荷很高,大部分進水COD在此處被降解,產生大量沼氣。由于沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹并產生了氣提的作用,使得沼氣、污泥和水的混合物上升,經過填料區的降解后,混合液至反應器頂部的三相分離器,沼氣在該處與泥水分離后并被導出處理系統。泥水混合物則沿擋泥板下降至反應器底部的混合區,并于進水充分混合后再次進入污泥膨脹床區,形成所謂內循環。根據不同的進水COD負荷和反應器的不同構造,外循環回流量可達進水流量的0.5-10倍。經膨脹床處理后的廢水除一部分參與循環外,其余污水繼續上升,污水進入填料區進行剩余COD降解與產沼氣過程,提高和保證了出水水質。由于大部分COD已經被降解,所以填料區的COD負荷較低,產氣量也較小。該處產生的沼氣也是由三相分離器收集,通過集氣管導出處理系統。經過填料區處理后的廢水經三相分離器作用后,上清液經出水區排走,顆粒污泥則返回污泥床。

三、厭氧生物反應器的控制指標

(1)氧化還原電位:利用測定氧化還原電位的方法判定厭氧反應器內的多個氧化還原組分系統是否平衡狀態,雖然這種方法可靠性較差,但由于氧化還原電位測定簡單,和其他監測指標結合起來應用,有一定的指導意義。

(2)丙酸鹽和乙酸鹽濃度比:如果厭氧反應器有機負荷超過正常范圍,在其他運行參數發生變化之前,丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比會立即升高。因此可以將丙酸鹽和乙酸鹽濃度之比作為厭氧反應器超負荷引起運行異常的靈敏而可靠的警示指標。

(3)揮發性酸VFA:揮發性酸的異常升高是厭氧反應器中產甲烷菌代謝受到抑制的最有效指標。

(4)苯乙酸:苯乙酸是降解芳香組氨基酸和木質素等大分子有機物產生的中間產物,當處理含有這類污染物的污水時,厭氧處理出水中苯乙酸含量是比揮發性酸更為敏感的反映厭氧反應器運行狀態的指標。

(5)甲硫醇:甲硫醇氣味獨特,即使含最很低,人們也能憑嗅覺感覺出來。甲硫醇含量突然增加(氣味突然出現或加大)往往表明進水中氯代烴類有毒物質含量突然增加。

(6)一氧化碳CO: CO的產生與甲烷的產生密切相關,CO難溶于水,可以實現在線監測。氣相中CO的含量和液相中乙酸鹽的濃度有良好的相關性,CO的含量變化與重金屬和由有機毒性所引起的抑制作用也有關系。

四、厭氧生物反應器維持高效率的基本條件

(1)適宜的pH值:為使厭氧順利進行,反應器中的pH值必須在6.5~8.2之間。

(2)充足的常規營養:反應器內氮的濃度必須在40~70mg/L范圍內才能滿足需要,而磷和硫化物維持較低的濃度即可滿足需要。甲烷菌對硫化物和磷有專性需要,必須在反應器內保證其含量,有時需要向進水中投加磷肥和硫酸鹽。

(3)必要的微量專性營養元素:對甲烷菌有激活作用的專性營養元素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅甚至硒、硼等很多種,缺少其中一種就可能嚴重影響整個生物處理過程。

(4)合適的溫度:厭氧反應一般在30~37℃的中溫條件下運行。

(5)對毒性適應能力:必須完成厭氧微生物對有毒物質適應性的馴化。

(6)充足的代謝時間:要同時保證厭氧生物處理的水力停留時間HRT和固體停留時間SRT。

(7)適量的碳源:來自進水中的有機物要滿足異養型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源,同時反應器內的溶解性C02要滿足自養型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染物向微生物的傳質良好:厭氧生物反應器內的顆粒污泥在流化狀態下傳質能力較好,但生物量過多積累或使用厭氧生物膜法時生物膜過厚都可能產生傳質問題,要定期排出剩余生物污泥或提高回流比減少部分傳質阻力。 

厭氧反應塔
厭氧復合床反應器實際是將厭氧生物濾池AF與升流式厭氧污泥反應器UASB組合在一起,因此又稱為UBF反應器。厭氧復合床反應器下部為污泥懸浮層,而上部則裝有填料。可以看做是將升流式厭氧生物濾池的填料層厚度適當減小,在池底布水系統與填料層之間留出一定的空間,以便懸浮狀態的顆粒污泥能在其中生長積累,因此又構成一個UASB處理工藝
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