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厌氧反应塔

厌氧复合床反应器实际是将厌氧生物滤池AF与升流式厌氧污泥反应器UASB组合在一起,因此又称为UBF反应器。厌氧复合床反应器下部为污泥悬浮层,而上部则装有填料。可以看做是将升流式厌氧生物滤池的填料层厚度适当减小,在池底布水系统与填料层之间留出一定的空间,以便悬浮状态的颗粒污泥能在其中生长积累,因此又构成一个UASB处理工艺

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一、概述

废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧生物(包括兼氧生物)的作用,将废水中的各种复杂有机物分子转化成甲烷、二氧化碳等物质的过程,称为厌氧消化。

废水厌氧生物处理是在无氧的条件下利用厌氧微生物的降解作用使污水中有机物达到净化的处理方法。在无氧的条件下,污水中的厌氧细菌把碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物分解生成有机酸,然后在甲烷菌的作用下,进一步发酵形成甲烷、二氧化碳和氢等,从而使废水得到净化。是生活污水、高浓度有机物工业废水和粪便等良好的处理方法之一。

厌氧消化处理分为三个阶段(三段法)

第一阶段:水解酸化阶段

第二阶段:产氢产乙酸阶段

第三阶段:产甲烷阶段

二、厌氧复合床反应器的工作原理

厌氧复合床反应器实际是将厌氧生物滤池AF与升流式厌氧污泥反应器UASB组合在一起,因此又称为UBF反应器。厌氧复合床反应器下部为污泥悬浮层,而上部则装有填料。可以看做是将升流式厌氧生物滤池的填料层厚度适当减小,在池底布水系统与填料层之间留出一定的空间,以便悬浮状态的颗粒污泥能在其中生长积累,因此又构成一个UASB处理工艺。当污水依此通过悬浮污泥层及填料层,有机物将与污泥层颗粒污泥及填料生物膜上的微生物接触并被分解掉。工作原理:经过调节pH和温度的废水首先进入反应器底部的混合区,并与来自外循环回流的泥水混合液充分混合后进入颗粒污泥膨胀床区进行COD生化降解,此处的COD容积负荷很高,大部分进水COD在此处被降解,产生大量沼气。由于沼气气泡形成过程中对液体做的膨胀并产生了气提的作用,使得沼气、污泥和水的混合物上升,经过填料区的降解后,混合液至反应器顶部的三相分离器,沼气在该处与泥水分离后并被导出处理系统。泥水混合物则沿挡泥板下降至反应器底部的混合区,并于进水充分混合后再次进入污泥膨胀床区,形成所谓内循环。根据不同的进水COD负荷和反应器的不同构造,外循环回流量可达进水流量的0.5-10倍。经膨胀床处理后的废水除一部分参与循环外,其余污水继续上升,污水进入填料区进行剩余COD降解与产沼气过程,提高和保证了出水水质。由于大部分COD已经被降解,所以填料区的COD负荷较低,产气量也较小。该处产生的沼气也是由三相分离器收集,通过集气管导出处理系统。经过填料区处理后的废水经三相分离器作用后,上清液经出水区排走,颗粒污泥则返回污泥床。

三、厌氧生物反应器的控制指标

(1)氧化还原电位:利用测定氧化还原电位的方法判定厌氧反应器内的多个氧化还原组分系统是否平衡状态,虽然这种方法可靠性较差,但由于氧化还原电位测定简单,和其他监测指标结合起来应用,有一定的指导意义。

(2)丙酸盐和乙酸盐浓度比:如果厌氧反应器有机负荷超过正常范围,在其他运行参数发生变化之前,丙酸盐和乙酸盐浓度之比会立即升高。因此可以将丙酸盐和乙酸盐浓度之比作为厌氧反应器超负荷引起运行异常的灵敏而可靠的警示指标。

(3)挥发性酸VFA:挥发性酸的异常升高是厌氧反应器中产甲烷菌代谢受到抑制的最有效指标。

(4)苯乙酸:苯乙酸是降解芳香组氨基酸和木质素等大分子有机物产生的中间产物,当处理含有这类污染物的污水时,厌氧处理出水中苯乙酸含量是比挥发性酸更为敏感的反映厌氧反应器运行状态的指标。

(5)甲硫醇:甲硫醇气味独特,即使含最很低,人们也能凭嗅觉感觉出来。甲硫醇含量突然增加(气味突然出现或加大)往往表明进水中氯代烃类有毒物质含量突然增加。

(6)一氧化碳CO: CO的产生与甲烷的产生密切相关,CO难溶于水,可以实现在线监测。气相中CO的含量和液相中乙酸盐的浓度有良好的相关性,CO的含量变化与重金属和由有机毒性所引起的抑制作用也有关系。

四、厌氧生物反应器维持高效率的基本条件

(1)适宜的pH值:为使厌氧顺利进行,反应器中的pH值必须在6.5~8.2之间。

(2)充足的常规营养:反应器内氮的浓度必须在40~70mg/L范围内才能满足需要,而磷和硫化物维持较低的浓度即可满足需要。甲烷菌对硫化物和磷有专性需要,必须在反应器内保证其含量,有时需要向进水中投加磷肥和硫酸盐。

(3)必要的微量专性营养元素:对甲烷菌有激活作用的专性营养元素有铁、钴、镍、锌、锰、钼、铜甚至硒、硼等很多种,缺少其中一种就可能严重影响整个生物处理过程。

(4)合适的温度:厌氧反应一般在30~37℃的中温条件下运行。

(5)对毒性适应能力:必须完成厌氧微生物对有毒物质适应性的驯化。

(6)充足的代谢时间:要同时保证厌氧生物处理的水力停留时间HRT和固体停留时间SRT。

(7)适量的碳源:来自进水中的有机物要满足异养型甲烷菌用于生物合成所需要的碳源,同时反应器内的溶解性C02要满足自养型甲烷菌所需要的碳源。

(8)污染物向微生物的传质良好:厌氧生物反应器内的颗粒污泥在流化状态下传质能力较好,但生物量过多积累或使用厌氧生物膜法时生物膜过厚都可能产生传质问题,要定期排出剩余生物污泥或提高回流比减少部分传质阻力。 

厌氧反应塔

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