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一般来说,对于以产甲烷为主要目的的厌氧过程要求pH值在6.5~8.0之间,废水碱度偏低或运行负荷过高时,会引起反应器内挥发酸积累,导致产甲烷菌活力丧失而产酸菌大量繁殖,持续过久时,会导致产甲烷菌活力丧失殆尽而产乙酸菌大量繁殖,引起反应器系统的“酸化”。严重酸化发生后,反应器难以恢复至原有状态。厌氧消化作用失去平衡时会显示出如下“症状”: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,厌氧污泥具有一个最大的限制值,当运行的负荷超过该最大限制值,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,实际上就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。所以就出现了反应器的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,就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。
在相当长的一段时间内,厌氧消化在理论、技术和应用上远远落后于好氧生物处理的发展。20世纪60年代以来,世界能源短缺问题日益突出,这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识,对处理工艺和反应器结构的设计以及甲烷回收进行了大量研究,使得厌氧消化技术的理论和实践都有了很大进步,并得到广泛应用。 目前,厌氧微生物处理是高浓度有机废水处理工艺中不可或缺的处理工段,它较好氧微生物处理不仅能耗低,同时还可以产生沼气作为能源二次利用。厌氧反应容积负荷高较好氧反应高出很多,对于处理同等量的COD厌氧反应投资更低。在厌氧反应器的运行中,上升流速、水力停留时间和容积负荷等,那么这些数据都是如何计算的呢?今天我们就来讲一讲厌氧反应器日常运行中最常用的5个计算公式。1. 上升流速上升流速(Up flow Velocity)也叫表面速度(Superficial Velocity)或表面负荷(Superficial Loading Rate)。假定一个向上流动的反应器的进水流量(包括出水的循环)为Q(m3/h),反应器的横截面面积为A(m2),则上升流速u(m/h)可定义为:式中:u – 上升流速,单位米/小时Q - 反应器的进水流量,单位立方米/小时A - 反应器的横截面面积,单位平方米2. 水力停留时间水力停留时间(Hydrolic Retention Time)简写作HRT,它实际上指进入反应器的废水在反应器内的平均停留时间,因此,如果反应器的有效容积为V(m3),则式中:HRT – 水力停留时间V – 反应器容积,单位立方米Q - 反应器的进水流量,单位立方米/小时如果反应器高为H(m),则:因为Q=uA,V=HA所以HRT也可表示为如下公式,即水力停留时间等于反应器高度与上升流速之比。式中:HRT – 水力停留时间H - 反应器高度,单位米u -上升流速,单位米/小时3. 反应器的有机负荷反应器的有机负荷(Organic Loading Rate,简写作OLR)可“分为容积负荷(Volume Loading Rate,简写作VLR)和污泥负荷(Sludge Loading Rate,简写作SLR)两种表示方式。 VLR即表示单位反应器容积每日接受的废水中有机污染物的量,其单位为kgCOD/(m3d)或kgBOD/(m3d)。假定进水浓度为pw(kgCOD/m3或kgBOD/m3),流量为q(m3/d),则:式中:VLR – 容积负荷Q - 反应器的进水流量,单位立方米/小时Pw - 进水浓度, 单位kgCOD/m3V - 反应器容积,单位立方米
IC厌氧反应器,即内循环式颗粒污泥反应器,作为改进型的 UASB 反应器,由于采用较大的高度-直径比和大的回流比,在高的上流速度和产气的搅动下,污水与颗粒污泥间的接触更充分,使N-IC内基质向颗粒污泥内部传递优于混合强度低的 UASB 反应器。颗粒污泥循环使反应器内生物相达到完全流化的状态,降低了能源消耗。三相分离器是N-IC反应器最具特色和最重要的装置。N-IC内设置了两层五级三相离器,它们同时具有以下功能:1)能收集从分离器下的反应室产生的沼气,沼气系统排气压 3kPa~5kPa; 使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。2)能够适应N-IC反应器高的上升流速,不影响气、液、固分离效果。3)将N-IC反应器隔成两个反应室,使得反应器的实际处理能力大大增高,抗冲击负荷增强,保证良好的运行稳定性能。布水系统是厌氧反应器的关键配置,它对于形成污泥与进水间充分的接触、最大限度地利用反应器的污泥是十分重要的。布水系统兼有配水和水力搅动作用,为了保证这两个作用的实现,需要满足如下原则:1)进水装置的设计使分配到各点的流量相同;2)进水管不易堵塞;3)尽可能满足污泥床水力搅拌的需要,保证进水有机物与污泥迅速混合,防止局部产生酸化现象。
1.油水界面的调节 根据油田油品特性特点不同,对油水指标要求不同,处理液量不同的特点,我们要及时分析,及时调整合理的油水界面。在三相分离器运行中,合理的油水界面是如何高效的发挥三相分离重庆定制升流式厌氧反应器作用的必然条件。当低含水油进三相要求出合格油时,就应尽可能降低油水界面。 2.低含水油对三相分离器运行的影响和管理 目前本站使用的三相分离器都是卧式分离器,原油从进口进入沉降缓冲室。由于缓冲室与沉降之间连通,原油必须与缓冲室的水相混合。如果低含水油进三相,则易产生更多的乳化液,而使油水界面逐层下移,造成油水界面不清晰,造成水室跑油现象。 3.破乳剂、温度对三相分离器脱水的影响 破乳剂是一种高分子的有机化合物,是高效能的表面活性物质,当加入原油乳化液中,这种物质能够吸附在油水界面上挤掉乳化剂所占据的位置,降低了界面薄膜的机械强度,改变乳化液类型及稳定性.。长期以来破乳剂脱水是一项很有效的化学脱水方式。 三、高效三相分离器操作中出现的问题及处理办法1.在三相分离器分离过程中产生油串气(跑油)现象,即油箱中的油进入气天然气管道,随后进入气区,从而污染气区设备。高效三相分离器产生油串气现象时,原油随分离出的气进入气区设备,造成压缩机进油,严重时发生爆裂,所以一定要检测好数据,不能发生油串气现象。 产生油串气现象的原因有:采油区来液量过大;来液量忽高忽低,三相分离器处理时的平衡的动态性很强;油气界面调整不够准确,即过低而引起;分离器工作压力过低;出油、出水管线不畅,造成堵定制升流式厌氧反应器厂家塞;三相分离器出现机械故障。 三相分离器产生油串气现象的解决方法和注意事项: 三相分离器产生油串气现象时,首先要紧急停压缩机,之后清扫三相分离器冷凝器中所有的原油,在清理压缩机中的原油,最后调整油水界面,使高效三相分离器再次达到平衡,投入使用。 2.三相分离器压力过低。即分离器的压力低于0.15Mpa 三相分离器压力过低时,分离器分离出的油压不进入稳定塔中;分离出的水压不进自然沉降罐;还有可能引起压缩机停机;分离效果不好,油水界面混乱,容易造成水串油现象。 引起三相分离器压力过低的原因有:采油区来液量小、含油气比例太小;机械故障,一般表现为漏气。
调整出气阀门,使三相分离器中压力恢复,达到分离器的工作压力标准。同时在日常操作中的注意事项为:监控数据,观察稳定塔和自然沉降罐的液面是否下降,观察分离器的油水界面。 3.高效三相分离器压力控制失灵,造成压力大幅度波动 由于各种原因,使自动放气系统失灵,操作人员应根据具体情况,采取相应措施进行处理;若控制阀关闭,分离器压力超过0.60Mpa时还不能打开,操作人员应及时打开控制阀旁通,使压力控制在0.25~0.35Mpa 五、结论 简单介绍三相分离器日常操作中出现的问题的分析以及在操作中要注意的问题: 1.原油处理过程中的高效三项分离器液面和压力控制为关键过程,同时高效三项分离器的平衡是一个动态平衡,所以一定要做好数据监控,并且自然沉降罐液位增减的速度,原油稳定塔的液面及其操作压力等参数也是三项分离器平稳运行与否的重要依据。 2.三相分离中油水界面的控制非常重要,界面过高,减少了油相停留时间,缩短了油中水珠的聚结时间,会增加油中含水率,但水在设备内的停留时间增大,利于水中含油减少;界面过低,利于油中含水降低,但不利于水中油珠聚结,会造成水中含油增高。因此控制好油水界面对三相分离器的分离效果及其重要。