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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。
EGSB、UASB等所有的厌氧内部的三相分离器等是指反应器内的三相分离器造,三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用; 1、沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h; 2、三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5~1.0m; 3、沉淀区四壁倾斜角度应在45º~60º之间,使污泥不积聚,尽快落入反应区内; 4、沉淀区斜面高度约为0.5~1.0m; 5、进入沉淀区前,沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h; 1、沉淀区的设计主要考虑沉淀区的表面积和水深这两个因素。由于沉淀区的厌氧污泥与出水中残余的有机物尚能起生化反应,在沉淀区仍有少量的沼气产生,对沉淀区的固液分离有些干扰,因此在处理高浓度有机废水时,表面负荷率应采用得小一些,一般表面负荷率<1.0m³/h,且沉淀区进水口的水流上升速度应小于2m/s。为获得良好的固液分离效果,沉淀区斜面的高建议为0.5~1.0m,斜面与水平方向的夹角在45°~60°之间,且光滑,以利于污泥下滑返回反应区。总沉淀水深应≥1.5m,水力停留时间介于1.5~2h,分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上;以上条件如能满足,则可达到良好的分离效果。2、回流缝的设计为了使回流缝的水流稳定,回流缝中水流的速度不能太高,以确保良好的气、固、液三相的分离效果,并使沉淀区沉降下来的污泥能迅速顺利地回流至反应区,回流缝中水流速度一般<2m/s。为达到气液分离目的,气封与沉淀区的斜面必须重叠。重叠的水平距离越大,气体的分离效果越好,对沉淀区固液分离效果的影响越小,重叠部分一般在0.1~0.2m之间。3、气液分离设计确定了三相分离器的基本尺寸后,还应校核气液分离效果是否满足要求。为了保证气泡不进人沉淀室,就必须使回流缝宽度和气液分离斜面的长度,以及气泡上升速度满足一定的关系,以使气泡合成速度方向的指向不低于沉淀室的缝隙口边缘点。气泡分离而不进入沉淀室的必要条件是:vb/va>BC/AB。气泡垂直上升速度vb的大小与碰撞系数β,气泡直径dg(cm),水温T(℃),废水的密度ρl(g·cm-3)和气体的密度ρg(g/cm³),废水的动力粘滞系数μ(g·cm-1s-1)和运动粘滞系数γ(cm2·s-1)等因素有关。当雷诺数Re<2时,气泡的上升流速可用斯托克斯公式计算:vb=β×g(ρl-ρg)d2g÷(18×μ)。
废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术,是有机废水强有力的处理方法之一,过去,它多用于城市污水厂的污泥、有机废料及其部分高浓度有机废水的处理,在建筑物形式上主要采用普衡水定制EGSB厌氧反应器通消化池,由于存在水力停留时间长、有机负荷低等缺点,较长时间限制了它在废水处理中的应用,20世纪70年代以来,世界能源短缺日益突出,能生产能源的废水厌氧技术受到重视,研究与实践不断深入,开发了各种新型工艺与设备,大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持有量,使处理时间大大缩短,效率提高。● 应用范围广● 能耗低● 负荷高● 剩余污泥量少● 氮、磷营养需要量较少● 厌氧处理过程有一定杀菌作用,可以杀定制EGSB厌氧反应器厂家死废水与污水中的寄生虫、病毒等● 厌氧活性污泥可以长期储存,厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。三个方面的缺点:● 厌氧微生物增殖缓慢,因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备大● 出水往往需要进一步处理,故一般在厌氧处理后串联好氧处理● 厌氧处理系统操作控制因素较为复杂
1) 反应器的体积和高度 采用水力停留时间进行设计时,体积(V)按公式(1)或(2)计算。选择反应器高度的原则是设计、运行和上综合考虑的结果。从设计、运行方面考虑:高度会影响上升流速,高流速增加系统扰动和污泥与进水之间的接触。但流速过高会引起污泥流失,为保持足够多的污泥,上升流速不能超过一定的限值,从而使反应器的高度受到限制;高度与CO2溶解度有关,反应器越高溶解的CO2浓度越高,因此,pH值越低。如pH值低于最优值,会危害系统的效率。从经济上考虑: 土方工程随池深增加而增加,但占地面积则相反;考虑当地的气候和地形条件,一般将反应器建造在半地下减少建筑和保温费用。最经济的反应器高度(深度)一般是在4到6m之间,并且在大多数情况下这也是系统最优的运行范围。2) 反应器的升流速度 对于UASB反应器还有其他的流速关系(图2)。对于日平均上升流速的推荐值见表3,应该注意对短时间(如2~6h)的高峰值是可以承受的(即暂时的高峰流量可以接收)。表3 UASB和EGSB允许上升流速(平均日流量) Vr=0.25~3.0m/h0.75~1.0m/h 颗粒污泥絮状污泥 Vs≤1.5m/h颗粒污泥 Vo≤12m/h Vg=1m/h3) 反应器的截面积和反应器的长、宽(或直径)在确定反应器的容积和高度(H)之后,可确定反应器的截面积(A)。从而确定反应器的长和宽,在同样的面积下正方形池的周长比矩形池要小,矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面积为600m2的反应器为例,30×20m的反应器与15m×40m的反应器周长相差10%,这意味着建筑费用要增加10%。但从布水均匀性考虑,矩形在长/宽比较大较为合适。从布水均匀性和经济性考虑,矩形池在长/宽比在2:1以下较为合适。长/宽比在4:1时费用增加十分显著。圆形反应器在同样的面积下,其周长比正方形的少12%。但这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时,矩形反应器可以采用共用壁。对于采用公共壁的矩形反应器,池型的长宽比对造价也有较大的影响。如果不考虑其他因素,这是一个在设计中需要优化的参数。
EGSB厌氧反应器(Expanded Granular Sludge Blanket Reactor),中文名膨胀颗粒污泥床,是第三代厌氧反应器。是继UASB之后的一种新型的厌氧反应器。它由布水器、三相分离器、集气室及外部进水系统组成一个完整系统。废水经过污水泵进入EGSB厌氧反应器的有机物充分与厌氧罐底部的污泥接触,大部分被处理吸收。高水力负荷和高产气负荷使污泥与有机物充分混合,污泥处于充分的膨胀状态,传质速率高,大大提高了厌氧反应速率和有机负荷。所产生的沼气上升到顶部经过三相分离器把污泥、污水、沼气分离开来。 从实际运行情况看,EGSB厌氧反应器对有机物的去除率高达85%以上,运行稳定,出水稳定,此EGSB厌氧技术已经非常成熟,已经广泛运用到国内中大型企业。