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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“酸化牡丹江定制UASB厌氧反应器”。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,了解定制UASB厌氧反应器制造商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。
厌氧颗粒污泥分为淀粉、淀粉糖、柠檬酸、酒精、造纸等行业高浓度污水处理系统中的高负荷厌氧反应器(EGSB、IC)生产出的新鲜颗粒污泥。厌氧反应器的容积负荷、上升流速和去除率均分别高于20kgCOD/(m3˙d),5m/h和90%。作为接种污泥可用于淀粉、淀粉糖、柠檬酸、酒精、啤酒、造纸、蛋白、食品、味精等行业的污水处理系统中高负荷厌氧反应器(IC、EGSB、UASB等)的启动运行。培养颗粒污泥需考虑的因素基质培养颗粒污泥首先对基质有一定的要求,一般的,在培养颗粒污泥的基质中COD:N:P=110~200:5:1。而有机废液的基质可分为偏碳水化合物类和偏蛋白质类。为了能顺利培养出颗粒污泥,对于偏碳水化合物类的污水需要添加N和P。而对于偏蛋白质类的污水需要添加碳源(如葡萄糖等)。温度废水中的厌氧处理主要依靠微生物的生命活动来达到处理的目的,不同微生物的生长需要不同的温度范围。温度稍有差别,就可在两类主要种群之间造成不平衡。颗粒污泥在低温(15~25℃)、中温(30~40℃)和高温(50~60℃)都有过成功的经验。一般的,高温较中温的培养时间短,但由于高温下NH3与某些化合物混合毒性会增加,因而导致其应用上受一定的限制;中温一般控制在35℃左右,在其它条件适当的情况下,经1~3个月可成功的培养出颗粒污泥;低温下培养颗粒污泥的研究较少。PH值反应器内pH值范围应控制在产甲烷菌最适的范围内(6.8-7.2)。由于不同性质的废水有不同的pH值,为了保证反应器内pH值的稳定,防止酸积累而产生的对产甲烷菌的抑制,可采用向废水中添加化学药品如NaHCO3、Na2CO3、Ca(OH)2等物质。
概述厌氧处理已经成功地于各种高、中浓度的废水处理中。虽然中、高浓度的废水在相当程度上得到了解决,但是当污水中含有抑制性物质时,如含有硫酸盐的味精废水在处理上仍有一定的难度。在厌氧处理领域应用最为广泛的是UASB反应器,所以本文重点讨论UASB反应器的设计方法。但是,其与其它的厌氧处理工艺有一定的共同点,例如,流化床和UASB都有三相分离器。而UASB和厌氧滤床对于布水的要求是一致的,所以结果也可以作为其他反应器设计。包含厌氧处理单元的水处理过程一般包括预处理、厌氧处理(包括沼气的收集、处理和利用)、好氧后处理和污泥处理等部分,可以用图1所示的流程表示。二、UASB系统设计1.预处理设施一般预处理系统包括粗格栅、细格栅或水力筛、沉砂池、调节(酸化)池、营养盐和pH调控系统。格栅和沉砂池的目的是去除粗大固体物和无机的可沉固体,这对对于保护各种类型厌氧反应器的布水管免于堵塞是必需的。当污水中含有砂砾时,例如以薯干为原料的酿酒废水,怎么强调去除砂砾的重要性也不过分。不可生物降解的固体,在厌氧反应器内积累会占据大量的池容,反应器池容的不断减少最终将导致系统完全失效。由于厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感,所以对于工业废水适当尺寸的调节池,对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量,一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。在调节池中设有沉淀池时,容积需扣除沉淀区的体积;根据颗粒化和pH调节的要求,当废水碱度和营养盐不够需要补充碱度和营养盐(N、P)等;可采用计量泵自动投加酸、碱和药剂,通过调节池水力或机械搅拌达中和作用。同时,酸化池或两相系统是去除和改变,对厌氧过程有抑制作用的物质、改善生物反应条件和可生化性也是厌氧预处理的主要手段,也是厌氧预处理的目的之一。仅考虑溶解性废水时,一般不需考虑酸化作用。对于复杂废水,可在调节池中取得一定程度的酸化,但是完全的酸化是没有必要的,甚至是有害处的。因为达到完全酸化后,污水pH会下降,需采用投药调整pH值。另外有证据表明完全酸化对UASB反应器的颗粒过程有不利的。
EGSB厌氧反应罐即膨胀颗粒污泥床反应器,是第三代厌氧反应器,构造特点是具有很大的高径比。从外观上看,EGSB反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成,每个厌氧反应器的顶部各设一个气-固-液三相分离器。 EGSB厌氧反应罐的特点:容积负荷率高,水力停留时间短EGSB厌氧反应罐生物量大(可达到60g/L),污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环,传质效果好。处理高浓度有机废水,进水容积负荷率可达15~30kgCOD/m3•d。EGSB厌氧反应罐应用于大型淀粉厂、酒精废水、生物制药厂、农药废水、造纸废水、化工废水处理系统。主要设备有: EGSB三相分离器(两层)、气水分离器、泥水分离器、水封器、循环系统等。其构造与UASB反应器有相似之处,可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。与UASB反应器不同之处是,EGSB反应器设有专门的出水回流系统。EGSB反应器一般为圆柱状塔形,特点是具有很大的高径比,一般可达3~5,装置反应器的高度可达15~20米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触,强化了传质效果,提高了反应器的生化反应速度,从而大大提高了反应器的处理效能。厌氧膨胀颗粒床反应器( Expanded Granular Sludge Bed , 简称EGSB) 是在上流式厌氧污泥床(UASB) 反应器的研究成果的基础上,开发的第三代超高效厌氧反应器,该种类型反应器除具有UASB反应器的全部特性外,还具有以下特征:①高的液体表面上升流速和COD去除负荷;②厌氧污泥颗粒粒径较大,反应器抗冲击负荷能力强;③反应器为塔形结构设计,具有较高的高径比,占地面积小;④可用于SS含量高的和对微生物有毒性的废水处理;⑤主要用于高浓度有机废水处理。EGSB厌氧反应器(内部根据功能划分为混合区、膨胀区、沉淀区和集气部分。在多个工程实践的基础上优化布水系统和三相分离器,使得布水更加合理,三相分离器更加理想,确保了反应器在稳定的运行中获得更高的容积负荷。EGSB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。