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市场上厌氧反应器的类型有很多,如EGSB、UASB、外循环和内循环等,由于环保公司在建造厌氧反应器时非常注意保密,使得一些运行了好多年的站长,也不知道厌氧反应器的结构,感觉特别神秘,出现异常问题时,也不知如何应对。1.ic厌氧反应器内部2. 运行流程污水通过进水(1)进入布水器(2),与下降管(9)循环来的污泥和水均匀混和后,进入第一个反应区,即流化床反应室(3)。在这里,大部分COD被降解为沼气,由一级三相分离器(4)收集,并产生气体提升。气体被提升的同时,带动水和污泥作向上运动,经过上升管(5)达到位于反应器顶部的气液分离(8),在这里沼气从水和污泥中分离,进入沼气收集管(11)。水和污泥混和经过同心的下降管(9)直接滑落到反应器底部形成内部循环流。第一级反应区的出水向上进入深度净化反应室(6)内被深度处理,在那里剩余的可厌氧生物降解的COD被去除,在上层分离区产生的沼气被顶部的二级三相分离器(7)收集,并由集气管输送到顶部旋流式气液分离器(8),实现沼气分离和收集。同时,厌氧出水(10)经过出水堰流出进入后续工艺单元。3. 工艺过程按照反应器降解COD的原理,可分为四个工艺过程:布水系统、流化床反应室、内循环系统和深度净化反应室。(1) 进液和混合-布水系统进入反应器的废水与从IC反应器上部返回的循环水、反应器底部的污泥有效地混合,对进水进行了充分的稀释和均质,可以大幅提高反应器的抗冲击能力。为了保证布水均匀,提高去除率,布水系统采用了特别设计的罩子形状,这种特殊设计还可以避免布水系统堵塞、板结。(2) 流化床反应室废水和颗粒污泥在进水与循环水的共同推动下,迅速进入流化床反应室。通过较高的上升流速,使废水和污泥之间发生强烈的接触,大幅提高污染物向颗粒污泥的传质速率,提高降解速度,使得厌氧反应器具有较高的处理能力。(3) 内循环系统在流化床反应室和深度净化反应室中,厌氧产生的沼气经三相分离器收集后进入上升管,同时,气提原理使气、水、污泥混合物经上升管快速上升,在反应器顶部经气液分离器分离,剩余的泥水混合物经过下降管向下流入反应器底部,由此在反应器内形成循环流。气提的动力来自于上升管和下降管中气体含量的巨大差距,因此,这个泥水混合物的内循环不需要任何外加动力。
IC厌氧反应器是一种高效的多级内循环反应器,为第三代厌氧反应器的代表类型(UASB为第二代代表类型),与第二代厌氧反应器相比,它具有占地少、有机负荷高、抗冲击能力更强,性能更稳定、操作管理更简单。1.抗低温能力强:温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物,温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件(20—25 ℃)下进行,这样减少了消化保温的困难,节省了能量。2.具有缓冲pH值的能力:内循环流量相当于第1 厌氧区的出水回流,可利用COD转化的碱度,对pH值起缓冲作用,使反应器内pH值保持更好的状态,同时还可减少进水的投碱量。3.内部自动循环,不必外加动力:普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的,而IC 反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环,不必设泵强制循环,节省了动力消耗。
Ⅰ、IC的组成 IC反应器是由四个功能部分组成:即混合区、膨胀床部分、精处理区和回流部分。 如下图所示:混合区:在反应器的底部,进入的污水与颗粒污泥及内部气体循环所带回的出水有效的混合,对原水进行充分的稀释和均质;膨胀床部分:这一区域由包含高浓度颗粒污泥的膨胀床构成。反应产生的沼气和内循环回流引起较高的上升流速,使反应器内的颗粒污泥处于膨胀状态。颗粒污泥和污水之间有效的接触使得污泥具有高的活性,可以获得高的有机负荷和转化效率。 精处理区:这一区域的污泥负荷相对较低,水力停留时间相对较长和推流的流态相对平稳,而且沼气在精处理区产生的扰动小,使得生物可降解COD几乎全部的去除。虽然与UASB反应器条件相比,反应器总的负荷率较高,但因为内部循环体不经过精处理区,因此在精处理区的上升流速也较低,能保持最佳的固体停留。 回流系统:分外回流和内回流,内部的回流是根据气提原理,利用上层与下层的气室间存在的压力差。回流的比例由产气量(进水COD浓度)决定,是自调节的。外回流是通过外回流泵控制回流水在反应器的底部进入系统内,从而在膨胀床部分产生附加扰动,这使得系统的启动过程加快。一般在调试初期或发生冲击时启动外回流,可增加反应器的抗冲击能力。 另外IC监控系统也是厌氧反应器的重要环节,它对IC的进水量、回流量、温度、沼气产量等进行监控。IC监控系统保证了系统高效稳定运行,避免反应器因水的波动受到冲击,造成长时间不能恢复正常运行,使整个系统运行管理简单、操作方便。
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,从而使反应器的黑河定制食品污水厌氧反应器高度受到限制;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时费用增加定制食品污水厌氧反应器制造商十分显著。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。
食品、生物、化工等行业排放大部分废水都属于高浓度有机废水,仅利用常规的物化、生化处理较难达到处理目的,同时存在投资大,操作管理难,运行成本高等一系列问题。随着科研的不断深入,厌氧反应器作为一种高效的生物膜处理方法渐渐登上舞台,它主要是利用微生物与污水中的有机物接触吸附分解有机物,以达到有效处理有机废水、废弃物的目的。目前厌氧反应器的发展已经历了三代,本期小沼将对这三代最具代表性的厌氧反应器及其优劣势进行梳理,望对君从事有机废水、废弃物处理及大中型沼气工程的建设有所帮助!第一代厌氧反应器第一代反应器以厌氧消化池为代表,废水与厌氧污泥完全混合,属低负荷系统。包括:常规厌氧反应器(CADT)、全混式反应器(CSTR)、厌氧接触消化器(ACP)等。1常规厌氧反应器(CADT)常规厌氧反应器也叫常规沼气池,是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。该消化器无搅拌装置,原料在其中呈自然沉淀状态,一般分为4层,自上而下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层,其中易于消化、活动旺盛的场所只限活性层,因而效率较低。我国农村较为常见。2全混式反应器(CSTR)全混式消化器是在常规消化器中安装了搅拌装置,使得原料处于完全混合状态,因而,使得活性区域遍布于整个消化区,效率相比于常规消化器明显提高,故又称高效消化器。该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行,适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。
1、厌氧反应器内出现泡沫、化学沉淀等不良现象的原因是什么? 厌氧反应器中有时会产生大量泡沫,泡沫呈半液半固状,严重时可充满气相空间并带入沼气管道,导致沼气系统的运行困难。 产生泡沫的主要原因是厌氧系统运行不稳定,因为泡沫主要是由于CO2产量太大形成的,当反应器内温度波动或负荷发生突变等情况发生时,均可导致系统运行的不稳定和CO2的产量增加,进而导致泡沫的产生。如果将运行不稳定因素及时排除,泡沫现象一般也会随之消失。在厌氧污泥培养初期,由于CO2产量大而甲烷产量少,也会出现泡沫,随着甲烷菌的培养成熟,CO2产量减少,泡沫一般也会逐渐消失。进水中含有蛋白质是产生泡沫的一个原因,而微生物本身新陈代谢过程中产生的一些中间产物也会降低水的表面张力而生成气泡。厌氧生物处理过程中大量产气会产生类似好氧处理的曝气作用而形成气泡问题,负荷突然升高所带来的产气量突然增加也可能出现泡沫问题。碳酸钙(CaCO3)沉淀:处理废水钙含量高或利用石灰补充碱度,都会增加产生碳酸钙沉淀的可能性。高浓度的碳酸氢盐和磷酸盐都有利于钙的沉淀。鸟粪石(MgNH4PO4)沉淀:进水中含有较高浓度的溶解性正磷酸盐、氨氮和 镁离子时,就会生成鸟粪石沉淀。厌氧处理系统鸟粪石沉淀主要在管道弯头、水泵入口和二沉池进出口等处出现。2、厌氧生物处理的三个阶段是怎样的?理论研究认为三个阶段,即厌氧消化过程分为水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段三部分。