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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
厌氧反应器是污水系统厌氧工艺段的主要设备,其运行的好坏直接影响整个污水处理系统的运行。今天,我们就来谈一谈IC厌氧反应器日常运行中的注意要点。IC反应器,即内循环厌氧反应器,由布水系统、上下两层三项分离器以及顶部的脱气罐构成。与UASB反应器相比,在相同处理速率的条件下,IC反应器具有更高的进水容积负荷和污泥负荷率。IC反应器的平均上升流速度可达到处理同类废水UASB反应器的16-20倍左右。相比其他结构的厌氧反应器,IC反应器具有如下优势:(1) 容积负荷高。 IC反应器内污泥浓度高,微生物量大,且存在内循环,传质效果好,进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。(2) 投资省和占地面积小。IC反应器容积负荷率高出普通UASB反应器3倍左右,其体积大约相当于普通反应器的1/4—1/3,大大降低了反应器的基建投资;而且IC反应器高径比很大(一般为2~8),所以占地面积少。(3) 抗冲击负荷能力强。处理低浓度废水(COD=2000~3000mg/l)时,反应器内循环流量可达进水量的2~3倍;处理高浓度废水(COD=10000~15000mg/l)时,内循环流量可达进水量的5~10倍。大量的循环水和进水充分混合,使原水中的有害物质得到充分稀释,大大降低了有毒物质对厌氧消化过程的影响。IC厌氧反应器的控制参数主要有以下几点:1. 污泥菌种厌氧污泥中具有处理污染物能力的就是细菌等有机物质,菌群的组成及菌种的成分决定了其颗粒强度、产甲烷活性及对污水的适应能力。一般来说,厌氧颗粒污泥中有机物成分占70%左右,污泥外部菌种主要为丝菌,污泥内部主要为杆菌、球菌等。2. pH值反应器进水PH值一般应控制在6.5~7.5之间,过高或过低的PH值都会对工艺造成影响,主要体现在对厌氧菌(主要是产甲烷菌)活性的影响,包括:影响菌体及酶系统的生理功能和活性影响环境的氧化还原电位影响基质的活性。产甲烷菌的这些性质功能遭到破坏后,处理COD的活性就会大大降低。3. 温度反应器进水温度要求控制在35~38之间。因为产甲烷菌大多数都属于中温菌,在这个范围内,其处理效率是很高的。当温度高于40℃时,处理效率会急剧下降。4. 容积负荷厌氧反应器具有很高的容积负荷,一般情况下为10~18kgCOD/m3/d(不同厂家的IC容积负荷会有差异,某些品牌的IC容积负荷可能更高)。短期内进水负荷的变化幅度最好不要过大,要让厌氧菌有一定的适应时间,应逐步增加或降低负荷。如果条件可以,尽量使其负荷在一个范围之间趋于稳定的状态。负荷过低或过高,都会对IC的正常厌氧处理产生巨大影响。
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“酸化临沂定制第三代厌氧反应器”。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,了解定制第三代厌氧反应器厂家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。
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。