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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
IC 有如下几大特点:a、容积负荷率高,水力停留时间短IC反应器生物量大(可达到30~50g/L),污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环,传质效果好。处理高浓度有机污水,进水容积负荷率可达 5~20kgCOD/m3·d。b、抗冲击负荷强在IC反应器中,当COD负荷增加时,沼气的产生量随之增加,内循环的气提增大。处理高浓度重庆定制厌氧反应器污水时,循环流量可达进水流量的10~20倍,污水中高浓度和有害物质得到充分稀释,大大降低有害程度,从而提高了反应器的耐冲击负荷能力;当COD负荷较低时,沼气产量也低,从而形成较低的内循环流。因此,内循环实际为反应器起到了自动平衡COD冲击负荷的作用。c、避免了固形物沉积有一些污水中含有大量的悬浮物质,会在 UASB 等流速较慢的反应器内定制厌氧反应器制造商发生累积,将厌氧污泥逐渐置换,最终使厌氧反应器的运行效果恶化乃至失效。而在IC 反应器中,高的液体和气体上升流速,将悬浮物冲击出反应器。d、基建投资省和占地面积小由于IC反应器的容积负荷率比普通的UASB反应器要高3~4倍以上,所以IC 反应器的体积为普通UASB反应器的1/4~1/3 左右,而且有很大的高径比,占地面积特别省,可降低反应器的基建投资,非常使用于占地面积紧张的厂家采用。
-IC反应器是由四个不同的功能部分组合而成:即混合区、膨胀床部分、精处理区和回流部分。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,对原水进行有效的稀释和混合;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量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。N-IC监控系统也是厌氧反应器的重要环节,它对N-IC的进水量、回流量、温度、沼气产量等进行监控。N-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,使整个运行管理简单、操作方便。
一、三相分离器结构及工作原理 1、三相分离器的工艺流程 所有来油经游离水三项分离器分离再添加破乳剂进入换热器加热升温至70~75℃然后进入高效三相分离器进行分离,分离器压力控制在0.15~0.20Mpa,油液面控制在80~100cm、水液面控制在100~120cm,除油器进出口压差控制在0.2Mpa,处理合格后的原油含水率控制在2%左右经稳定塔闪蒸稳定后进入原油储罐,待含水小于0.8%后外输至管道。 2、三相分离器工作原理 各采油队来液由分离器进液管进入进液舱,容积增大,流速降低,缓冲降压,气体随压力的降低自然逸出上浮,在进液舱油、气、水靠比重差进行初步分离。分离后的水从底部通道进入沉降室。经过分离的液体经过波纹板时,由于接触面积增加,不锈钢波纹板又具有亲水憎油的特性,再进行油、气、水的分离。随后进入沉降室,靠油水比重差进行分离;通过加热使液体温度增加,增加油水分子碰撞机会,加大了油水比重差;小油滴和小水滴碰撞机会多聚结为大油滴和大水滴,加速油水分离速度;油上浮、水下沉实现油、水进一步分离;油、气和水通过出口管线排出。 2.1重力沉降分离 分离器正常工作时,液面要求控制在1/2~2/3之间。在分离器的下部分是油水分离区。经过一定的沉降时间,利用油和水的比重差实现分离。 2.2 离心分离 油井生产出来的油气混合物在井口剩余压力的作用下,从油气分离器进液管喷到碟形板上使液体和气体,在离心力的作用下气体向上,而液体(混合)比重大向下沉降在斜板上,向下流动时,还有一部分气体向气出口方向流去,当气体流到削泡器处,需改变气体的流动方向,气体比重小,在气体中还有一部分大于100微米的液珠与消泡器碰撞掉下沉降到液面上,同时液面上的油泡碰撞在削泡器,使气体向上流动,完成了离心的初步气液分离 2.3碰撞分离 当离心分离出来的气体进入分离器上面除雾器,气体被迫绕流,由于油雾的密度大,在气体流速加快时,雾状液体惯性力增大,不能完全的随气流改变方向,而除雾器网状厚度300mm截面孔隙只有0.3mm小孔道,雾滴随气流提高速度,获得惯性能量,气体在除雾器中不断的改变方向,反复改变速度,就连续造成雾滴与结构表面碰撞并吸附在除雾器网上。吸附在除雾器网上油雾逐渐累起来,由大变小,沿结构垂直面流下,从而完成了碰撞分离。
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。
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。