废水厌氧生物处理技术已取得了很大的进展,已开发了很多种类的厌氧反应器,达到近10种,下面结合我公司实际,介绍UASB和IC反应器。
1、上流式厌氧污泥床反应器(简称UASB)
UASB反应器由三个功能区构成,即底部的布水区,中部的反应区,顶部的分离流出区,其中反应区为UASB反应器的工作主体。废水进入UASB反应器,布水区的功能是将待处理的废水均匀地分布在反应取得横断面上,反应区则包括污泥床区和悬浮区,污泥床区位于反应器的最底部,其悬浮物质量浓度可高达60—80g/L,具有良好的沉降性能和凝聚性能。废水进入反应器首先与该部分污泥混合,废水中有的有机物被污泥中的微生物分解沼气,由于甲烷不溶于水,形成微小气泡不断上升,在上升过程中相互碰撞结合成交大的气泡,在这种气泡的碰撞、结合上升的搅拌作用下,使污泥床以上的污泥呈松散悬浮状态,并与废水充分混合接触,废水中的大部分有机物在这个区域被分解转化,此区域被简称为反应区。
反应器的上部设有固、液、气三相分离器,含有大量气泡的混合液,不断上升,到达三相分离器下部,首先将气体进行分离,被分离出来的气体进入气室,并由管道引出,固液混合液进入分离器,失去气泡搅动作用的污泥发生絮凝,颗粒逐渐增大,并在重力作用下沉淀至底部反应区,保持反应器内足够的生物量以去除废水中的有机物,分理出污泥的处理水进入澄清区,混合液中的污泥得到进一步分离,澄清水经溢流堰排出,在这个区域内发生泥、水、气的分离,得到澄清的处理水和高热值的沼气,因此将此区称为分离区。三相分离器是UASB的核心,但布水器的作用不容小视,布水均匀不形成死角能使污水与底部污泥充分混合,有效利用池容,布水方式等阻力布水、大阻力布水、逐点脉冲布水和堰式布水四种,我公司的厌氧装置均采用等阻力布水。
2、IC反应器:
IC反应器与以UASB为代表的第2代厌氧反应器相比,在容积负荷、电耗、工程造价、占地面积等诸多方面,具有绝对的优势,是对现代高效厌氧反应器的一种突破,有着重大的理论意义和实用价值,进一步研究和开发IC反应器,推广其应用范围已成为当前废水厌氧处理的重点内容之一。
2.1 IC反应器的基本构造
IC反应器可以看作是由2个UASB反应器叠加串联构成,高径比一般为4一8,高度可达16一25m。由5部分组成:混合区、第1反应区、第2反应区、内循环系统和出水区。其中内循环系统是IC反应器的核心部分,由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和污泥回流管组成。参见图1。
2.2进液和混合布水系统
废水通过布水系统泵入反应器内,进入布水器的废水与从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,由此产生对进液的稀释和均质作用。为了进水能够均匀的进入IC反应器的流化床反应室,布水系统采用了一个特别的结构设计。
2.3流化床反应室
在此部分,废水和颗粒污泥混合物在进水与循环水的共同推动下,迅速进人流化床室。废水和污泥之间产生强烈而有效的接触。这导致很高的污染物向生物物质(即颗粒污泥)的传质速率。在流化床反应室内,废水中的绝大部分可生物降解的污染物被转化为生物气。这些生物气在被称为一级沉降的下部三相分离器处收集并导入气体提升器,通过这个提升装置部分泥水混合物被传送到反应器最上部的气液分离器,气体分离后从反应器导出。
2.4内循环系统
在气体提升器中,气提原理使气、水、污泥混合物快速上升,气体在反应器顶部分离之后,剩余的泥水混合物经过一个同心的管道向下流入反应器底部,由此在反应器内形成循环流。气体动力来自于上升的和返回的泥水混合物中气体含量的巨大差别,因此,这个泥水混合物的内循环不需要任何外加动力。有意思的是,这个循环流的流量随着进液中COD的量的增大而自然增大,因此反应器具有自我调节的作用,原因是在高负荷条件下,产生更多的气体,从而也产生更多的循环水量,导致更大程度的进水的稀释。这对厂稳定的运行意义重大。
2.5深度净化室
经过一级沉降之后,上升水流的主体部分继续向上流入深度净化室,废水中残存的生物可降解的COD被进一步降解,因此这个部分等于一个有效的后处理过程。产生的气体在称为二级沉降的上部三相分离器中收集并导出反应器,由千在深度净化室内的污泥负荷较低、相对长的水力保留时间和接近于推流的流动状态,废水在此得到有效处理并避免了污泥的流失。废水中的可生物降解COD几乎得到完全的去除。由于大量的COD已在流化床反应室中去除,深度净化室的产气量很小,不足以产生很大的流体湍动,加之,内循环流动不通过深度净化室,因此流体的上流速度很小。这两个原因使生物污泥能很好地保留在反应器内,即使反应器负荷数倍于UASB时也如此。由于深度净化室的污泥浓度通常较低,有相当大的今间允许流化床部分的污泥膨胀进人其中,这就防止了高峰负荷时污泥的流失。
2.6工作流程
废水首先通过布水系统进人IC反应器底部的混合区,并与来自泥水下降管的内循环泥水混合液充分混合后进人颗粒污泥床进行COD的生化降解,此处的COD容积负荷很高,大部分进水COD在此处被降解.产生大量沼气沼气由一级三相分离器收集。由于沼气产生气提作用,使得沼气、污泥和水的混合物沿沼气提升管上升至反应器顶部的气液分离器,沼气在该处与泥水分离并被导出处理系统。泥水混合物则沿泥水下降管进人反应器底部的混合区.并与进水充分混合后进人污泥膨胀床区,形成内循环,内循环流量可达进水流量的0.5一5倍经膨胀床处理后的废水除一部分参与内循环外,其余污水通过一级三相分离器后,进人精处理区的颗粒污泥床区,进行剩余COD降解与产沼气过程,提高和保证了出水水质。由于大部分COD已被降解,所以精处理区的COD负荷较低,产气量也较少。精处理区产生的沼气由二级三相分离器收集,通过集气管进人气液分离器并被导出处理系统。经过精处理区处理后的废水经二级三相分离器作用后,上清液经出水区排走,颗粒污泥则返回精处理区污泥床。IC的内循环技术巧妙地利用污泥颗粒化、污泥回流和分级处理,大幅度提高了COD容积负荷,实现了泥水间的良好接触,强化了传质效果。
第三节好氧生物处理技术
好氧生物处理技术近年来发展很快,有氧化塘生物处理,周期循环活性污泥法,生物接触氧化等多种处理方法。下面只对生物接触氧化法做一介绍。
2.2.1生物接触氧化法的特点
1、具有较高的处理效率。一方面具有活性污泥法和生物膜法的特点,另一方面,单位体积生物量比活性污泥多,因而有机负荷较高,接触停留时间短,处理效率高,有利于缩小处理构筑物容积。
2、污泥不需回流,不会发生污泥膨胀,运行管理简便。
3、耐冲击负荷能力强。这种方法由于在填料上生长着大量生物膜,对负荷的变化适应性强。
2.2.2生物接触氧化法的设计
1、生物接触氧化法的处理流程选择:生物接触氧化法有多种处理流程,应根据废水类型、处理程度、管理水平、基建投资和地方条件等因素来确定。在工业废水处理中,为了适应在不同负荷下的微生物生长,提高总的处理效率,多采用推流式或多格的一段法,这样在高负荷和低负荷各格的填料密度和曝气强度等不一定相同,使装置的设计更合理。
2、填料的选择:它不仅关系到自理效果,而且影响着建设投资。填料的比表面积、生物附着性、是否易于堵塞无疑是重要条件,而且经济性也是重要因素。
3、接触停留时间的确定:接触停留时间越长,处理效果越好,但需池容积和填料多,停留时间应根据水质、处理程度要求、填料的种类来确定。
4、气水化的确定:确定气水比时应留有余地。处理BOD浓度较高的工业废水时,一方面由于BOD负荷高,生物膜数量多,耗氧速率高;另一方面由于进水不均匀,有机负荷变化大,以及鼓风机使用年限和电力供应等因素的影响,气水比应适当留有余地,增加运行上的灵活性。
好氧污泥指标
1.色、嗅
运行正常的活性污泥一般呈黄褐色,
2.气泡量、色泽、粘度
在污泥负荷适当,污泥活性良好时,池内泡沫量较少,且均匀分散在曝气池表面,泡沫外观呈新鲜的乳白色。用手粘一些气泡,检查是否容易破碎,如果不易破碎,说明负荷过高,有机物分解不完全,这时需要加大曝气量或降低进水水量以减轻处理负荷。
3.污泥沉降比SV30
污泥沉降比SV30是评定活性污泥数量和质量的重要指标。SV30越小,污泥沉降性越好。理论数据为,SV30应在15%~30%之间。对同一类污泥,浓度越高,SV30值也越大。
4.污泥体积指数SVI
SVI反映了活性污泥的松散程度,是判断污泥沉降浓缩性能的一个常用参数。正常的活性污泥沉降良好,含水率在99%左右。一般
80 5.VSS/SS值