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上流式厭氧污泥床反應器(UASB反應器)是荷蘭學者Lettinga等人在20世紀70年代初開發(fā)的。當時她們在研究上流式厭氧濾池處理土豆加工和甲醇廢水時注意到大部分的凈化作用和積累得大部分厭氧微生物均在濾池的下部,于是便在濾池底部設置了一個不裝填料的空間來積累更多的厭氧微生物量,后來干脆取消了池內(nèi)的全部填料,并在池頂設置了一個氣、固、液三相分離器,一種結(jié)構(gòu)簡單、處理效能很高的新型厭氧反應器便誕生了。由于這種反應器結(jié)構(gòu)簡單、不用填料、沒有懸浮物堵塞等問題,因此一出現(xiàn)便立即引起了廣大廢水處理工作者的極大興趣,并被廣泛應用于工業(yè)廢水和生活污水的處理中。
UASB反應器在處理各種有機廢水時,反應器內(nèi)一般情況下均能形成厭氧顆粒污泥,而厭氧顆粒污泥不僅具有良好的沉降性能,而且具有較高的產(chǎn)甲烷活性。由于UASB反應器設置有三相分離器,使得反應器內(nèi)污泥不易流失,所以反應器內(nèi)能維持很高的污泥濃度,平均濃度可達80gSS/L左右。同時,反應器的SRT(污泥停留時間)很大,HRT(水力停留時間)很小,這使反應器有很高的容積負荷率和運行穩(wěn)定性。
根據(jù)厭氧生物降解的四階段理論,可以看出厭氧消化的第三階段(產(chǎn)階段)為限速階段。廢水中的有機酸很容易被菌直接利用轉(zhuǎn)化為沼氣(CH4,CO2和H2O),從而使廢水中的有機酸得以去除,廢水pH上升,故對廢水在正常運轉(zhuǎn)情況下不必投加堿中和厭氧反應器進水pH值。厭氧消化可分為高溫厭氧消化(55C)、中溫(35C)和常溫厭氧消化,高溫厭氧消化效率高;中溫厭氧消化效果更安穩(wěn),其容積負荷均在5~20KgCOD/(m3.d);而常溫厭氧消化效果較低。考慮到當?shù)氐臍庀髼l件和水量水質(zhì)特征,本規(guī)劃中選用中溫厭氧發(fā)酵工藝。厭氧生物處理進程與好氧生物處理相比較,厭氧生物處理的首要特征是:能量需求大大下降,還可發(fā)生能量。這是由于厭氧生物處理不要求供應氧氣,相反卻能生產(chǎn)出含有的50~70%(CH4)的沼氣,含有較高的熱值(約為21000~25000kJ/m3),可以用作動力。
厭氧塔正常運轉(zhuǎn)需要哪些前提條件:適合的pH值:為了使厭氧反響順利進行,厭氧反應器內(nèi)的pH值有必要在6.5到8.2之間。慣例養(yǎng)分足夠:厭氧反應器內(nèi)氮濃度有必要在40~70mgL范圍內(nèi)才能滿意需要,同時堅持低濃度的磷和硫化物才能滿意需要。甲灣對硫化物和磷有的需求,有必要保證其在厭氧反應器中的含量。有時需要在進水中加入磷肥和鹽。必需微量專性養(yǎng)分素:對家灣有效果的專性養(yǎng)分素有鐵、鈷、鎳、鋅、錳、鉬、銅,甚至硒、硼。生物處理工藝。適合溫度:厭氧反響一般在30-37℃的介質(zhì)溫度下進行。適應性的能力:厭氧微生物對有物質(zhì)的適應有必要完結(jié)。充分的代謝時間:保證厭氧生物處理的水力停留時間HRT和固體停留時間SRT。適量碳源:進水中的有機物有必要滿意生物合成所需的碳源。
反應區(qū)表面水力負荷主要影響三相分離器的固液和固氣分離效果,水力負荷太大時,懸浮物沉降不好,會造成污泥流失,嚴重時會破壞污泥床的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,為保證良好的分離效果,表面水力負荷不宜大于0.5m3/(m2·h)~1.0m3/(m2·h)。反應器出水回流主要考慮化工污水中某些污染物濃度太高時會對厭氧微生物產(chǎn)生毒性和抑制作用,回流對降低毒性影響有利,但設計時應考慮回流可能引起的反應器內(nèi)部工況變化,例如表面水力負荷等。
反應區(qū)配水系統(tǒng)除保證單位面積進水基本相同外,還兼有攪拌功能,使進水與污泥充分接觸混合、反應。反應器的進水方式可為連續(xù)式,為增大配水系統(tǒng)出水口流速,也可以脈沖間歇進水,對高濃度有機污水,由于水力負荷低,采用脈沖進水是一種較好的方法。配水系統(tǒng)的形式有多管多點式,樹枝管式和穿孔管式,國內(nèi)常采用穿孔管配水系統(tǒng),孔口直徑一般為15mm~25mm,孔口流速不宜小于2m/s,配水管中心距和出水孔距一般為1m~2m,出水點服務面積2m2~5m2,多孔管配水系統(tǒng)可兼作反應器放空管和池底排泥使用。各種配水系統(tǒng)均應考慮反沖洗或清堵措施。
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