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UASB反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過(guò)程與其他厭氧生物處理工藝一樣,包括水解,酸化,產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過(guò)不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過(guò)程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等無(wú)機(jī)物
在厭氧消化反應(yīng)過(guò)程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要有以下幾種:
水解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌,它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種有機(jī)酸,乙醇,糖類,氫和二氧化碳;
乙酸化細(xì)菌,它們將步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳;
產(chǎn)甲烷菌,它們將簡(jiǎn)單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 [1] 。
UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥,具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物,把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出,微小氣泡在上升過(guò)程中,不斷合并,逐漸形成較大的氣泡,在污泥床上部由于沼氣的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器,沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí),折向反射板的四周,然后穿過(guò)水層進(jìn)入氣室,集中在氣室沼氣,用導(dǎo)管導(dǎo)出,固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū),污水中的污泥發(fā)生絮凝,顆粒逐漸增大,并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi),使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥,與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
厭氧生物處理反應(yīng)器是高濃度有機(jī)廢水處理的有效工藝,升流式厭氧污泥床(UASB)是厭氧生物處理反應(yīng)器一種,UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed,簡(jiǎn)稱UASB)由于具有厭氧過(guò)濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對(duì)簡(jiǎn)單,造價(jià)相對(duì)較低,技術(shù)成熟,受到污水處理業(yè)界的重視,得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。
這些顆粒活性污泥完成了有機(jī)物的處理。顆粒污泥的粒徑一般為0.5-3mm,污泥濃度可高達(dá)20-60g/m3,使設(shè)備到達(dá)較高的處理效率,對(duì)有機(jī)廢水的COD溶解負(fù)荷可高達(dá)10-25kg/m3·d。厭氧反應(yīng)器各組成部分應(yīng)采納相應(yīng)的防腐措施,避免揮發(fā)性脂肪酸、等對(duì)設(shè)備內(nèi)部有強(qiáng)烈腐蝕作用的厭氧反響中間產(chǎn)品的腐蝕,以到達(dá)延長(zhǎng)反響器使用壽命的意圖。容積負(fù)荷應(yīng)適當(dāng):中等容積負(fù)荷是厭氧反應(yīng)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素之一,過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響其處理效果。厭氧塔中的漂浮物應(yīng)及時(shí)整理:處理一些高濃度有機(jī)污水時(shí),易發(fā)生泡沫和污泥漂浮現(xiàn)象。長(zhǎng)期以來(lái),它會(huì)在厭氧反響器中積累,構(gòu)成一層厚厚的浮渣。
在IC厭氧罐發(fā)動(dòng)初期,利用較小的水力負(fù)荷(0.05-0.1m3/m2h)使絮凝污泥相互粘結(jié)、集團(tuán)化成長(zhǎng),有利于構(gòu)成顆粒污泥的初生體。呈現(xiàn)一定量的污泥后,水力負(fù)荷添加到0.25m3/m2h以上,構(gòu)成顆粒污泥層。水力負(fù)荷過(guò)早,很多絮凝污泥過(guò)早篩選污泥負(fù)荷增大,影響ic反應(yīng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。
(1)進(jìn)液和混合-布水體系進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器的廢水與從IC厭氧反應(yīng)器上部回來(lái)的循環(huán)水、厭氧反應(yīng)器底部的污泥有效地混合,對(duì)進(jìn)水進(jìn)行了充分的稀釋和均質(zhì),能夠大幅進(jìn)步厭氧反應(yīng)器的抗沖擊才能。為了保證布水均勻,進(jìn)步去除率,布水體系采用了規(guī)劃的罩子形狀,這種規(guī)劃還能夠防止布水體系阻塞、板結(jié)。
(2)流化床反響室廢水和顆粒污泥在進(jìn)水與循環(huán)水的一起推進(jìn)下,迅速進(jìn)入流化床反響室。通過(guò)較高的上升流速,使廢水和污泥之間發(fā)作強(qiáng)烈的觸摸,大幅進(jìn)步污染物向顆粒污泥的傳質(zhì)速率,進(jìn)步降解速度,使得厭氧厭氧反應(yīng)器具有較高的處理才能。
(3)內(nèi)循環(huán)體系在流化床反響室和深度凈化反響室中,厭氧產(chǎn)生的沼氣經(jīng)三相分離器搜集后進(jìn)入上升管,一起,氣提原理使氣、水、污泥混合物經(jīng)上升管快速上升,在厭氧反應(yīng)器頂部經(jīng)氣液分離器分離,剩下的泥水混合物經(jīng)過(guò)下降管向入?yún)捬醴磻?yīng)器底部,由此在厭氧反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)成循環(huán)流。
氣提的動(dòng)力于上升管和下降管中氣體含量的距離,因此,這個(gè)泥水混合物的內(nèi)循環(huán)不需要任何外加動(dòng)力。(4)深度凈化室廢水經(jīng)過(guò)流化床反響室后進(jìn)入深度凈化室,廢水中殘存的可厭氧降解的COD被進(jìn)一步降解,相當(dāng)于增加了一個(gè)強(qiáng)化的厭氧深度處理過(guò)程,在這里,廢水中的可厭氧降解COD幾乎得到的去除。
溶氣氣浮機(jī)氣浮時(shí)向水中曝氣,對(duì)去除水中的表面活性劑及臭味有明顯的效果,同時(shí)由于曝氣增加了水中的溶解氧,為后續(xù)處理提供了有利條件。有效減輕污水處理工藝中生化單元的負(fù)荷,對(duì)提高COD、BOD的去除率有舉足輕重的作用。
對(duì)低溫、低濁、含藻類多的水源,采用氣浮法可取得很好的效果。
污水中的污染物分為溶解性有機(jī)物和非溶解性物質(zhì)(即SS),溶解性有機(jī)物在一定條件下,可以轉(zhuǎn)化為非溶液解性物質(zhì),污水處理的方法之一就是加入混凝劑和絮凝劑使大部分溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)達(dá)化為非溶解性物質(zhì),再將全部或大部分非溶液解性物質(zhì)(即SS)去除以達(dá)到凈化污水的目的,而去除SS的主要方法就是利用氣浮的方法。
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內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器為荷蘭帕克公司的專利產(chǎn)品,目前帕克公司在全球有300多臺(tái)IC反應(yīng)器得以應(yīng)用。相對(duì)于UASB只在頂部有一級(jí)三相分離器,IC內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器具有兩級(jí)三相分離器。IC反應(yīng)器實(shí)際上由兩級(jí)UASB構(gòu)成,底部UASB負(fù)荷高,頂部負(fù)荷低。因?yàn)樵谝患?jí)分離時(shí)收集了大量沼氣,其對(duì)廢水的擾動(dòng)減少,使得在二級(jí)三相分離中得到更好的氣、水、泥分離效果。二級(jí)分離的lC反應(yīng)器確保了的污泥停留時(shí)間,這樣對(duì)于處理一些化工廢水是很有利的,因?yàn)檫@些廢水厭氧污泥產(chǎn)量很小。IC反應(yīng)器具有一個(gè)自調(diào)節(jié)的氣提內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu),循環(huán)廢水與原水混合將稀釋進(jìn)水濃度。內(nèi)循環(huán)作用所帶來(lái)的能量使得泥水在底部混合更加充分,從而污泥活性也得到增加。IC內(nèi)循環(huán)所行成的廢水內(nèi)部稀釋可以減少生產(chǎn)所帶來(lái)的負(fù)荷波動(dòng)。IC反應(yīng)器的容積負(fù)荷(15-30kgCOD/m3)為UASB(7-15kgCOD/m3)的兩倍。
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