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IC厌氧反应器

IC厌氧反应器的小型机器

IC厌氧反应器小型设备

IC厌氧反应器大型设备

IC厌氧反应器大型设备


一、概述
厌氧生物反应器是一种利用厌氧微生物处理污水中有机污染物的主要设备之一。其特点是处理费用低(无需鼓风曝气)、可处理高浓度有机污染物污水、可回收利用沼气、设备占地面积小(容积负荷高、设备高度高)等。随着研究的深入,厌氧生物反应器在处理高难度有机废水方面的特殊效果也引起了高度观注。
目前世界上应用最多的厌氧生物反应器是UASB厌氧生物反应器。这种反应器被称为第二代厌氧生物反应器。其特点是技术成熟、制造简便。随着流化反应理论的运用,以相对稳定的厌氧生物床为特点的UASB反应器显示出反应效率低的劣势。而主流第三代反应器如EGSB、IC等厌氧生物反应器运用流化反应理论,将厌氧生物反应器的应用领域和反应效率都大大推进一步,市场占有率也逐年提升。
CASB(专利号ZL 200720037207.1)也是一种在UASB基础上发展起来的新型高效厌氧生物反应器,且同时也是对EGSB、IC等第三代厌氧生物反应器的改进。从外形上看,CASB、EGSB、IC等都较UASB高大,因此在相同的容积下,CASB、EGSB、IC等都较UASB占地面积小;但EGSB一般拥有一个巨大的“脑壳”,这个“脑壳”的作用是用来进行气、固、液三相分离,如果这个“脑壳”不够大则气、固、液三相分离的效果就达不到,这种情况给EGSB的建造带来很大的负担;EGSB还拥有一个外回流系统,依靠此系统,反应器内的厌氧生物得以流化,但也增加了大量的动力消耗;IC不需要巨大的“脑壳”,也不需要外回流系统,但需要更高的“个头”,这个高出的“个头”的作用除提供气、固、液三相分离外,更主要的作用是实现依靠反应器自身产生的沼气进行反应器内回流,但这个高出的“个头”却不参与厌氧生物流化反应,因此消耗了部分反应器有效容积。CASB采用了特殊的内部构造,使其不需要巨大的“脑壳”,不需要外回流系统,也不需要额外高出的“个头”,却能获得更好的流化效果,适用领域更为广阔。
因此我公司拟采用CASB反应器对该污水进行处理。
二、CASB工作原理
如图1所示,CASB厌氧生物反应器中A区是主反应区,进水与反应器中的厌氧生物菌在该区充分混合并反应,是反应器的主要产沼气区。在A区,厌氧生物菌和进水混合物随沼气向上移动,水质逐渐被净化,到达B区时,进水中有机物已经大部分得到降解,产气量明显降低。在B区,A区所产沼气被分离出来由沼气管排出,厌氧生物菌和水流夹带着少量的沼气进入C区。C区是副反应区,在C区,水中有机物进一步被厌氧生物菌降解,有少量产气,比重较大的厌氧生物菌直接落入A区,比重较小的厌氧生物菌附着着少量沼气随出水到达三相分离器。在经过三相分离器时,沼气被分离出来通过沼气管排出,比重较大的厌氧生物菌重新回到C区,比重较小的厌氧生物菌则随出水到达D区。在D区,比重较大的厌氧生物菌会形成一个不稳定的厌氧床继续降解有机物,比重较小的厌氧生物菌则随出水排出反应器。
CASB厌氧生物反应器中A区是主反应区,进水与反应器中的厌氧生物菌在该区充分混合并反应,是反应器的主要产沼气区。在A区,厌氧生物菌和进水混合物随沼气向上移动,水质逐渐被净化,到达B区时,进水中有机物已经大部分得到降解,产气量明显降低。在B区,A区所产沼气被分离出来由沼气管排出,厌氧生物菌和水流夹带着少量的沼气进入C区。C区是副反应区,在C区,水中有机物进一步被厌氧生物菌降解,有少量产气,比重较大的厌氧生物菌直接落入A区,比重较小的厌氧生物菌附着着少量沼气随出水到达三相分离器。在经过三相分离器时,沼气被分离出来通过沼气管排出,比重较大的厌氧生物菌重新回到C区,比重较小的厌氧生物菌则随出水到达D区。在D区,比重较大的厌氧生物菌会形成一个不稳定的厌氧床继续降解有机物,比重较小的厌氧生物菌则随出水排出反应器。
如图1所示,A区与B区、B区与C区、C区与A区之间分别有一竖向通道,三个通道中,A区与B区通道内的沼气含量远远高于其余两通道,从而A区与B通道区内的混合液比重也远远小于其余两通道,由此使A区与C区之间产生了压力差,C区压力大于A区,因此C区的厌氧生物菌和水就重新回到A区,从而产生了由A区到B区、B区到C区、C区再回到A区的内循环。
内循环增大了A区的上升流速,使A区的有机物与厌氧生物菌接触面积增大,加快了水质净化速率;内循环稀释了进水浓度,减小了反应器内有机酸浓度梯度,改善了厌氧生物菌的生存环境,提高了厌氧生物菌的降解速率。由于CASB构造巧妙,其内循环量可数倍于现有厌氧反应器,同时出水水质高且稳定,不需要多级设置即可一次达到设计厌氧出水要求,处理效率因此可高于现有厌氧生物反应器一倍以上,投资可减少50%以上。

厌氧反应工作原理系统图


了解了IC厌氧反应器的概述和工作原理,接下来我们再了解下IC厌氧反应器的调试
厌氧工艺处理设备主要是IC厌氧反应器,其主要的控制参数有以下内容:
PH值:反应器进水PH值要求控制在6.5~8.0之间,过低或过高的PH值都会对工艺造成巨大的影响,其影响主要体现在对厌氧菌(主要是产甲烷菌)的方面,包括:①影响菌体及酶系统的生理功能和活性;②影响环境的氧化还原电位③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的活性就会大大的降低。
温度:反应器进水温度要求控制在35.5~37.5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。温度高于40℃时,处理效率会急剧下降;最好也不要低于35℃,温度过低,处理效率也会下降很多。
预酸化度:废水进入厌氧反应器之前要保持足够的预酸化度,一般在30%~50%之间,最好是在40%左右。预酸化度高的情况下,VFA高,进水PH值会降低,为调解PH值,会增高污水处理的运行费用,同时还会影响污泥的颗粒化。
有毒物质:对厌氧颗粒污泥有抑制性作用的有毒物质主要是H2S和亚硫酸盐。H2S的允许浓度为小于150㎎/L,否则可能会使大部分产甲烷菌降低50%的活性;亚硫酸盐的允许浓度是小于150ppm,否则将会导致一半的产甲烷菌失去活性,所以一定要严格控制这两样有毒物质的含量,对其进行定期的检测。
容积负荷率:厌氧反应器具有很高的容积负荷率,操作手册上为16~24㎏COD /m3/d,而一些学者认为其容积负荷率还可以更高可达30~40㎏COD /m3/d,但是这个数值的短期内变化幅度最好不要过大,就是说要让厌氧菌有一定的适应时间,逐步增加或降低负荷。如果条件可以,尽量使其负荷率在一个范围之间,趋于稳定的状态。
上升流速:IC反应器的上升流速一般在4~10m/h,当污水的进水COD值浓度较低时,需要提高流量来增加COD的负荷率,较高的上升流速会有助于颗粒污泥与有机物之间的传质过程,避免了混合不均匀对设备的影响。
污泥菌种的成分: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,污泥中有机物的成分占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。
除了以上这些因素外,IC反应器的运行控制条件还有很多,如进水COD浓度,污泥颗粒化程度等等,工艺正常运行,每个工艺条件都是不可缺少的,因为各个条件之间是环环相扣的的关系,一个参数出了问题,所有的问题就都会显现出来。为了避免问题的出现,就应该及时监测、化验、分析,发现异常现象,立即采取措施进行处理,防止更多问题的出现。
污水经过厌氧反应器处理后,会进入好氧段进行氧化处理。好氧段分为两个部分,即兼氧池和曝气池,兼氧池作为厌氧段与好氧段过度过成,主要用于处理N、P等富营养化物质,根据硝化和反硝化作用去处富营养化物质;曝气池是利用好氧菌去处余下的有机物质,利用氧化作用把有机物转化为自身组成物质和二氧化碳。好氧阶段污泥净化过成一般包括絮凝吸附、生物代谢、泥水分离等几个部分,其主要控制参数有如下几个方面:
1.营养物质
污水中各种营养物质的量及比例营养卫生物的生长、繁殖,从而影响好氧阶段的处理效果。主要的营养物质包括:C、N、P、Ca、H、Mg等,次要营养物之包括:Zn、Na、Cl、Cu等,一般来说,废水中所含有的营养物质均能达到细菌所需要的营养物质的要求,满足微生物的新陈代谢作用。
2.溶解氧
溶解氧是影响好氧处理运行系统重要的影响因素。溶解氧不足时,氧在水与微生物之间的传递速率会下降,会使好氧微生物活性受到影响,新陈代谢能力减弱,从而使有机物氧化过程不能彻底进行,出水有机物浓度变高,处理效果降低,同时其浓度降低时,厌氧微生物会大量繁殖,好氧微生物受到抑制会大量死亡。浓度过高也不可以,一般来说容易出现污泥膨胀现象。一般来说溶解氧浓度应该不低于2.0。
3.温度
温度对好氧阶段的影响是多方面的,温度的改变,参与净化的生物种属于活性以及生化反应的速率都会随之变化。温度通过两种方式来影响生化反应:一方面是影响酶的反应速率,另一方面是影响基质向细菌的扩散速率。好氧处理中大多数作用菌属于中温菌,而浓度在20~35℃范围内生长良好。在这个范围内,其处理有机物的活性随温度提高而增高,直至温度上升至使其酶的活性消失为止。
4.污泥微生物浓度MLVSS
好氧阶段污泥浓度MLSS设计为5g/L,一般来说MLVSS/ MLSS值为0.75左右,也就是说微生物浓度MLVSS应该为3.75g/L左右,污泥中微生物浓度的高低会影响污泥的絮凝性和沉降性。我公司污水站现在的污泥浓度基本在要求之内,但是微生物浓度还有些低,MLVSS/ MLSS比值在0.5左右,也就是说污泥结构组成不好,所以会经常出现死泥,漂泥等现象。
5.污泥有机负荷N:如果条件允许的话,污水站一般采用的都是低负荷处理
(〈0.3KgBOD5/KgTSS.d〉,高负荷处理会增加污水的处理费用,不如厌氧处理经济,效果也不是很好,影响出水水质。由于公司现在还不能进行BOD分析化验,暂时污泥COD负荷和容积COD负荷来监测耗氧阶段的运行。
6.微生物停留时间MCRT
微生物停留时间MCRT即泥龄,为池内的污泥量与每日排放污泥量的比值。微生物的停留时间一般维持在5~8d为宜,污泥量少,会使负荷变大,进而减少对废水中有机物处理的量,污泥龄过高,污泥老化严重,会影响后续设施的处理难度,使沉淀池的内的沉降困难,出水水质变差。
7.水力负荷
水力负荷是一个不易控制的因素,它取决厌氧阶段的来水量,厌氧阶段正常运行时,水力负荷比较高,当厌氧阶段出现问题后,水力负荷又会迅速下降。水力负荷的影响表现在污水在好氧池内的停留时间及二沉池的沉降效果,如何使污水的流量趋于一个稳定值是以后应该考虑的问题。
8.污泥容积指数SVI
污泥容积指数是对污泥沉降性能和污泥絮凝性能等指标的评价。作为污泥沉降性能和污泥絮凝性能的硬性评价,其值可以由污泥30分钟沉降比/污泥浓度来计算。其范围一般在50~150之间,SVI小于50,表明污泥活性低,SVI大于150,表明污泥有可能发生膨胀。

IC厌氧反应器调试图

IC厌氧反应器调试图


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