IC厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用和發(fā)展
發(fā)表時間:2016/8/22 來源:《低碳地產(chǎn)》2015年第11期 作者:岳廣磊 高旭
[導(dǎo)讀] IC厭氧反應(yīng)器擁有較大的上升流速、高效的泥水混合強度、突出的承載容積負(fù)荷能力、穩(wěn)定的出水等特性。 |
【摘 要】IC厭氧反應(yīng)器擁有較大的上升流速、高效的泥水混合強度、突出的承載容積負(fù)荷能力、穩(wěn)定的出水等特性,易于培養(yǎng)高活性的厭氧顆粒污泥,目前厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)在啤酒、制藥、化工等高濃度廢水行業(yè)已有應(yīng)用實例,但因反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泥水混合不理想,易出現(xiàn)短流現(xiàn)象,三相分離器的分離效果不佳,操作要求嚴(yán)格、反應(yīng)器啟動慢等缺陷使該反應(yīng)器的推廣受到限制。所以對IC厭氧反應(yīng)器的改良優(yōu)化和系統(tǒng)內(nèi)顆粒污泥的探究擁有重要的實際意義。本文結(jié)合某酒廠對IC厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用進行了研究。
【關(guān)鍵詞】IC厭氧反應(yīng)器;應(yīng)用;實例分析
一、厭氧反應(yīng)器發(fā)展歷程
最初的厭氧反應(yīng)器雛形來源于1896年英國出現(xiàn)的首座用于處理生活污水的厭氧消化池,其產(chǎn)生沼氣用于照明,并逐步被各個國家所采納。他們主要用于污泥和糞肥的消化,以及生活污水的處理,而一般容積負(fù)荷僅為4~5kgCOD/(m3?d)。隨后,荷蘭大學(xué)環(huán)境系Lettinga等在1974—1988年開發(fā)研制了上流式厭氧污泥床(UpflowAna-erobicSludgeBed,UASB)反應(yīng)器,通過將厭氧活性污泥中的反應(yīng)槽和沉淀槽相合并,進而建立一套簡化的系統(tǒng)反應(yīng)器。相比其他厭氧反應(yīng)器,其最大的優(yōu)勢就在于運行費用低廉、處理效率高、生物量高、耐沖擊負(fù)荷、適應(yīng)較廣范圍的pH值和溫度變化且操作簡單等,而被廣泛應(yīng)用。根據(jù)UASB反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同,可以分為常規(guī)型和內(nèi)循環(huán)型,后者主要通過增加出水內(nèi)循環(huán)裝置,綜合內(nèi)循環(huán)區(qū)、反應(yīng)區(qū)和氣液固三相分離區(qū)進而形成調(diào)節(jié)、厭氧反應(yīng)和三相分離為一體的厭氧反應(yīng)系統(tǒng),從而擴大其COD適應(yīng)范圍、縮短啟動周期、減少生物量損耗,進而獲得更好地處理效率。
但UASB反應(yīng)器在運行中容易出現(xiàn)短流、死角和堵塞等一些問題,同時為了進一步增強厭氧微生物與廢水的混合與接觸,提高負(fù)荷及處理效率,擴大適用范圍,在其基礎(chǔ)上又研究發(fā)明了第二、三反應(yīng)器,包括厭氧顆粒污泥膨脹床(ExpandedGranul-arSludgeBed,EGSB)、厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器InsideCycling,IC)、厭氧折板式反應(yīng)器(AnaerobicBaff-ledReactor,ABR)、厭氧序列式反應(yīng)器(AnaerobicSequencingBatchReactor,ASBR)、厭氧膜生物系統(tǒng)(AnaerobicMembraneBiosystem,AMBS)等。EGSB反應(yīng)器主要針對高濃度有機廢水處理過程中出現(xiàn)的水利條件、生物量缺少等問題,通過增加其高徑比,延長兩者接觸時間;同時增大空塔速率使得污泥能通過膨脹的形式充滿反應(yīng)器內(nèi)部,減少了未反應(yīng)區(qū)體積;另外通過外部增加出水回流,確保了生物量流失的減少。另一方面,由于外加動力形成回流,所以使得EGSB反應(yīng)器在運行時需要消耗更多的能量,費用增加,且出水水質(zhì)不穩(wěn)定。
IC反應(yīng)器最直觀的區(qū)別在于其分為2個反應(yīng)室并具有1個三相分離器。第1反應(yīng)室處于高負(fù)荷運行階段,大部分有機物在這里被降解而轉(zhuǎn)化為甲烷,它通過升流管被頂部的氣液分離器分離再被集氣罩收集,而污泥可以形成2個內(nèi)部循環(huán),從而在確保接觸充分的同時,也減少了污泥的流失。
二、案例分析
(一)新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器設(shè)計參數(shù)及運行參數(shù)
1、進水水量、水質(zhì)
某酒業(yè)有限公司主要采用高粱為原料的釀酒工藝,高濃度的有機廢水主要來自加工過程中的高濃度鍋底水,煮糧水與原老車間綜合廢水等。設(shè)計進水水量為400m3/d。設(shè)計進水水質(zhì):CODcr:13000mg/L,pH:4.5~5,溫度:30℃~37℃。
2、新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器
新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器采用一座直徑為5.2m,高度22.6m,有效高度為18.2m,鋼罐結(jié)構(gòu)形式,鋼罐外設(shè)保溫層減少因環(huán)境變化產(chǎn)生的溫差。
3、工藝參數(shù)控制范圍
厭氧微生物的主要影響因素主要有溫度、pH和進水負(fù)荷等。根據(jù)影響因素,選擇運行工藝參數(shù)的控制范圍為:溫度:30℃~37℃;pH:6~8;水力負(fù)荷:5~6m3/(m2?h)。工藝參數(shù)的主要控制手段為:進水溫度的控制利用蒸汽自動加熱和罐體保溫方式,進水pH的調(diào)節(jié)直接通過加藥實現(xiàn),水力負(fù)荷利用進水流量計和進水泵聯(lián)動控制。
(二)運行概況及結(jié)果分析
該新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器2014年6月啟動運行,2014年10月達到設(shè)計的水質(zhì)和水量,并保持穩(wěn)定運行。穩(wěn)定運行期間,經(jīng)過對進水容積負(fù)荷、進出水pH值、COD去除率等常規(guī)檢測參數(shù)進行記錄和分析,分析結(jié)果如下。
1、進/出水COD值與COD去除率的關(guān)系
新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的運行效果最直觀的方法是通過進水COD值、出水COD值和COD去除率來判斷。本項目在穩(wěn)定運行過程中進水COD值變化區(qū)間為9100~18600mg/L,最大值比最小值大將近一倍,變化幅度大,主要是受酒廠排放廢水的影響;進水COD值在11300~18000mg/L期間,去除率大于85%,最高可達92%;在得到的數(shù)據(jù)中,進水COD值的增加有利于COD的去除。由于新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器內(nèi)是通過氣水混合進行攪拌,當(dāng)進水COD值較低時,攪拌無法滿足全混流狀態(tài),影響COD值的去除,但若攪拌過大,新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的泥就易跟水一起溢出。出水COD值變化區(qū)間范圍為1150~2150mg/L,最大值比最小值大將近一倍,變化幅度大,對后續(xù)生化系統(tǒng)還是會造成一定的沖擊;出水COD值變化的曲線與去除率相反,但與進水COD值的變化相關(guān)性不大。
2、進水容積負(fù)荷與COD去除率的關(guān)系
進水水質(zhì)的變化,引起進水容積負(fù)荷的變化,通過分析,容積負(fù)荷在9.4~19.2kgCOD/(m3?d)之間,COD去除率在0.78~0.92之間,COD去除率大于85%的幾率為93%,說明該內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器抗負(fù)荷變化能力強;當(dāng)進水容積負(fù)荷低于19.17kgCOD/(m3?d)時,根據(jù)容積負(fù)荷曲線的變化趨勢與COD去除率曲線的變化相近,當(dāng)進水負(fù)荷在不小于12kg-COD/(m3?d)時,COD去除率大于85%,去除效果穩(wěn)定。
3、進水pH值與出水pH值的關(guān)系
pH值是作為反映新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器微生物水解、酸化和甲烷化階段的參數(shù),在穩(wěn)定運行期間,也作為工程中新型內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器微生物是否穩(wěn)定的簡便判斷方法,盡管相對VFA、ALK等參數(shù)來說具有延遲性,但就其方便性在厭氧處理工程實際運行過程中被廣泛的應(yīng)用。該酒廠進水pH值經(jīng)加藥調(diào)節(jié)后變化區(qū)間在5.9~6.5之間,變化幅度為0.6,基本穩(wěn)定在7.5~7.8之間,變化幅度為0.3,相對于進水pH值變化,出水pH值變化幅度較小、穩(wěn)定;從曲線上來看,進水pH值的變化會引起出水pH值的變化,但變化時間相對延后1天左右。
三、厭氧反應(yīng)器展望
根據(jù)特定污水參數(shù),選擇合適的反應(yīng)器及合理的物理參數(shù)均是高效率的基礎(chǔ)。而其中厭氧污泥的選擇,其中顆粒厭氧污泥具有較低的污泥體積指數(shù),從而具有更高的污泥停留時間,且能為微生物的生長繁殖提供更大的表面積,從而適應(yīng)更高的有機負(fù)荷。另一方面,通過多種反應(yīng)器聯(lián)用及在線監(jiān)測有利于對復(fù)雜廢水厭氧處理的快速啟動和高效處理。
參考文獻:
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