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【實用技術】升流式厭氧污泥床反響器(UASB )的工作原理、特征及啟動注意事項

文章出處:未知發表時間:2021-11-12 15:06:55



 

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圖片37 

 

升流式厭氧污泥床(UASB)是第二代廢水厭氧生物處置反響器中典型的一種。由于在UASB反響器中能構成產甲烷活性高、沉降性能良好的顆粒污泥,因此UASB反響用具有很高的有機負荷,近10年來得到了最普遍的應用,目前約占全世界正在運轉的厭氧反響器中總數的70%

 

1. UASB反響器的工作原理

 

圖片36 

UASB反響器的構造如圖2所示,其主體可分為兩個區域,即反響區和氣、液、固三相別離區。在反響區下部是大量具有良好沉降性能與生物活性的厭氧顆粒污泥所構成的污泥床,在污泥床上部是濃度較低的懸浮污泥層。當反響器運轉時,待處置的廢水以一定流速(普通為0.5l.5m/h)從污泥床底部進人后與污泥接觸,污泥中包含的大量活性厭氧菌起著生物代謝的主要作用,經過酸化與甲烷化兩個過程,合成污水中的有機物,產生的沼氣以氣泡的方式由污泥床區上升,并帶動四周混合液產生一定的攪拌作用。經過氣體的攪拌,污泥床區的松懈污泥被帶人污泥懸浮層區,與懸浮污泥碰撞接觸,-局部污泥比重加大,沉人污泥床區。懸浮層混合液的污泥松懈, 顆粒比重小,污泥濃度較低。氣、水、泥的混合液上升至三相別離器內,氣體受反射板的作用而進人集氣室被別離,污泥和水進人沉降室,由于氣體已被別離,沉降室的擾動很小,液體的運動趨于層流形態,在重力作用下泥、水別離,污泥沿斜壁返回反響區,上清液從沉淀區上部排走。

 

2. UASB反響器的特性

 

UASB反響器的污泥顆粒化是該反響器的一個主要的特征。顆粒污泥能夠定義為具有自我均衡的微生態系統,其特性特別適合于升流式廢水處置系統的微生物匯集體。這一匯集體在體積上相對較大,與絮狀污泥短時間構成的匯集體不同,顆粒污泥物理性狀是相對穩定的。UASB工藝的穩定性和高效性很大水平上取決于顆粒污泥的構成。假如反響器內的污泥以松懈的絮狀體存在,常常容易呈現污泥上浮流失, 使反響器不能在高負荷下穩定運轉。顆粒污泥具有極好的沉降性能,能夠堅持UASB反響器內高濃度的厭氧污泥。當產氣量較高,廢水上升速度增加,絮狀污泥由于沉降性能差,容易被沖洗出反響器。反響器內氣體和水流產生的剪切力也會使得絮狀污泥進一步分散,加劇系統厭氧污泥的流失。不同于絮狀污泥,顆粒污泥有極好的沉降性能,不易遭到氣體和水流上升流速的影響。因而,污泥的顆粒化能夠使UASB反響器有更高的有機物容積負荷和水力負荷。

 

除了污泥顆粒化外, UASB反響器還具有以下特性:

 

1)反響器內污泥濃度高。普通均勻污泥濃度為3040g/L, 其中底部污泥床污泥濃度達6080g/L,懸浮層污泥濃度為57g/L

 

2)有機負荷高,水力停留時間短。

 

3)反響器內設三相別離器。被沉淀辨別離的污泥能自動回流到反響區,普通無污泥回流設備。

 

4)無混合攪拌設備。反響器投產運轉正常后,應用本身產生的氣體和進水來到達攪拌的目的。

 

5)污泥床內不填載體,儉省造價及防止梗塞問題。

 

6) 反響器中污泥泥齡長,污泥表觀產率低,所排出的污泥數量極少,從而降低了污泥處置的費用。

 

3. UASB反響器的啟動

 

1)污泥的馴化

 

UASB反響器啟動的難點是取得大量沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。用最好的方法加以馴化,普通需求36個月, 假如靠設備本身積聚,投產期最長可長達12年。理論標明,投加少量的載體,有利于厭氧菌的附著,促進初期顆粒污泥的構成;比嚴重的絮狀污泥比輕的易于顆粒化;比甲烷活性高的厭氧污泥可縮短啟動期。

 

2)啟動操作要點

 

最好一次投加足量的接種污泥;

 

啟動初期從污泥床流出的污泥能夠不予回流,以使特別輕的和細碎污泥跟懸浮物連續地從污泥床排出體外,使較重的活性污泥在床內積聚,并促進其增殖逐漸到達顆粒化;

 

啟動開端廢水COD濃度較低時,一定就能讓污泥顆粒化速度加快;

 

最初污泥負荷普通在0.10.2kg COD/ (kg TSS·d)左右比擬適宜;

 

污水中原來存在的和厭氧合成出來的多種揮發酚未能有效合成之前,不應隨意進步有機容積負荷,這需求跟蹤察看和水樣化驗;

 

可降解COD的去除率到達70%80%左右時,能夠逐漸增加有機容積負荷;

 

為促進污泥顆粒化,反響器應采用較高的外表水力負荷,這樣有利于小顆粒污泥與污泥絮凝分開,使小顆粒污泥并未構成大顆粒。

 

4.厭氧顆粒污泥的性質和構成機理

 

1)厭氧顆粒污泥性質

 

顆粒污泥因所處置廢水的組成、操作條件和剖析辦法等的不同而有所不同。顆粒污泥主要由厭氧菌組成,如共生單胞菌屬、甲烷八疊球菌屬、甲烷絲狀菌屬等,但同時還存在一些好氧菌和兼性厭氧菌。顆粒污泥的構成實踐上是微生物固定化的一種方式,但與其他類型不同,其構成與存在不依賴于任何惰性生物載體,惰性載體對顆粒污泥的構成和它的穩定性都不是必需的。顆粒污泥的外形有球形、桿形、橢球形,以球形為主。顆粒污泥的顏色為黑色或灰色,還有研討者察看到了白色的顆粒污泥。顆粒污泥有兩個重要特性:良好的沉降性能和高比產甲烷活性。

 

UASB反響器中,顆粒污泥的沉降速度為0. 30.8m/h, 而在清水中,顆粒污泥自在沉降的速率可達2m/h。顆粒污泥依據其沉降速度可分三類:①沉降性能差的顆粒污泥,其在UASB反響器中的沉降速度小于20m/h; ②沉降性能普通的顆粒污泥,其在UASB反響器中的沉降速度為2050m/h;③沉降性能良好的顆粒污泥,其在UASB反響器中的沉降速度大于50m/h

 

2)顆粒污泥的構成機理

 

關于顆粒污泥構成的機理目前還處于研討階段,研討者提出了種種假說,大多數是依據察看顆粒污泥在構成過程中所呈現的現象提出的,以下為幾種有代表性的假說:

 

晶核假說。該假說以為顆粒污泥的構成相似于結晶過程,在晶核根底上,顆粒不時發育,直到最后構成成熟的顆粒污泥。晶核來源于接種污泥或在運轉過程中產生的無機鹽,如CaCO3或其他顆粒物質。

 

不少研討結果標明,在多數成熟的顆粒污泥中很難找到晶核。顆粒污泥的構成可不以晶核為根底而生長,而是完整靠微生物自身構成的,因此又產生了其他的觀念:

 

電中和作用。這一假說以為,在厭氧污泥顆粒化過程中,Ca2+ 能中和細菌細胞外表的負電荷,削弱細胞間的電荷斥力作用,并經過鹽橋作用而促進細胞的凝聚反響;

 

胞外多聚物架橋作用。這是目前比擬盛行的假說。這一假說以為,顆粒污泥是由于微生物(如細菌)分泌的胞外多糖使細胞粘結在一同而構成的。

 

新加坡南洋理工大學Y.G.Yen等以為污泥顆粒化過程可分紅三個階段,即積聚階段、顆粒化階段和成熟階段。大量初始顆粒污泥在反響器的底部構成并開端逐步增長,這種狀態為顆粒初始化。從反響器剛開端啟動到顆粒初始化這段時間稱為積聚階段。在此階段中,顆粒化過程停止的很慢。相應地,當用粒徑表示的顆粒比生長速率急劇降落時(約為最大生長速率20%或更低),顆粒成熟,這種狀態稱為顆粒成熟化。顆粒化階段介于顆粒初始和顆粒成熟之間。在成熟階段,雖然顆粒的均勻大小依然變化,但是成熟顆粒污泥較穩定,到達動力學均衡。

 

周孟津等人把UASB反響器中顆粒污泥的構成過程分為5個時期,即絮凝污泥絲狀菌增長期、顆粒污泥亞單位生成期、亞單位匯集期、初生顆粒生長期和顆粒污泥生長和成熟期。因而,顆粒污泥的構成過程通常分為四步:①細菌向惰性物質或其他菌體外表挪動;經過理化作用可逆地吸附在一同或惰性物質上;經過微生物隸屬物的作用將細菌不可逆地粘附一同或惰性物質上;細菌的倍增和顆粒污泥的增大。

 

5. UASB反響器的應用研討

 

UASB反響器自1977年完成工業化應用以來,已勝利地應用于處置多種不同成分、不同濃度的污水,如高濃度制糖廢水、土豆加工廢水、淀粉廢水、啤酒廢水、酒精廢水、乳品廢水、屠宰廢水、造紙廢水工業廢水處理,表1所列為國內外局部UASB反響器的統計設計材料。

 

圖片38


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