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污水处理厂厌氧工艺历史渊源综述

      厌氧现在已经成为污水处理工艺中非常重要的一个环节,厌氧工艺有着能耗低(相对)、耐冲击强、能分解复杂化合物等特点许多行业的污水处理工艺中厌氧工艺是不可或缺的一部分但是当今厌氧工艺百花齐放、各有所长不同的名字特别是这些名字还是英文缩写,比如UASB、EGSB、IC等,让许多用户一头雾水所以我在这里略作介绍看看厌氧工艺的起源和发展。

 

  最初的厌氧工艺其实就是厌氧消化池,至当时的厌氧甚至还不能控制严格厌氧和缺氧,甚至当时的他们他们更本就不太明白严格厌氧转化污染物的机理许多事物的最初诞生许多就是偶尔发现,比如活性污泥。厌氧也是如此人们发现生活污水或者粪水在一个池子里停留几天以后,溢出的水就会变得比较清,这里面其实包含了沉淀分离和微生物降解的双重作用,但是不可否认的是这是最早厌氧反应器,1881年法国就已经用厌氧消化池来处理城市污水。

  后来人们发现如果在厌氧消化池里放上石块等填料,这样去除的效果会更好,其实这就是最初厌氧生物滤池,但是当时材料学还不发达、工业设计也不完善,粗糙的石头上最后长满了生物膜一方面增加了净化效果,此外还有过滤的作用但是厌氧毕竟是个封闭式环境,当生物膜增长到一定程度后,设施就会产生堵塞的现象所以在很长的一段时间里厌氧滤池很少出现在主流工艺内后来随着填料的进步,不再是粗放的放置一些石块然后流体结构和反冲设计越来越合理,现在厌氧滤池在特殊条件下适用性很强。现代厌氧滤池的名称是Anaer-obic Filter,简称(AF)还有一种和上流式厌氧反应器结合的厌氧滤池工艺Upflow Blanket Filter简称UBF

   最早在农业资源利用上流行一种全混合式的沼气发酵罐,当时农村人在后院砌一个厌氧罐,把多下来的秸秆、动物粪便都一股脑儿丢进去。产生的沼气就可以用来做饭。习主席有次在讲话中还对当年插队时的沼气罐念念不忘。这种全混合式厌氧(就是水和固体一起进入罐体)名叫CSTR(continuous stirred tank reactor),现在随着餐厨垃圾、养殖废水等项目越来越多这种厌氧反应器因为适合高含固率的物料进入,所以大行其道当然现在的CSTR已经不是当初那一个土罐,现在温控、搅拌、回流、控制产气等都已经非常成熟再说一句其实垃圾处理中很流行的湿式发酵、干式发酵其实都是他的表兄弟。

   上述的几种我们可以称为是第一代厌氧,但是可不代表第一代就已经老土被淘汰咯,其实没有最佳的工艺只有最合适的工艺,接下去我要说说厌氧承上启下那一带反应器,他就是UASB故事要从1977年的荷兰说起,Lettinga教授,发明了一种升流式厌氧污泥床,英文(Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket),他和上述几个厌氧反应器最大的区别在于,他设计了三相分离器。所谓三相分离器就是实现了水相(出水)气相(进气室)泥相在反应器内部就分离。出水的品质相对较高,而且上流式的方式让污泥经过高流速冲刷后形成了颗粒污泥,而颗粒污泥的沉降效果要远远高于絮状物泥,所以因为沉降快所以出水带泥少,因为带泥少所以反应器中污泥量更多,污泥量更多所有有了更好的去除效果。一个极好的良性循环就此产生,此后三相分离和颗粒污泥甚至变成了上流式厌氧的代名词。

   之后荷兰人又在UASB这个基础上进行了进一步的改进,因为有了三相分离器,培养出了颗粒污泥,所以荷兰人认为如果增加高径比,提高上升流速,应该可以提升它的负荷。于是上世纪90年代Lettinga等人又推出了EGSB(Expanded Granular Sludge Blanket Reactor),EGSB其构造与UASB反应器有相似之处,可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统EGSB特点是具有很大的高径比,一般可达3~5,生产装置反应器的高度可达15~20米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触,强化了传质效果,提高了反应器的生化反应速度,从而大大提高了反应器的处理效能但是现在用EGSB的并不是很多,因为在EGSB出现同时荷兰帕克公司就研究出了IC反应器。

    IC反应器(internal circulation),至今还是厌氧反应器中非常优秀的产品,除了贵其他缺点并不明显(进水SS不能太高)。我们可以把IC想象成两个叠加在一起的UASB,但是你不能认为他的处理负荷就是两个UASB相加。就像如果你建一个房子,你把长度和宽度增加一倍,它的面积并不是原面积X2。高径比进一步增加后(IC的高度通常在20米以上)回流方式、上升流速、泥水分离等都发生了质的改变。那么容积负荷、耐毒效果也有质的飞跃一般来说UASB的容积负荷在5kg/(m3·d),而IC可以达到20kg/(m3·d),无论如何这是个伟大的设计,贵其实是我们的缺点并不是它的缺点。

   许多人喜欢把厌氧消化池当成第一代厌氧,把UASB当成第二代厌氧、把IC称为第三代厌氧。这当中就出现了一个误区,好像第二代开始没有三相分离器就不能发展下去了,其实不然另有一种厌氧反应器既不是单独上流式也没有三相分离器仍然现在用的很好,那就是折流板式厌氧(Anaerobic BaffLted Reactor简称ABR)工艺首先由美国stanford大学的McCarty等于1981年在总结了各种第二代厌氧反应器处理工艺特点性能的基础上开发和研制的一种高效新型的厌氧污水生物技术,由于在反应器中使用一系列垂直安装的折流板,将反应器分隔成串联的几个反应室,被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动,依次通过每个反应室的污泥床,废水中的有机基质通过与微生物接触而得到去除。借助于处理过程中反应器内产生的气体使反应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动,而整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平流动。水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流经的总长度增加,再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用,生物固体被有效地截留在反应器内。因此ABR反应器的水力流态更接近推流式。其次由于折流板在反应器中形成各自独立的隔室,因此每个隔室可以根据进入底物的不同而培养出与之相系统的处理效果和运行的稳定性适应的微生物群落,从而导致厌氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到了分离,使ABR反应器在整体性能上相当于一个两相厌氧系统,实现了相的分离。

 

 

发布时间:2021/8/16 8:35:29 查看:768次

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