新型uasb升流式厭氧污泥床的制作方法
【專利說明】新型UASB升流式厭氧污泥床
[0001]本發(fā)明新型UASB升流式厭氧污泥床屬于電子領(lǐng)域。
[0002]本發(fā)明新型UASB升流式厭氧污泥床是:1、UASB內(nèi)污泥濃度高，平均污泥濃度為20 — 40gVSS/l ;2、有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間長，采用中溫發(fā)酵時(shí)，容積負(fù)荷一般為10kgC0D/m3.d左右；3、無混合攪拌設(shè)備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動(dòng)，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對(duì)下部的污泥層也有一定程度的攪動(dòng)；4、污泥床不填載體，節(jié)省造價(jià)及避免因填料發(fā)生堵賽問題；5、UASB內(nèi)設(shè)三相分離器，通常不設(shè)沉淀池，被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，通?？梢圆辉O(shè)污泥回流設(shè)備。主要缺點(diǎn)是:1、進(jìn)水中懸浮物需要適當(dāng)控制，不宜過高，一般控制在100mg/l以下；2、污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力；3、對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。SBR的主要優(yōu)點(diǎn)是1、理想的推流過程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好。2、運(yùn)行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要時(shí)間短、效率高，出水水質(zhì)好。3、耐沖擊負(fù)荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對(duì)污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊。4、工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行靈活。5、處理設(shè)備少，構(gòu)造簡單，便于操作和維護(hù)管理。6、反應(yīng)池內(nèi)存在DO、B0D5濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹。7、SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴(kuò)建和改造。8、脫氮除磷，適當(dāng)控制運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果。9、工藝流程簡單、造價(jià)低。主體設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反應(yīng)器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。缺點(diǎn)1、自動(dòng)化控制要求高。2、排水時(shí)間短(間歇排水時(shí))，并且排水時(shí)要求不攪動(dòng)沉淀污泥層，因而需要專門的排水設(shè)備(潷水器)，且對(duì)潷水器的要求很高。3、后處理設(shè)備要求大:如消毒設(shè)備很大，接觸池容積也很大，排水設(shè)施如排水管道也很大。4、潷水深度一般為l~2m，這部分水頭損失被白白浪費(fèi)，增加了總揚(yáng)程。5、由于不設(shè)初沉池，易產(chǎn)生浮渣，浮渣問題尚未妥善解決。A/0工藝1.基本原理A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，它的優(yōu)越性是除了使有機(jī)污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術(shù)用為活性污泥的前處理，所以A/0法是改進(jìn)的活性污泥法。A/0工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L, O段D0=2?4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化(有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為N03-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將N03-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污水無害化處理。2.A/0內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝特點(diǎn)根據(jù)以上對(duì)生物脫氮基本流程的敘述，結(jié)合多年的焦化廢水脫氮的經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)出(A/0)生物脫氮流程具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)效率高。該工藝對(duì)廢水中的有機(jī)物，氨氮等均有較高的去除效果。當(dāng)總停留時(shí)間大于54h，經(jīng)生物脫氮后的出水再經(jīng)過混凝沉淀，可將COD值降至10mg/L以下，其他指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，總氮去除率在70%以上。(2)流程簡單，投資省，操作費(fèi)用低。該工藝是以廢水中的有機(jī)物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設(shè)置有脫固定氨的裝置后，碳氮比有所提高，在反硝化過程中產(chǎn)生的堿度相應(yīng)地降低了硝化過程需要的堿耗。(3)缺氧反硝化過程對(duì)污染物具有較高的降解效率。如COD、B0D5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有機(jī)物的去除率分別為62%和36%，故反硝化反應(yīng)是最為經(jīng)濟(jì)的節(jié)能型降解過程。(4)容積負(fù)荷高。由于硝化階段采用了強(qiáng)化生化，反硝化階段又采用了高濃度污泥的膜技術(shù)，有效地提高了硝化及反硝化的污泥濃度，與國外同類工藝相比，具有較高的容積負(fù)荷。(5)缺氧/好氧工藝的耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大或污染物濃度較高時(shí)，本工藝均能維持正常運(yùn)行，故操作管理也很簡單。通過以上流程的比較，不難看出，生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時(shí)，也降解酚、氰、COD等有機(jī)物。結(jié)合水量、水質(zhì)特點(diǎn)，我們推薦采用缺氧/好氧(A/0)的生物脫氮(內(nèi)循環(huán))工藝流程，使污水處理裝置不但能達(dá)到脫氮的要求，而且其它指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。3.A/0工藝的缺點(diǎn)1.由于沒有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出具有獨(dú)特功能的污泥，難降解物質(zhì)的降解率較低；2、若要提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，因而加大了運(yùn)行費(fèi)用。另夕卜，內(nèi)循環(huán)液來自曝氣池，含有一定的D0，使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達(dá)到90 %。3、影響因素水力停留時(shí)間(硝化> 6h，反硝化< 2h )污泥濃度MLSS (> 3000mg/L)污泥齡(> 30d )N/MLSS 負(fù)荷率(< 0.03 )進(jìn)水總氮濃度(< 30mg/L)
1.USAB反應(yīng)器的基本構(gòu)成和原理 (I)USAB反應(yīng)器的構(gòu)成
USAB反應(yīng)器的主體部分主要分為兩個(gè)區(qū)域，即反應(yīng)區(qū)和三相分離區(qū)。其中反應(yīng)區(qū)為USAB反應(yīng)器的工作主體。
[0003](2) USAB反應(yīng)器的工作原理
在UASB反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)下部，是由沉淀性能良好的污泥(通常是顆粒污泥)形成的厭氧污泥床，污泥濃度可達(dá)到50-100g/l更高。由反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，由于水的向上流動(dòng)和產(chǎn)生的大量氣體上升形成良好的自然攪拌作用，并使一部分污泥在反應(yīng)區(qū)的上方形成相對(duì)稀薄的污泥懸浮區(qū)，懸浮區(qū)污泥濃度一般在5-40g/l范圍內(nèi)。懸浮液進(jìn)入分離區(qū)的沉降室，污泥在此沉降，由斜面返回反應(yīng)區(qū)，澄清后的處理水溢流排出。
[0004]2.USAB反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)
USAB反應(yīng)器運(yùn)行的3個(gè)重要的前提是:1。反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥；2.出產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成的良好的攪拌任用；3.設(shè)計(jì)合理的三相分離器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反應(yīng)器內(nèi)。
[0005]⑴利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù)-污泥顆?；?br>USAB反應(yīng)器利用微生物細(xì)胞固定化技術(shù)-污泥顆粒化實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的分享，從而延長了污泥泥齡，保持了高濃度的污泥。顆粒厭氧污泥具有良好的沉降性能和高比產(chǎn)甲烷活性，且相對(duì)密度比人工載體小，靠產(chǎn)生的氣體來實(shí)現(xiàn)污泥與基質(zhì)的充分接觸，節(jié)省了攪拌和回流污泥的設(shè)備和能耗bn無需附設(shè)沉淀分享裝置。同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)不需投加填料和載體，提高了容積利用率。
[0006](2)由產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌用
在UASB反應(yīng)器中，由產(chǎn)氣和進(jìn)水形成的上升液流和上竄氣泡對(duì)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥顆粒產(chǎn)生重要的分級(jí)作用。這種作用不僅影響污泥顆?；M(jìn)程，同時(shí)還對(duì)形成的顆粒污泥的質(zhì)量有很大的影響。同時(shí)這種攪拌作用實(shí)現(xiàn)了污泥與基質(zhì)的充分接觸。
[0007](3)設(shè)計(jì)合理的三相分離器的應(yīng)用
三相分離器是UASB反應(yīng)器中最重要的設(shè)備。三相分離器的應(yīng)用省卻了輔助脫氣裝置，能收集從反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的沼氣，同時(shí)使分離器上的懸浮物沉淀下來，使沉淀性能良好的污泥能保留在反應(yīng)器內(nèi)。
[0008]3.應(yīng)用研究現(xiàn)狀
(I)啟動(dòng)技術(shù)方面
L印isto等較早開展此方面的研究。由于顆粒污泥是UASB的核心，顆粒污泥的形成與否直接關(guān)系到UASB反應(yīng)器運(yùn)成敗。許多研究集中在厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)上。迄今，對(duì)顆粒污泥的培養(yǎng)已取得了許多有益的經(jīng)驗(yàn)。我國吳允等向污泥內(nèi)加入膨潤土和非離子型聚丙烯酰胺，處理啤酒生產(chǎn)，4周內(nèi)形成了穩(wěn)定顆粒污泥床。鄭平等研究了制藥氧處理啟動(dòng)技術(shù)。
[0009](2)處理領(lǐng)域
該處理裝置的處理效果很好，其有機(jī)負(fù)荷率COD高達(dá)1Kg/(m * d)，此后進(jìn)行了容積為6m3、30m3及200m3的半生產(chǎn)性試驗(yàn)研究，中溫條件下，應(yīng)用6m3容積的裝置處理甜菜制糖廢水的COD容積負(fù)荷高達(dá)36g/ (m3*d);處理馬鈴薯加工廢水COD負(fù)荷為15Kg/(m3*d)以上，COD去除率為70%-90%。
[0010]其后，荷蘭、德國、瑞典、比利時(shí)和美國的研究者用UASB反應(yīng)器進(jìn)行了土豆加工廢水、蠶豆加工廢水、屠宰廢水、罐頭制品加工廢水、甲醇廢水、乙酸廢水及纖維板廢水的小試或生產(chǎn)性試驗(yàn)，都取得了較好的效果。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至1990年，世界各地已有20