调试运管 通用:厌氧反应器工艺调试手册 [复制链接]

1593 0
京东
01
关于厌氧技术

# A# T' @( _+ e& O% s9 `) L5 `) F$ I" \, I6 ?( q6 ^- K
  S, I! U: i2 n$ j' h4 V
利用微生物生命过程中的代谢活动,将有机物分解为简单无机物,从而去除水中有机物污染的过程,称为废水的生物处理。根据代谢过程对氧的需求,微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。
2 `5 q1 j2 A# W. _8 Q2 K
# W% @# d* @! N& X厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧的情况下,把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物包括大量的生物气(即沼气)和水。
) z7 W5 _# y1 ^  A+ _
) \% h: A" }) y! l) c2 Q厌氧是一种低成本废水处理技术,把废水治理和能源相结合,特别适合发展中国家使用。0 @, F& M! \. k# F. w: J4 g) [

( E6 `) O3 O2 Y  V) Y% M- M
02
厌气处理技术的优势和不足
6 t' x' r* b4 S$ E  Q

, P; b, b, a" S  T+ H1、优势:
8 l3 w8 S9 b: E* y
  x1 k) D0 A( v$ s0 n' v1)可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术,具有良好的社会、经济、环境效益。
5 f  Q, j; P  n# j% o' x
# U4 A- x) s% `8 K2)耗能少,运行费低,对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺1/3.9 j  f& s; ~. u3 o/ }( v
$ `( q. D8 C9 `; i$ C# M
3)回收能源,理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3),高于天然气(3.93×10-1J/m3)。以日排10tCOD工厂为例,按COD去除80%,甲烷为理论值80%计算,日产沼气2240m3,相当于2500m3天然气或3.85t煤,可发电5400Kwh.
* R, ], H1 y* a% J% @4 w& e* M. b% Y: P& Q4 D3 \6 D. N" }
4)设备负荷高、占地少。3 P0 V: B; g& P" |* W  A7 {" h

+ N6 s. u9 F! x0 j: F! N' m5)剩余污泥少,仅相当于好氧工艺1/6~1/10.$ ?# |9 J/ V* }: Y9 N
! h/ ^& G5 j. [& I5 T2 B
6)对N、P等营养物需求低,好氧工艺要求C:N:P=100:5:1,厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1。0 k0 H7 J$ i# q
3 a" I3 Y9 h5 ^# j/ o: k
7)可直接处理高浓有机废水,不需稀释。
8 u' R) m- d+ t* ~" ^5 V
" E2 {4 x( [" C8)厌氧菌可在中止供水和营养条件下,保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。+ `$ p- X2 y' }6 {% ]3 c
, T; H& v6 _. R  r
9)系统灵活,设备简单,易于制作管理,规模可大可小。
' J6 P  I# h. r3 E/ M! t: ]( L$ G% l1 N; X
2、厌氧不足
$ p9 l; C5 @. U. S8 _/ L
; Z+ L8 l# \4 e( V8 d1)出水污染浓度高于好氧,一般不能达标;
2 ?7 B6 ?3 {6 n  H" X1 a
- E! W6 }2 R) H! z2)对有毒性物质敏感;' {, `/ x3 J  Q- D5 k4 r
% w2 D  K$ i7 _; f+ e) t5 p
3)初次启动缓慢,最少需8-12周以上方能转入正常水平。$ K* P: H; o/ j0 R+ h

" F! l  R7 w# x0 Z' N
03
反应机理

, b1 o9 J* ^: v- w( W) D, L6 Y) \: P2 a) |, b5 t
厌氧反应过程是对复杂物质(指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中)生物降解的复杂的生态系统。其反应过程可分为四个阶段:
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1)水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如:纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等,这些小分子的水解产物能被溶解于水,并透过细胞为细胞所利用。
) _" y7 n1 }/ E8 U3 r  m$ t: _" L3 m0 w  W
2)发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物,并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸(VFA)醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。
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3)产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。
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4)产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。原理图如下:
. v6 V" E( U$ y! F3 v
, v$ n8 q+ X0 v; Z  ba、 水解阶段——含有蛋白质水解、碳水化合物水解和脂类水解。
2 ?" a  p% L9 B* {5 ~$ v/ D0 R: R! ~4 I* o3 j% }
b、 发酵酸化阶段——包括氨基酸和糖类的厌氧氧化,以及较高级脂肪酸与醇类的厌氧氧化。: J" K3 U3 m" E5 O5 M2 l

, J7 W3 c) S% \c、 产乙酸阶段——含有从中间产物中形成乙酸和氧气,以及氢气和二氧化碳形成乙酸。& A4 a* a1 k. t" |+ b  Y

( G; C" q) M& |( n" Q  Q) t! {. jd、 产甲烷阶段——包括从乙酸形成甲烷,以及从氧、二氧化碳形成甲烷。废水中有硫酸盐时,还会有硫酸盐还原过程,如虚线所示。
  _$ [# s* [. e2 ^5 f" T' s* V5 d9 y5 R8 E" l# P$ B$ q5 l
04
厌氧反应器类型

+ u* V, ^$ C- \' D# q8 a  B" ~5 j% k* z& a" e& p% ^
1、普通厌氧反应池4 W9 l/ z' z2 U8 d) k
$ v/ W7 _' _. J7 [3 K1 R9 s1 j
2、厌氧接触工艺( j8 E$ z" W) D% ?* x# E

' \$ r2 n% ^( v" ]  a2 D' t) H3、升流厌氧污泥库(UASB)反应器  K- q. {' z' X; I* `* ]

/ \- C3 d% o$ z+ j: e4、厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)0 E, U( c  h% u3 i+ S% ?
/ t3 u" |: E+ e8 O7 @
5、厌氧滤料(AF)
- Y' M# U: }, a; ]: y8 G
( C; a, \4 V- s# o6、厌氧流化库反应器% b- @# k5 Y' d4 u5 E+ d

8 N" ]* A3 j" B. c: l9 G7 F7、厌氧折流反应器(ABR)
* f; z  I$ e1 [9 I0 B# g; @4 k# Z
: ], f% v( a" e+ e" [( ^' L8、厌氧生物转盘2 F1 y: K* U" V9 X2 q
7 _3 E/ C" E2 M: K$ g2 l
9、厌氧混台反应器等1 g5 |- X/ E9 f2 ?$ v

1 k) P/ Z  G# O1 Y) R, ?3 D
05
厌氧反应的工艺控制条件
+ |9 K; M9 L. R3 z

. [3 U% a. ^. @1、温度
4 a# G5 }, b; Q0 R, g% F) \
/ ^/ k9 i/ y0 f# h6 l按三种不同嗜温厌氧菌(嗜温5-20℃嗜温20-42℃嗜温42-75℃)工程上分为低温厌氧(15-20℃)、中温厌氧(30-35℃)、高温厌氧(50-55℃)三种。" p( M, [7 ?. j3 m  v# R
7 u0 }9 D6 P1 g1 Q# y
温度对厌氧反应尤为重要,当温度低于最优下限温度时,每下降1℃,效率下降11%。在上述范围,温度在1-3℃的微小波动,对厌氧反应影响不明显,但温度变化过大(急速变化),则会使污泥活力下降,度产生酸积累等问题。
7 y3 l3 Z; o! J! h% t
3 i+ m- e6 o& m+ D2、PH
& i8 ^5 s$ o2 k. |4 `/ H2 z+ i
1 A2 S! k% ~7 Y3 n3 b2 ^厌氧水解酸化工艺,对PH要求范围较松,即产酸菌的PH应控制4-7℃范围内;完全厌氧反应则应严格控制PH,即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。
5 g" V" A% l% P: ?
2 a" }  Y$ k4 F, D% W6 l4 t! i  ?7 `3、氧化还原电位
3 i1 G- i# [6 [; `4 ]0 A4 b
: d7 \3 F" O4 x; f0 I水解阶段氧化还原电位为-100~+100mv,产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-150~-400mv。因此,应控制进水带入的氧的含量,不能因以对厌氧反应器造成不利影响。
# p  j4 \4 a, `- X  E8 P5 R! V, O, {4 t# X
4、营养物
2 q. C8 u* D) W+ `; v$ |1 m
! d! i. N) X9 M厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。# w7 {6 j& W. M/ I% c8 ^5 _% Q& @
& Y1 o: o) a7 r' o" t0 V2 }
5、有毒有害物
" Z" u( A$ q+ ^8 w' k/ ~0 M, R8 j3 m6 @# @/ U3 z0 |
抑制和影响厌氧反应的有害物有三种:# W5 ~0 Z- B  i8 S% y4 O8 ^1 c

# Z3 r! D# l& u, \* j1)无机物:有氨、无机硫化物、盐类、重金属等,特别硫酸盐和硫化物抑制作用最为严重;: D  |2 N6 Q* r4 Q$ R
$ K0 P  n( Y; J. N( n
2)有机化合物:非极性有机化合物,含挥发性脂肪酸(VFA)、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。  m) ?9 w$ N  T& O6 T

7 w8 Q2 ~+ i; x& ]9 [9 T' P1 J3)生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。' V1 ?* _) }6 E  D2 B% i

- t. a' I4 F) g$ R' r7 R1 `6、工艺技术参数
* R4 F% v$ c! _+ ?  G5 u; c4 {8 F% h! g1 z
1)水力停留时间:HRT; n9 X3 \. c/ [, M1 m% X
" y1 p: I+ G& }" g6 G* x; f
2)有机负荷
6 n# {' P- j% M+ y
' |4 z8 L3 \% J; l8 n3)污泥负荷2 |: s( i! D0 j/ I2 D2 J
3 Z1 ~5 q3 J# b8 g7 ~! n
06
厌氧反应器启动

) }, C/ f7 W7 d4 {  K2 m  j9 N  P! t: \* U& o
1、接种污泥4 ~4 Z) k' p7 r1 p2 }

4 H. T3 w8 F0 ?/ G% ?有颗粒污泥时,接种污泥数量大小10-15%.当没有现成的污泥时,应用最多的是污水处理厂污泥池的消化污泥.稠的消化污泥有利于颗粒污泥形成。" [; u" N4 A# @1 F( {/ X: {
% ?1 g1 V9 z0 V* M6 T/ e+ w
没有消化污泥和颗粒污泥时,化粪池污泥、新鲜牛粪、猪粪及其它家畜粪便都可利用作菌种,,也可用腐败污泥和鱼塘底泥作接种污泥,但启动周期较长。. r( k+ b; D2 [4 b- g

% Y$ }# B# B7 q1 o1 [6 q污泥接种浓度至少不低10Kg·VSS/m3反应器容积,但接种污泥填充量不大于反应器容积60%。污泥接种中应防止无机污泥、砂以及不可消化的其它物进入厌氧反应器内。
: E! M2 ~9 s/ e- f4 ]5 z3 N7 B) `- V2 e9 y6 G2 ?8 Y3 z# X
2、接种污泥启动
. B+ M$ n7 d5 u0 @+ Y% M+ k0 q3 q1 e
启动分以下三个阶段进行:% y% w1 O. a; @- s8 T
3 }" q$ k! Y* y; r9 {  z5 u
1)起始阶段——反应池负荷从0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥负荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d开始。进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L,并按要求控制进水,最低的COD负荷为1000mg/L。进液浓度不符合应进行稀释。
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进液时不要刻意严格控制所有工艺参数,但应特别注意乙酸浓度,应保持在1000mg/L以下。进液采用间断冲击形式,即每3~4小时一次,每次5-10min,之后逐步减断间隔时间至1小时,每次进液时间逐步增长20~30min。起始阶段,进水间隔时间过长时,则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次,每次3~5min。8 D1 q& ~& r6 Z0 k9 P3 X
% I* U' R! b4 p: L2 W
2)启动第二阶段——当反应器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3d时,这一阶段洗出污泥量增大,颗粒污泥开始产生。一般讲,从第一段到第二段要40d时间,此时容积负荷大约为设计负荷的50%。
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3)启动的第三阶段——从容积负荷50%上升到100%,采用逐步增加进料数量和缩短进料间断时间来实现。衡量能否获进料量和缩短进料时间的化验指标定控制发挥性脂肪酸VFA不大于500mg/L,当VFA超过500-1000mg/L,厌氧反应器呈现酸化状态,超过1000mg/L则表明已经酸化,需立即采取措施停止进料,进行菌种驯化。一般来讲第二段到第三段也需30-40d时间。
9 Q& L* H4 I/ J; x: I0 b, h5 l1 A, I, H, M  _1 o+ J
3、启动的要点
0 h) y$ x( _8 k, u; C5 @# R
1 B% P! Y: y5 N1)启动一定要逐步进行,留有充裕的时间,并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标。5 g, k/ T4 l7 |/ ~" d
0 D6 S) b* {# [: n" z
因为启动实际上是使细菌从休眠状态恢复,即活化的过程。启动中细菌选择、驯化、增殖过程都在进行,原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。因此,这时负荷一般不能高,时间不能短,每次进料要少,间隔时间要长。
7 `- ?# c9 I; R- A
( g# b- P. j% I, E2)混合进液浓度一定要控制在较低水平,一般COD浓度为1000-5000mg/L,当超过5000mg/L,应进行出水循环和加水稀释至要求。
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0 O: ?2 R% b$ v' o0 D0 ]( o* |8 w3、若混合液中亚硫酸盐浓度大于200mg/L时,则亦应稀释至100mg/L以下才能进液。, s6 N2 O; J4 s* ]* V8 o( v

) l$ r' L6 g. D6 n! H0 I/ z" W$ j2 y4、负荷增加操作方式:启动初期容积负荷可从0.2-0.5kgCOD/m3·d开始,当生物降解能力达到80%以上时,再逐步加大。! C) ], S7 w7 R0 M6 w6 o9 X9 z- m
4 y% M- k8 e  V- V5 |" W' Q/ l: }
若最低负荷进料,厌氧过程仍不正常COD不能消化,则进料间断时间应延长24h或2-3d,检查消化降解的主要指标测量VFA浓度,启动阶段VFA应保持在3mmoL/L以下。. ~3 T3 U' u" L. }( d) S

" ?. u$ ^. R  N( D5、当容积负荷走到2.0kgCOD/m3d后,每次进料负荷可增大,但最大不超过20%,只有当进料增大,而VFA浓度且维持不变,或仍维持在<3mmoL/L水平时,进料量才能不断增大进液间隔才能不断减少。
% a/ ^4 ~3 R$ T  r9 l* u" `* J, r' X& m% |3 @
07
厌氧生物处理中存在的问题及解决方法
. m7 i, n. L( E* O: z

! v- W+ Y) ?4 D1 N+ K+ ?2 B$ E% ~
存在问题
原因
解决方法
1、污泥生长过慢
1、营养物不足,微量元素不足;
2、进液酸化度过高;
3、种泥不足。
1、增加营养物和微量元素;
2、减少酸化度;
3、增加种泥。
2、反应器过负荷
1、反应器污泥量不够;
2、污泥产甲烷活性不足;
3、每次进泥量过大间断时间短。
1、增加种污或提高污泥产量;
2、减少污泥负荷;
3、减少每次进泥量加大进泥间隔。
3、污泥活性不够
1、温度不够;
2、产酸菌生长过快;
3、营养或微量元素不足;
4、无机物Ca2+引起沉淀。
1、提高温度;
2、控制产酸菌生长条件;
3、增加营养物和微量元素;
4、减少进泥中Ca2+含量。
4、污泥流失
1、气体集于污泥中,污泥上浮;
2、产酸菌使污泥分层;
3、污泥脂肪和蛋白过大。
1、增加污泥负荷,增加内部水循环;
2、稳定工艺条件增加废水酸化程度;
3、采取预处理去除脂肪蛋白。
5、污泥扩散颗粒污泥破裂
1、负荷过大;
2、过度机械搅拌;
3、有毒物质存在。
4、预酸化突然增加
1、稳定负荷;
2、改水力搅拌;
3、废水清除毒素。
4、应用更稳定酸化条件

* v9 U$ g8 ]7 h! R# q) X

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