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厭氧消化技術(shù)在世界各地廣bai泛應(yīng)用,大部分du處理城市生活有機垃圾的廠處理量在2500t/a以上。
厭氧過程實質(zhì)是一系列復雜的生化反應(yīng),其中的底物、各類中間產(chǎn)物、終產(chǎn)物以及各種群的微生物之間相互作用,形成一個復雜的微生態(tài)系統(tǒng),類似于宏觀生態(tài)中的食物鏈關(guān)系,各類微生物間通過營養(yǎng)底物和代謝產(chǎn)物形成共生關(guān)系(symbiotic)或共營養(yǎng)關(guān)系(symtrophic)。因此,反應(yīng)器作為提供微生物生長繁殖的微型生態(tài)系統(tǒng),各類微生物的平穩(wěn)生長、物質(zhì)和能量流動的順暢是保持該系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的必要條件。如何培養(yǎng)和保持相關(guān)類微生物的平衡生長已經(jīng)成為新型反應(yīng)器的設(shè)計思路
是現(xiàn)代厭氧處理工藝中應(yīng)用廣泛的反應(yīng)器形式之一。污水從反應(yīng)器底部進入,靠水力推動,污泥在反應(yīng)器內(nèi)呈膨脹狀態(tài)?;旌弦撼浞址磻?yīng)后進入截面積擴展的沉淀區(qū),經(jīng)三相分離器,產(chǎn)生的沼氣從上部進入集氣系統(tǒng),污泥靠重力返回反應(yīng)區(qū)。有時往反應(yīng)器中投加軟性填料,為生物提供附著生長的表面,以增加生物量。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、負荷率高、水力停留時間短、能耗低和無需設(shè)污泥回流裝置等
有機負荷率高,水力停留時間短,采用中溫發(fā)酵時,容積負荷一般為10-20kgCOD/m3.d左右;反應(yīng)器容積和系統(tǒng)占地小,投資少。工程實踐證明,當污水COD濃度大于4000mg/L時,厭氧處理就比好氧處理更加經(jīng)濟。
無混合攪拌設(shè)備,靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運動,使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài),對下部的污泥層也有一定程度的攪動;污泥床不填載體,節(jié)省造價及避免因填料發(fā)生堵賽問題;
操作簡單、運行方便、易于維護管理。化工污水具有濃度高、波動大、毒性高的特點,試驗和運行經(jīng)驗表明,進水有機物濃度過高會造成三相分離器沼氣分離困難,產(chǎn)生大量泡沫,此外,濃度過高易造成毒性抑制,一般情況下,進水COD濃度不宜大于30000mg/L,當進水有機物濃度過高時可考慮回流稀釋。
UASB反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過程與其他厭氧生物處理工藝一樣,包括水解,酸化,產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為終產(chǎn)物——沼氣、水等無機物
在厭氧消化反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要有以下幾種:
水解—發(fā)酵(酸化)細菌,它們將復雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種有機酸,乙醇,糖類,氫和二氧化碳;
乙酸化細菌,它們將步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳;
產(chǎn)甲烷菌,它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷 [1] 。
UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥,具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的有機物,把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出,微小氣泡在上升過程中,不斷合并,逐漸形成較大的氣泡,在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器,沼氣碰到分離器下部的反射板時,折向反射板的四周,然后穿過水層進入氣室,集中在氣室沼氣,用導管導出,固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū),污水中的污泥發(fā)生絮凝,顆粒逐漸增大,并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi),使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥,與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
厭氧生物處理反應(yīng)器是高濃度有機廢水處理的有效工藝,升流式厭氧污泥床(UASB)是厭氧生物處理反應(yīng)器一種,UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed,簡稱UASB)由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點,其結(jié)構(gòu)、運行操作維護管理相對簡單,造價相對較低,技術(shù)成熟,受到污水處理業(yè)界的重視,得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。
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