发布时间:2023-04-02 点此:27次
录求污水处理工程节能措施的技术途径颇多,而有机污水的厌氧生物处理技术则是重要途径之一。 厌氧生物处理是利用厌氧性微生物的代谢特性,在毋需提供外源能量的条件下,以被还原有机物作为受氢体,同时产生有能源价值的甲烷气体。
厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水,进水BOD浓度可达15000mg/l,也可适用于低浓度有机废水,包括城市废;厌氧生物处理法能耗低;有机容积负荷高,一般为5-10kgCOD/m3.d高的可达50kgCOD/m3.d;剩余污泥量少;产生的沼气可利用;营养需要量少;被降解的有机物种类多;能承受较大的负荷变化和水质变化。
显而易见,开发厌氧生物处理新工艺用来治理有机污水的污染,无疑是一种具有良好经济效益的方法。近年来,污水厌氧处理工艺发展十分迅速,各种新工艺、新方法不断出现,包括有厌氧接触法、升流式厌氧污泥床、档板式厌氧法、厌氧生物池、厌氧膨胀床和流化床、厌氧生物转盘等,目前升流式厌氧污泥床这种新工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点,运转及构筑物造价均有所下降,对于不同含固量污水的适应性也强,因而已越来越受到重视,国内外目前已设计和施工的这种工艺较多。 二、升流式厌氧污泥床工作原理 升流式厌氧污泥床有反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥,具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。
要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触,污泥中的微生物分解污水中的有机物,把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出,微小气泡在上升过程中,不断合并,逐渐形成较大的气泡,在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器,沼气碰到分离器下部的反射板时,折向反射板的四周,然后穿过水层进入气室,集中在气室沼气,用导管导出,固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区,污水中的污泥发生絮凝,颗粒逐渐增大,并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内,使反应区内积累大量的污泥,与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
这种工艺的基本出发占在于:(1)为污泥絮凝提供有利的物理--化学条件,使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能;(2)良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相,能抵抗较强的扰动力。较大的絮体具有良好的沉淀性能,从而提高设备内的污泥浓度;(3)通过在污泥床设备内设置一个沉淀区,使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀,然后回流入污泥床内。 三、厌氧污泥床内的流态和污泥分布 厌氧污泥床内的流态相当复杂,反应区内的流态与产气量和反应区高度相关,一般来说,反应区下部污泥层内,由于产气的结果,部分断面通过的气量较多,形成一股上升的气流,带动部分混合液(指污泥与水)作向上运动。
与此同时,这股气、水流周围的介质则向下运动,造成逆向混合,这种流态造成水的短流。在远离这股上升气、水流的地方容易形成死角。在这些死角处也具有一定的产气量,形成污泥和水的缓慢而微弱的混合,所以说在污泥层内形成不同程度的混合区,这些混合区的大小与短流程度有关。
悬浮层内混合液,由于气体币的运动带动液体以较高速度上升和下降,形成较强的混合。在产气量较少的情况下,有时污泥层与悬浮层有明显的界线,而在产气量较多的情况下,这个界面不明显。有关试验表明,在沉淀区内水流呈推流式,但沉淀区仍然还有死区和混合区。 厌氧污泥床内污泥浓度与设备的有机负荷率有关。
是处理制糖废水试验时,升流式厌氧污泥床内污泥分布与负荷的关系。从图中可看出污泥层污泥浓度比悬浮层污泥浓度高,悬浮层的上下部分污泥浓度差较小,说明接近完全混合型流态,反应区内污泥的颁,当有机负荷很高时污泥层和悬浮层分界不明显。试验表明,污水通过底部0.4-0.6m的高度,已有90%的有机物被转化。由此可见厌氧污泥具有极高的活性,改变了长期以来认为厌氧处理过程进行缓慢的概念。
在厌氧污泥中,积累有大量高活性的厌氧污泥是这种设备具有巨大处理能力的主要原因,而这又归于污泥具有良好的沉淀性能。 升流式厌氧污泥床具有高的容积有机负荷率,其主要原因是设备内,特别是污泥层内保有大量的厌氧污泥。工艺的稳定性和高效性很大程度上取决于生成具有优良沉降性能和很高甲烷活性的污泥,尤其是颗粒状污泥。与此相反,如果反应区内的污泥以松散的絮凝状体存在,往往出现污泥上浮流失,使厌氧污泥床不能在较高的负荷下稳定运行。
根据厌氧污泥床内污泥形成的形态和达到的COD容积负荷,可以将污泥颗粒化过程大致分为三个运行期: (1)投产运行期:从接种污泥开始到污泥床内的COD容积负荷达到5kgCOD/m3.d左右,此运行期污泥沉降性能一般; (2)颗粒污泥出现期:这一运行期的特点是有小颗粒污泥开始出现。当污泥床内的总SS量和总VSS量降至最低时本运行期即告结束,这一运行期污泥沉降性能不太好; (3)颗粒污泥形成期:这一运行期的特点是颗粒污泥大量形成,由下至上逐步充满整个厌氧污泥床。当污泥床容积负荷达到16kgCOD/m3.d以上时,可以认为颗粒污泥已培养成熟。
该运行期污泥沉降性很好。 五、污泥的流失与外部沉淀池的设置 在升流式厌氧泥床内虽有气液固三相分离器,混合液进入沉淀区前已把气体分离,但由于沉淀区内的污泥仍具有较高的产甲烷活性,继续在沉淀区内产气;或者由于冲击负荷及水质突然变化,可能使反应区内污泥膨胀,结果沉淀区固液分离不佳,发生污泥流失而影响了水质和污泥床中污泥浓度。为了减少出水所带的悬浮物进入水体,外部另设一沉淀池,沉淀下来的污泥回流到污泥床内。
设外部沉淀池的好处是:(1)污泥回流可加速污泥的积累,缩短投产期;(2)去除悬浮物,改善出水水质;(3)当偶尔发生污泥大量上漂时,回收污泥保持工艺的稳定性;(4)回流污泥可作进一步分解,可减少剩余污泥量。 设外部沉淀池的升流式厌氧污床工艺流程。 六、升流式厌氧污泥床的设计 升流式厌氧污泥床的工艺设计主要是计算厌氧污泥床的容积、产气量、剩余污泥量、营养需要量. 升流式厌氧污泥床的池形状有圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3-8m,多用钢筋混凝土建造。
当污水有机物浓度比较高时,需要的沉淀区面积小,反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水有机物浓度低时,需要的沉淀面积大,为了保证反应区的一定高度,反应区的面积不能太大时,则可采用反应区的面积小于沉淀区,即污泥床上部面积大于下部的池形。 气液固三相分离器是升流式厌氧污泥床的重要组成部分,它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用,因此设计时应给予特别的重视。
根据经验,三相分离器应满足以下几点要求: 1、混和液进入沉淀区之关,必须将其中的气泡予以脱出,防止气泡进入沉淀区影响沉淀; 2、沉淀器斜壁角度约为50o; 3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3.h以下,进入沉淀区前,通过沉淀槽低缝的流速不大于2m/h; 4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中; 5、应防止集气器内产生大量泡沫。 第2、3两个条件可以通过适当选择沉淀器的深度-面积比来加以满足。对于低浓度污水,主要用限制表面水力负荷来控制;对于中等浓度和高浓度污水,在极高负荷下,单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在国内外所取得的成果表明,只要负荷率不超过20kgCOD/m3.d,厌氧污泥床高度不大于10m,可以预料没有任何问题。
污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以创造条件使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能对于分离器的工作是具有重要意义。 特别注意是防止气泡进入沉淀区,要使固一液进入沉淀区之前就与气泡很好分离。
在气-液表面上形成浮渣能迫使一些气泡进入沉淀区,所以在一些情况下必须考虑设置排放这些浮渣或破坏这些浮渣的设施。 如上所述,升流式厌氧污泥床的混合是靠上流的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此,一般采用多点进水,使进�。
厌氧优点:基本无动力消耗;可适于高浓度废水处理;可以产生沼气能源;产泥量小,泥处理成本低;可以处理含表面活性剂高的废水,不产生泡沫。厌氧缺点:出水不能直接达标,需要进一步好氧处理;厌氧去氨氮污染物基本无去除效率,而且会消耗过量的碳源,增加了好氧处理脱氮的难度。
好氧优点:可以直接处理达标,出水无臭味,清澈;好氧缺点:动力消耗大,污泥产量高,容易出现泡沫,污泥膨胀等问题。
【好氧法】好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法.微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主),作为营养源进行好氧代谢. 【过程】有机物被微生物摄取后,通过代谢活动,约有三分之一被分解、稳定,并提供其生理活动所需的能量;约有三分之二被转化,合成为新的原生质(细胞质),即进行微生物自身生长繁殖.后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分,通常称其剩余活性污泥或生物膜,又称生物污泥.在废水生物处理过程中,生物污泥经固—液分离后,需进行进一步处理和处置. 【优缺点】好氧生物处理的反应速度较快,所需的反应时间较短,故处理构筑物容积较小.且处理过程中散发的臭气较少.缺点就是需持续曝气,耗能大,运行费用高,产生的污泥量大. 【适用范围】目前对中、低浓度的有机废水,或者说BOD浓度小于500mg/L的有机废水,基本上采用好氧生物处理法. ···················································································································································· 【厌氧法】厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下,兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法. 【过程】在厌氧生物处理过程中,复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物,同时释放能量.在这个过程中,有机物的转化分为三部分进行:部分转化为CH4,这是一种可燃气体,可回收利用;还有部分被分解为 CO2、H20、NH3、H2S等无机物,并为细胞合成提供能量;少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分.由于仅少量有机物用于合成,故相对于好氧生物处理法,其污泥增长率小得多. 【优缺点】废水厌氧生物处理过程不需另加氧源,故运行费用低.此外,它还具有剩余污泥量少,可回收能量(CH4)等优点.其主要缺点是反应速度较慢,反应时间较长,处理构筑物容积大等.此外,为维持较高的反应速度,需维持较高的反应温度,就要消耗能源. 【适用范围】对于有机污泥和高浓度有机废水(一般B005≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法.
【好氧法】好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主),作为营养源进行好氧代谢。
【过程】有机物被微生物摄取后,通过代谢活动,约有三分之一被分解、稳定,并提供其生理活动所需的能量;约有三分之二被转化,合成为新的原生质(细胞质),即进行微生物自身生长繁殖。
后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分,通常称其剩余活性污泥或生物膜,又称生物污泥。在废水生物处理过程中,生物污泥经固—液分离后,需进行进一步处理和处置。【优缺点】好氧生物处理的反应速度较快,所需的反应时间较短,故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。
缺点就是需持续曝气,耗能大,运行费用高,产生的污泥量大。【适用范围】目前对中、低浓度的有机废水,或者说BOD浓度小于500mg/L的有机废水,基本上采用好氧生物处理法。····················································································································································【厌氧法】厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下,兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。
【过程】在厌氧生物处理过程中,复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物,同时释放能量。在这个过程中,有机物的转化分为三部分进行:部分转化为CH4,这是一种可燃气体,可回收利用;还有部分被分解为 CO2、H20、NH3、H2S等无机物,并为细胞合成提供能量;少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成,故相对于好氧生物处理法,其污泥增长率小得多。
【优缺点】废水厌氧生物处理过程不需另加氧源,故运行费用低。此外,它还具有剩余污泥量少,可回收能量(CH4)等优点。其主要缺点是反应速度较慢,反应时间较长,处理构筑物容积大等。
此外,为维持较高的反应速度,需维持较高的反应温度,就要消耗能源。 【适用范围】对于有机污泥和高浓度有机废水(一般B005≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。
厌氧生物处理与好氧生物处理相比,优点如下:1.应用范围广。好氧处理一般只能处理中低浓度的有机废水,而厌氧处理能处理高中低浓度的各类废水,而且有些有机物对好氧处理来说是难降解的,而对于厌氧处理来说却是可降解的。
2.能源需求少且能产生大量能源。
好氧处理需要消耗大量的能量供氧,曝气费用随着有机物浓度的增加而增大;而厌氧处理不需要充氧,且产生的沼气量巨大,可以作为能源。一般厌氧处理的动力消耗约为好氧处理的1/10。 3.有机负荷高。好氧处理有机负荷为0.2~3.2kgCOD/(m3·d),而厌氧处理有机负荷一般为3.2~32 kgCOD/(m3·d),甚至可高达50kgCOD/(m3·d)。
4.剩余污泥量少,易处理。由于厌氧微生物增殖缓慢,产生的剩余污泥量比好氧处理少得多,处理同样数量的废水仅产生相当于好氧处理1/6~1/10的剩余污泥,且污泥脱水性能好,浓缩时可不使用脱水剂,处理较容易。 5.对营养物的需求量小。
一般认为,好氧处理氮和磷的需求量为BOD:N=100:5:1,而厌氧处理为(350~500):5:1。有机废水一般已含有一定量的氮和磷及多种微量元素,因此厌氧处理可以不添加或少添加营养盐。 6.厌氧菌种便于二次启动。
厌氧处理的菌种,例如厌氧颗粒污泥,可以在终止供给废水与营养的情况下保留其生物活性与良好的沉淀性能至少一年以上,它的这一特性为其间断性或季节性的运行提供了有利条件。 7.耐冲击负荷能力强。厌氧处理污泥浓度高,能承受较大的浓度变化和水质变化。
8.规模灵活。厌氧处理系统规模灵活,可大可小,设备简单,易于制作。 缺点如下: 1.厌氧方法虽然负荷高、去除有机物的绝对量与进液浓度高,但其出水COD高于好氧处理,原则上仍需要后处理才能达到较高的排水标准。 2.厌氧微生物对有毒物质较为敏感,因此,对于有毒废水性质了解的不足或操作不当在严重时可能导致反应器运行条件的恶化。
3.厌氧反应器初次启动过程缓慢,一般需要8~12周时间。
好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法.优点有反应速度较快,废水停留时间较短,故处理构筑物容积较小;处理过程中散发的臭气较少;对能降解有机物分解完全等.缺点有对难降解有机物去除率低、污泥量较厌氧处理多、运行费用较高等.厌氧生物处理是有机物在无氧的条件下,借助转性厌氧菌和兼性厌氧菌的作用下,将大部分的有机物转化为甲烷等简单小分子有机物与无机物,从而使污水得到净化.优点有有机物去除率高、污泥量少、运行费用少等.缺点有废水停留时间较长、有机物分解不完全、臭气产生多等.
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