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EGSB厌氧处理技术的应用与进展2015.4.13简介EGSB（ExpandedGranularSludgeBed），中文名膨胀颗粒污泥床，是在上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的研究成果的基础上,开发的第三代高效厌氧反应器，与IC反应器同属于第三代高效厌氧反应器，于20世纪90年代初由荷兰瓦格宁根(Wageingen)农业大学的Lettinga等人率先开发。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。EGSB反应器研究背景1976年荷兰Wageningen农业大学由Lettinga教授领导的研究小组开始研究采用UASB反应器来厌氧处理生活污水。1981年Lettinga等人研究在常温下（荷兰，夏季15~20℃，冬季6~9℃）UASB反应器处理生活污水的情况，反应器的容积为120L，在温度为12~18℃，HRT为4~8h情况下，COD总去除率为45%~75%。随后，他们按比例扩大设计了6m3和20m3的反应器，并目用颗粒污泥接种，但研究结果表明，其处理效率比上述的45%~75%更低。经过分析他们认为，由于污水与污泥未得到足够的混合，相互间不能充分接触，因而影响了反应速率，最终导致反应器的处理效率很低。EGSB反应器研究背景在利用UASB反应器处理生活污水时，为了增加污水与污泥间的接触，更有效地利用反应器的容积，必须对UASB反应器进行改进。研究小组认为改进的办法有两种：（1）采用更为有效的布水系统，即可通过增加每平方米的布水点数或采用更先进的布水设施来实现；（2）提高液体的上升流速（Vup）。EGSB反应器研究背景但是当处理低温低浓度的生活污水时，改进布水系统的结果仍不理想，因此研究小组基于上述第二种办法，通过设计较大高径比的反应器，同时采用出水循环，来提高反应器内的液体上升流速，使颗粒污泥床层充分膨胀，这样就可以保证污泥与污水充分混合，减少反应器内的死角，同时也可以使颗粒污泥床中的絮状剩余污泥的积累减少，由此便产生了第三代高效厌氧反应器——膨胀颗粒污泥床（ExpandedGranularSludgeBed，简称EGSB）反应器。EGSB反应器工作原理和结构EGSB厌氧反应器是继UASB之后的一种新型的厌氧反应器。它由布水器、三相分离器、集气室及外部进水系统组成一个完整系统。废水经过污水泵进入EGSB厌氧反应器的有机物充分与厌氧罐底部的污泥接触，大部分被处理吸收。高水力负荷和高产气负荷使污泥与有机物充分混合，污泥处于充分的膨胀状态，传质速率高，大大提高了厌氧反应速率和有机负荷。所产生的沼气上升到顶部经过三相分离器把污泥、污水、沼气分离开来。沼气出水三相分离器沉淀区膨胀床区污泥床区进水循环水EGSB反应器与UASB反应器相比特点运行稳定有机负荷高出水回流技术低温、低浓度亦可布水均匀运行成本低占地小与UASB相比特点EGSB反应器存在的问题由于EGSB反应器高径比大，且回流水加快了水流上升速度，使出水中细微颗粒物比UASB多，加重了后续处理的负担。另外内循环中泥水混合液的上升还易产生堵塞现象，使内循环瘫痪，处理效果变差EGSB反应器对布水系统要求较为宽松，但对三相分离器要求更为严格。高水力负荷使得反应器内的搅拌强度加大，这保证了颗粒污泥与废水之间的充分接触，强化了传质过程，可以有效地解决UASB常见的短流、死角和堵塞问题。但是在高水力负荷和产气浮力搅拌的共同作用下，EGSB反应器容易发生污泥流失现象。因此，三相分离器的设计成EGSB高效稳定运行的关键。与UASB反应器相比,EGSB反应器内的液体上升流速要大得多,因此必须对三相分离器进行特殊改进。改进可以有以下几种方法：1.增加一个可以旋转的叶片,在三相分离器底部产生一股向下水流,有利于污泥的回流;2.采用筛鼓或细格栅,可以截留细小颗粒污泥;3.在反应器内设置搅拌器,使气泡与颗粒污泥分离;4.在出水堰处设置挡板,以截留颗粒污泥。我国这一领域研究并不成熟，EGSB系统内三相分离器和布水器优化度和设备集成化不够，技术垄断于国外公司。EGSB反应器的应用领域1低温环境条件下的废水处理与所有生物处理一样,厌氧工艺的性能很大程度上受环境因素的影响(如温度、pH值、营养物质等)。最佳性能一般只能在最佳温度范围达到,大多数厌氧工艺设定都在30～40,50～60℃这两范围内,因为其代表了产甲烷细菌的最佳生长温度。通常认为低温下(20℃),产甲烷菌的最大比生长速率会受到抑制,反应速率减慢,从而会降低工艺的处理效果。EGSB中高的上升流速能够带来良好的水力搅拌条件,促进了底物与生物体间的有效接触,增强了传质效果,这也就使得在低于15℃的低温条件下处理污水成为可能。表2为低温条件下EGSB及其他厌氧反应器的一些研究结果。2低浓度废水的处理低浓度废水通常是指CODCr的质量浓度低于1000mg/L的废水,主要包括生活污水、市政污水和一些稀释后的工业废水。由于进水基质的低浓度会使有机物降解速率减小,污泥的活性会很低,产气量也随之减少,有机物和污泥间的传质作用很差,反应器负荷会受到限制。EGSB在处理低浓度废水时,由于具有高的表面负荷所形成的良好水力条件,能最大程度地减少传质阻力,因此可以取得较好的效果。城市生活污水是低浓度废水的重要组成部分,由于具有成本低、效果较好、管理方便等优点,生活污水的厌氧处理工艺正逐渐受到各国的重视。Lettinga认为选择合适的后处理方法相配合,厌氧技术必将成为分散型生活污水处理模式的核心手段。从表2和表3可以看出,由于对低浓度废水的加热和保温能耗很高,因此低浓度废水的厌氧处理一般都在较低温度下进行,Letingga等在4℃处理低浓度VFA混合废水时仍取得了90%的去除率,这就说明了EGSB在低浓度废水尤其生活污水的处理上应该具有不小的潜力。3含毒性或抑制性物质废水的处理毒性物质的存在及其浓度是影响厌氧处理的重要因素之一,废水中所含的毒性物质往往会对产甲烷菌产生危害或抑制作用,从而导致反应系统运行的失败。采用EGSB处理毒性废水时,除了本身厌氧微生物对毒物的降解专性外,EGSB的高出水循环率,改善了反应器内混和状况,不仅有效地降低了浓度梯度对微生物生长的影响,更稀释了进水中的毒物浓度,从而具有更强的耐受能力。4EGSB与其他工艺的组合研究EGSB在上述特型废水处理上确实具有独到的优势,但是其本身作为一种厌氧工艺,不能有效地去除氮、磷及病源微生物等,从而可能会达不到水质排放的要求,因此采用EGSB与其他工艺的组合来提高整个系统的高效性也就成为近年来的研究热点。5EGSB工艺对高浓度有机废水的处理EGSB反应器中的三相分离器能够更好的截留污泥，使反应器中的污泥浓度较高，COD处理容积负荷高达20-25kg/m3•d以上。鉴于以上优点，该反应器能够广泛适用于高浓度有机废水处理，尤其是一些易降解的发酵废水，啤酒废水，大豆废水等。在没有抑制微生物活性的前提下，使COD去效率可以达到90%以上。典型工业应用实例EGSB适合于处理多种有机污水。目前,BiothaneSystems公司已在世界范围内建造了多座处理工业废水BiobedEGSB装置,其中有著名的荷兰喜力(Heineken)啤酒公司和丹麦嘉士伯(Carlsberg)啤酒公司以及中国深圳的金威(Kingway)啤酒公司。BiobedEGSB迄今为止,EGSB的应用领域已涉及到啤酒、食品、制糖、制药、化工等行业。例如EGSB反应器处理链霉素有机废水工业膨胀颗粒污泥床_接触氧化法处理棕榈油废水.总结与展望EGSB处理有机废水性能卓越,在处理低温、低浓度、难降解和毒性等废水时更是具有其他工艺不可比拟的优势,应用前景十分广阔。国际上对于EGSB的应用技术已较为成熟,并已拥有自主产权的EGSB。国内EGSB研究依然不十分成熟,自行研制的EGSB往往不能真正很好的在实践中发挥作用,因此有必要了解并掌握国际上EGSB的发展动态和先进设计理念。结合我国废水的实际情况,可以从以下方面进行深入探讨:①EGSB系统结构的优化设计,包括三相分离器、布水器、搅拌器、节能型保温设施(如利用太阳能)等;②建立EGSB运行的数学动力学模型,包括水力模型、流态模拟、工艺过程参数模拟等;③掌握EGSB内厌氧微生物的特性和利于颗粒污泥形成的机制;④寻找并优化与EGSB匹配的先进组合工艺。