UASB反应器在废水厌氧处理中的应用彭乃文

第16卷第4期煤矿环境保护CQ目猫刀eEm血lD商阳址alR州湘出onVbl.16,No.4,2X()2巴巴巴巴巴巴巴巴巴巴二巴巴二二巴}防治技术}uAsB反应器在废水厌氧处理中的应用彭乃文张丽任文慧葛平(平顶山煤业集团天成环保公司,河南平顶山46701)UASB反应器为厌氧生物处理的一种装置,已为各种工业和生活废水处理和能源回收提供了重要手段,它以成本低和能源的回收利用而成为最具有吸引力的技术,引起各国特别是发展中国家的瞩目。1UASB反应器的基本原理UASB反应器为上流式厌氧污泥床,如图1所示。废水由反应器底部进人,反应器主体含有大量的厌氧污泥,由于废水以一定流速自下而上流动以及生物降解过程产生大量沼气的搅拌作用,废水与污泥充分混合,有机质被吸附分解,最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫水氢和氨,所产生沼气(主要是甲烷)由上部的三相分离器的集气室排出。含有悬浮污泥的废水进人三相分离器的沉降区。由于沼气从水中分离而失去搅拌作用,废水在上升过程中变得比较平稳,其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分,使反应器内有较高的污泥浓度,保证了后继处理的正常进行。在运行过程中,UASB反应器内能够形成沉淀性能良好的颗粒污泥,能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷。沼气出水集气室沉降区药锐找二百汤孙共图1UASB反应器2UASB反应器在工程中的应用UASB反应器在所有高速厌氧反应器中是应用最为广泛的,其处理的废水包括几乎所有以有机污染物为主的废水,如各类发酵工业、淀粉加工、皮革、制糖、罐头、饮料、牛奶与乳制品、蔬菜加工、豆制品、肉类加工、造纸、制药、石油精炼及石油化工等各种来源的有机废水。目前,平煤集团天成环保公司已建成并投人使用的河南华利制药厂废水处理及综合利用工程,其关键环节即采用了UASB反应器,其工艺流程见图2所示。收收集侧侧沼气收集利用用UUU人SB反应器器预预曝池池〔巫画画一一惬画一.枢夔回一,毛烫困-,压匣画图2废水处理工艺流程图原水水质:coD12300叱/L,pH值=5,流量400m扮d,骆2soomg/;L要求处理后出水达到制药行业排放标准。收稿日期:2X(论一01一10其具体操作程序如下:(l)将启动所需的接种污泥(其它污水处理厂的消化污泥)注人UASB反应器,测其污泥浓度(v朋)达到209几以上。彭乃文等U别旧反应器在废水厌氧处理中的应用()2进水CODcr浓度控制在4soomg/L(仅限于调试阶段),对于COD12300mg/L的原水,在调节池内加清水稀释。(3功口石灰水控制进水声值在6.8一7.2之间。(4)原水进人反应器前,在调节池内加热到38℃。(5)按以上方法运行,每天测其pH值、COD、VFA(即挥发性脂肪酸)浓度及产气量。VFA浓度以不高于Zoomg/L为宜,当出水vFA浓度过高时,减小进水量和COD浓度,直到反应器内VFA低于Zoogrn几后按原浓度和负荷进人。待有机物去除率可降解COD80%后再提高进水量和进水浓度,进水量的多少按其容积负荷确定,刚开始运行时,其负荷由0.5开始,以后逐步增加。(6)定期向废水中投加氮、磷、钾等微量元素,以利于微生物的生长繁殖和污泥颗粒化的形成。(7)在uSAB反应器的运行过程中,会有少量的絮状污泥被冲洗出反应器,这是正常现象;随着运行时间的增加,细小分散的絮状污泥将变得越来越少,而颗粒污泥则会慢慢形成。经过70多天的调试运行,UASB反应器进液coD提高到了7以幻mg几。去除率达90%以上,沼气产率为0.45m粉吨oCD。减轻了后继处理设备的负荷,实现了废水的达标排放。平煤集团天成环保公司平顶山四铃啤酒厂建设的废水处理及综合利用工程也应用了UASB工艺,反应器总容积为350m3。其工艺流程为:匡习一逐虱恒画币而而习一黑在运行中,废水进液COD浓度控制在4500-5Ox〕mg/L,碱度闷仪〕mg/L以下,水温在37℃-38℃,反应器负荷为4.0k邪OD/(m3·d)。出水coD去除率达90%以上,沼气产率为0.42m粉kgCOD,剩余污泥产率为0.n吨vSS八9coD。在运行过程中常出现以下情况应特别注意,它是影响USAB反应器性能的主要因素:(l)氧气:产甲烷菌是绝对厌氧菌,氧气对厌氧菌的生长繁殖有抑制作用,因此要求反应器隔绝空气,最好密封;密封不仅能保证厌氧,而且能保持水温和防止臭味污染环境。(2)温度:温度是决定厌氧发酵效率的关键因子,主要调控厌氧代谢反应的速度,低温时(20℃一so℃)安全稳定,但处理效率不高;高温时(50℃一印℃)反应速度最快,但耗能较大且设备复杂;在通常情况下常采用中温(30℃一40℃)发酵。(3)pH值:pH值是影响废水处理效率最重要的因素之一。在USAB反应器中,微生物适宜生长的pH为6.5一7.8,为了保证较高的产气率,常控制在6.8一7.2之间,为了让pH值符合要求,通常在进水中加酸或碱来调节。(4)营养物质与微量元素:废水厌氧处理过程是由细菌完成的,为了使细菌维持在良好的生长状态,废水中必须含有足够能使细菌合成自身细胞物质的化合物,主要有氮、磷和硫等以及其它生长必须的少量的或微量的元素。(5)碱度:反应器中的碱度代表重碳酸盐(HC03,一)和碳酸盐(CO,`)的含量,通常起缓冲声值的作用。反应器中的碱度通常要求在100度(Cao)以上,大多数工业废水都能达到,否则加以调整。(6)有毒物质:许多有机物对厌氧菌特别是甲烷菌呈现出了很强的毒性,某些重金属离子和某些阴离子对厌氧菌也会产生毒害作用,因此在废水的厌氧处理过程中应采取措施加以防治。从运行情况看,该设备造价低,工艺能耗小,投资费用少,操作简单,运行稳定、可靠,且产生大量可利用的洁净能源—沼气,实现了环境效益与经济效益的统一,是一项值得大力推广的废水处理技术。