环保水圈技术PPT第三代厌氧生物反应器

PPT讲技术环保水圈水处理技术第六篇——第三代厌氧生物反应器代表：EGSB、IC、UBF、ABR在UASB等第二代厌氧生物反应器中，在处理低浓度有机废水时，由于不可能产生大量沼气的搅动，反应器中的混合效果较差，如果提高反应器的水力负荷来改善混合状况，则会出现污泥流失。所以，为了解决这一问题，20世纪90年代在国际上提出了以EGSB、IC、UBF、ABR为代表的第三代厌氧生物反应器。PPT讲技术环保水圈目录1、第三代厌氧反应器简介2、EGSB反应器3、IC反应器4、UBF反应器简介5、ABR反应器简介PPT讲技术环保水圈第三代厌氧生物反应器简介微生物以颗粒污泥固定化方式存在于反应器中，反应器单位容积的生物量更高；能承受更高的水力负荷，并具有较高的有机污染物净化效能；具有较大的较大径比，一般在5-10以上；能力消耗小共同特点PPT讲技术环保水圈第三代厌氧生物反应器简介主要技术性能反应器技术指标EGSBICUBF反应器高度/m12-1618-2412-14流速（包括回流）/（m/h）2.5-126-162-8回流比20-30020-3005-100微生物SS浓度/(g/L)50-10045-9240-85出水悬浮物SS浓度/(mg/L)10-6020-10010-45PPT讲技术环保水圈于20世纪90年代初由荷兰Wageingen农业大学的Lettinga等人率先开发的。其构造与UASB反应器有相似之处，可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。与UASB反应器不同之处是，EGSB反应器设有专门的出水回流系统。EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）反应器反应器结构PPT讲技术环保水圈EGSB反应器中装有一定量的颗粒污泥，当有机废水及其所产生的沼气自下而上地流过颗粒污泥床层时，污泥床层与液体间会出现相对运动，导致床层不同高度呈现出不同的工作状态。当废水上升流速较低时，颗粒污泥相对静止，床层空隙率操持稳定；当流速达到一定数值时，床层空隙便开始增加，床层也相应膨胀。当上升流速超过临界流速后，污泥颗粒呈悬浮状态，颗粒床被流态化，再进一步提高进水流速到最大流化速度时，载体颗粒将产生大量的流失。EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）反应器工作原理PPT讲技术环保水圈工作原理从颗粒污泥流态化的工作状况可以看出EGSB反应器的工作区为流态化的初期，即膨胀阶段，进水流速较低，一方面可保证进水基质与泥泥颗粒的充分接触和混合，另一方面有利于减轻或消除静态床（UASB）中常见的底部负荷过重的状况，从而增加了反应器对有机负荷、毒性物质的承受能力。EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）反应器PPT讲技术环保水圈颗粒污泥颗粒污泥的特性：EGSB工艺中颗粒污泥的沉降性能好，有效地减少了悬浮于消化液中的微生物个体数量，避免了微生物随消化液大量流失的可能性，保证了厌氧反应器中高浓度活性污泥的滞留量，进而为反应器的高效、稳定运行奠定了基础。EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）反应器PPT讲技术环保水圈颗粒污泥的4个形成阶段：①将细胞运到惰性物质或其他细胞（基底）的表面。②通过物理化学作用力可逆吸附于基底上。③通过微生物表面的鞭毛、纤毛或胞外多聚物将细胞吸附于基底上。④细胞的倍增和颗粒污泥的形成。EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）反应器颗粒污泥PPT讲技术环保水圈结构方面操作方面适宜范围高径比大，占地面积大大缩小；均匀布水，污泥床处于膨胀状态，不易产生沟流和死角；三相分离器工作状态和条件稳定；反应器启动时间短，COD有机负荷率可以高达40kg/（m3·d），污泥不易流失；液体表面上升流速通常为2.5-6m/h，最高可达10m/h，液固混合状态好；反应器设有出水回流系统，更适合于处理含有悬浮性固体和有毒物质的废水；进水流速大，有利于污泥与废水间充分混合、接触、，因而在低温、处理低浓度有机废水时有明显优势；以颗粒污泥接种，颗粒污泥活性高，沉降性能好，粒径较大，强度较好；适合处理中低浓度的有机废水；对难降解有机物、大分子脂肪酸类化合物、低温、低基质浓度、高含盐量、高悬浮性固体的废水有相当好的适应性；EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）反应器工艺特点PPT讲技术环保水圈EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床）反应器工程应用20世纪90年代荷兰BiothaneSystem公司推出了一系列工业规模的EGSB反应器，应用领域已经涉及啤酒、食品、化工等行业。实际运行表明，EGSB反应器的处理能力可达到UASB的2-5倍。PPT讲技术环保水圈IC厌氧反应器IC厌氧反应器是20世纪80年代中期由荷兰PAQUES公司推出的。目前，该工艺已经成功地应用于啤酒、造纸及食品加工等行业的生产污水处理中，由于其处理容量高、投资少、占地省和运行稳定等优点引起了各国水处理人员的瞩目，被称为第三代厌氧生化反应器的代表工艺之一。IC反应器基本构造如图所示，它相似由2层UASB反应器串联而成。按功能划分，反应器由下而上共分为5个区：混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区。反应器结构PPT讲技术环保水圈IC厌氧反应器混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。反应器结构PPT讲技术环保水圈IC厌氧反应器第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利条件。沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥返回第2厌氧区污泥床。反应器结构PPT讲技术环保水圈颗粒污泥颗粒污泥的物理性质：IC反应器颗粒的平均直径在0.66～0.87mm，略大于UASB反应器颗粒的平均直径0.51～0.83mm；IC反应器最大颗粒直径为3.14～3.57mm，UASB反应器颗粒的最大直径3.38～3.43mm；IC反应器颗粒密度为1.041～1.057g/cm3，与UASB反应器颗粒的密度1.039～1.065g/cm3较为接近。IC反应器颗粒相对剪切强度比UASB颗粒的强度差，如以UASB颗粒的相对强度为100%，则IC颗粒为32%～53%，这是由于IC反应器的污泥负荷率大大高于UASB反应器的污泥负荷率之故。IC颗粒污泥的灰分占0.13～0.15，低于UASB颗粒污泥的灰分0.2～0.26，这说明IC颗粒污泥中有机成分含量更高，污泥的活性更高。IC厌氧反应器PPT讲技术环保水圈颗粒污泥颗粒大小分布：有研究人员比较了IC反应器与UASB反应器污泥样品颗粒大小尺寸的分布，比较的结果表明，IC反应器颗粒尺寸较粗和分布较宽，这是由于IC反应器升流速度较大，使细小颗粒更易于被冲刷从而反应器内小颗粒比例减小，而留在反应器内的颗粒获得更充分的营养，在长期滞留情况下颗粒长得更大，因此IC反应器内颗粒大小的分布范围比UASB反应器更宽。IC厌氧反应器颗粒沉降速率：UASB和IC反应器内颗粒的沉降速度一般都高于液体升流速度。IC颗粒（粒径0.5mm）的沉降速度仅略高于液体的升流速度（2.6mm/s）。在IC反应器的第二反应室，由于气体负荷率较低，创造了一个较为平稳的沉淀条件，有利于细小颗粒的滞留。污泥的活性：IC反应器污泥的活性远高于UASB反应器的污泥活性。这是由于IC反应器的污泥颗粒完全趋于流化状态，传质的限制因素小，UASB反应器污泥床局部地方的污泥浓度很高，甚至存在死区，传质受到一定限制。因此，IC反应器的平均污泥去除负荷率远高于UASB反应器的污泥去除负荷率。PPT讲技术环保水圈工艺特点IC厌氧反应器容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。节省投资和占地面积：IC反应器容积负荷率高出普通UASB反应器3倍左右，其体积相当于普通反应器的1/4~1/3左右，大大降低了反应器的基建投资。而且IC反应器高径比很大（一般为4~8），所以占地面积特别省，非常适合用地紧张的工矿企业。抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=2000~3000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的2~3倍；处理高浓度废水（COD=10000~15000mg/L）时，内循环流量可达进水量的10~20倍[5]。大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。PPT讲技术环保水圈工艺特点IC厌氧反应器抗低温能力强：温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物，温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件（20~25℃）下进行，这样减少了消化保温的困难，节省了能量。具有缓冲pH的能力：内循环流量相当于第1厌氧区的出水回流，可利用COD转化的碱度，对pH起缓冲作用，使反应器内pH保持最佳状态，同时还可减少进水的投碱量。内部自动循环，不必外加动力：普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的，而IC反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，不必设泵强制循环，节省了动力消耗。PPT讲技术环保水圈工艺特点IC厌氧反应器出水稳定性好：利用二级UASB串联分级厌氧处理，可以补偿厌氧过程中Ks高产生的不利影响。VanLier在1994年证明，反应器分级会降低出水VFA浓度，延长生物停留时间，使反应进行稳定。启动周期短：IC反应器内污泥活性高，生物增殖快，为反应器快速启动提供有利条件。IC反应器启动周期一般为1～2个月，而普通UASB启动周期长达4～6个月。沼气利用价值高：反应器产生的生物气纯度高，CH4为70％～80％，CO2为20％～30％，其它有机物为1％～5％，可作为燃料加以利用。PPT讲技术环保水圈工程应用IC厌氧反应器IC处理技术从问世以来已成功应用于土豆加工、啤酒、柠檬酸和造纸等废水处理中。1985年荷兰首次应用IC反应器处理土豆加工废水，容积负荷（以COD计）高达35～50kg/(m3•d)，停留时间4～6h；而处理同类废水的UASB反应器容积负荷仅有10～15kg/(m3.d)，停留时间长达十几到几十个小时。•在国内沈阳、上海率先采用了IC厌氧工艺处理啤酒废水，进水COD一般在5000mg/L以上，pH5.0左右，容积负荷（以COD计）可达30kg/(m3•d)，出水COD基本在1000mg/L以下，且每千克COD产沼气0.42m3。•1996年IC反应器首次应用于纸浆造纸行业，并迅速获得客户欢迎，至今全世界造纸行业已建造IC反应器23个。•PAQUES公司在河南省内造纸行业应用IC反应器。PPT讲技术环保水圈UBF厌氧反应器UBF反应器是由上流式污泥床（UASB）和厌氧滤器（AF）构成的复合式反应器。反应器的下面是高浓度颗粒污泥组成的污泥床，上部是填料及其附着的生物膜组成的滤料层。上流式污泥床过滤器UBF系统的突出优点是反应器上部空间所架设的填料，不但在其表面生长微生物，而且在其空隙截留悬浮微生物，利用原有的无效容积增加了生物总量，防止生物量的突然洗出，且由于填料的存在，夹带污泥的气泡在上升过程中与之碰撞，加速了污泥与气泡的分离，从而降低了污泥的流失。COD容积负荷为10~60kg/(m3·d)或BOD容积负荷为7~45kg/(m3·d)，COD污泥负荷为0.5~1.5kg/(kg·d)或BOD污泥负荷为0.3~1.2kg/(kg·d)。该反应器适于处理含溶解性有机物的污水，而不