桂林一體化污水處理設(shè)備方案

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桂林一體化污水處理設(shè)備方案

 1、此類廢水有的根含量比較高，對厭氧的甲烷菌有抑制作用，進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器前必須降低根的含量；

  2、當(dāng)廢水含鈣、鎂離子比較高時，在厭氧過程中會有一個逐步積累的過程，如果不能不斷洗出，當(dāng)積累到一定的程度時，就會對厭氧菌起到抑制作用，因此，解決鈣、鎂離子的積累也是一個重要問題；

  3、酒精廢液中有相當(dāng)一部分難以生化的COD需用物化進(jìn)一步解決； 

  4、如何控制進(jìn)水COD適當(dāng)?shù)臐舛龋墙鉀Q厭氧運行穩(wěn)定的關(guān)鍵。

  生化處理50000mg/lCODcr以下的高濃度有機(jī)廢水的工藝

  工藝流程說明：

  一是前處理系統(tǒng)，包括PH的調(diào)整，沉淀、水解酸化、脫硫等；

  二是生化處理系統(tǒng)，包括厭氧、好氧等；

  三是后水處理系統(tǒng)，包括二次沉淀、水幕除塵、三次沉淀、氣浮、氧化塘等；

  四是沼氣處理系統(tǒng)，包括沼氣脫硫、儲存、送入鍋爐燃燒。

  在本工藝中，關(guān)鍵技術(shù)在于厭氧和好氧。去除80%以上的COD就靠高效率的厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器；本工藝選擇的厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器。

  （一）厭氧反應(yīng)器

  本工藝采用厭氧反應(yīng)器為污泥床上流內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器，其具有如下特點：

1、能夠自動平衡COD負(fù)荷沖擊：當(dāng)COD負(fù)荷增加，沼氣的產(chǎn)量和速度隨之增加，由于內(nèi)循環(huán)的速度增大加快，COD去除率也加快，循環(huán)回流水亦隨之加快稀釋進(jìn)水的COD負(fù)荷；當(dāng)COD負(fù)荷減少，沼氣的產(chǎn)量和速度隨之降低，從而形成較低的內(nèi)循環(huán)流，COD負(fù)荷隨之降低。

  2、 污泥床上流內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器所形成的顆粒污泥可以在停機(jī)后放置一年以上，不喪失其活性與沉降性能。因此，即便停機(jī)后再次運轉(zhuǎn)也很容易再啟動。

  3、 反應(yīng)器內(nèi)由于產(chǎn)沼氣造成的強(qiáng)烈的攪動與進(jìn)水充分混合，反應(yīng)器內(nèi)不會發(fā)生常見的污泥床溝流現(xiàn)象。

  4、 COD容積負(fù)荷高，可達(dá)20-30kg COD/m3.d，比UASB反應(yīng)器高出2-3倍。

  5、 污染物去除率高：COD65---90%，BOD70---95%。

  6、 沼氣的產(chǎn)氣率高，一般為去除1公斤COD可產(chǎn)氣0.35-0.65m3。

 1 新型厭氧反應(yīng)器及新工藝?yán)砟?/p>

實踐表明，一個成功的反應(yīng)器必須是：①具備良好的截留污泥的性能，以保證擁有足夠的生物量；②生物污泥能夠與進(jìn)水基質(zhì)充分混合接觸，以保證微生物能夠充分利用其活性降解水中的基質(zhì)。同時，研究人員基于對各類化合物厭氧降解機(jī)理研究的進(jìn)展，從厭氧底物降解途徑和動力學(xué)兩方面入手，提高和保持反應(yīng)器內(nèi)微生物活性的可能措施，并與反應(yīng)器的設(shè)計相結(jié)合，全面提高反應(yīng)器的性能。

厭氧過程實質(zhì)是一系列復(fù)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(fù)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)和能量流動的高效順暢是保持該系統(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。

Lettinga教授[1]在展望未來厭氧反應(yīng)器發(fā)展動向時指出，現(xiàn)有的各類高效厭氧反應(yīng)器中，上流式污泥床(USB)系統(tǒng)是歡迎的，也是發(fā)展前途的，上流式厭氧污泥床(UASB)系統(tǒng)在范圍的風(fēng)行可以作為例證。USB系統(tǒng)的一個優(yōu)點是反應(yīng)器內(nèi)水流方向與產(chǎn)氣上升方向相*，一方面減少堵塞的機(jī)會，另一方面加強(qiáng)了對污泥床層的攪拌作用，有利于微生物與進(jìn)水基質(zhì)的充分接觸，也有助于形成顆粒污泥。關(guān)于新型高效反應(yīng)器，Lettinga在推薦膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器EGSB(Expanded Granular Sludge Bed)的同時，提出了另一個極有前途，同時也是極富挑戰(zhàn)性的新工藝，即分階段多相厭氧反應(yīng)器技術(shù)SMPA(Staged Multi-Phase Anaerobic Reactor)[1]。

  實際上SMPA并非特指某個反應(yīng)器，而是一種新工藝思想。據(jù)稱，該工藝將適用于各類溫度條件，從低溫(55℃均可運行，對于各種含抑制性化合物的化工廢水也能適應(yīng)。

  SMPA的理論思路是：

  ① 在各級分隔的單體中培養(yǎng)出合適的厭氧細(xì)菌群落，以適應(yīng)相應(yīng)的底物組分及環(huán)境因子(pH,H2分壓值等)；

  ② 防止在各個單體中獨立發(fā)展形成的污泥互相混合；

  ③ 各個單體內(nèi)的產(chǎn)氣互相隔開；

  ④ 工藝流程更接近于推流式，系統(tǒng)因而擁有更高的去除率，出水水質(zhì)更好。

  從上述的思路可以看出，SMPA的理論依據(jù)來源于對厭氧降解機(jī)理的理解。Lettinga指出，組成SMPA的單體反應(yīng)器既可是EGSB，也可是UASB。

  2 折流式厭氧反應(yīng)器

  折流式厭氧反應(yīng)器(Anaerobic Baffled Reactor)是Bachman和McCarty等人[2]于1982年前后提出的一種新型高效厭氧反應(yīng)器，其構(gòu)造如圖1。

反應(yīng)器特點是：內(nèi)置豎向?qū)Я靼澹瑢⒎磻?yīng)器分隔成串聯(lián)的幾個反應(yīng)室，每個反應(yīng)室都是一個相對獨立的上流式污泥床(USB)系統(tǒng)，其中的污泥可以是以顆粒化形式或以絮狀形式存在。水流由導(dǎo)流板引導(dǎo)上下折流前進(jìn)，逐個通過反應(yīng)室內(nèi)的污泥床層，進(jìn)水中的底物與微生物充分接觸而得以降解去除。

  雖然在構(gòu)造上ABR可以看作是多個UASB反應(yīng)器的簡單串聯(lián)，但工藝上與單個UASB有顯著不同。UASB可近似地看作是一種*混合式反應(yīng)器，而 ABR則更接近于推流式工藝。與Lettinga提出的SMPA[3]工藝對比，可以發(fā)現(xiàn)ABR幾乎*地實現(xiàn)了該工藝的思路要點。首先，擋板構(gòu)造在反應(yīng)器內(nèi)形成幾個獨立的反應(yīng)室，在每個反應(yīng)室內(nèi)馴化培養(yǎng)出與該處的環(huán)境條件相適應(yīng)的微生物群落。例如ABR用以處理葡萄糖為基質(zhì)的廢水時，*格反應(yīng)室經(jīng)過一段時間的馴化，將形成以酸化菌為主的高效酸化反應(yīng)區(qū)，葡萄糖在此轉(zhuǎn)化為低級脂肪酸(VFA)，而其后續(xù)反應(yīng)室將先后完成各類VFA到甲烷的轉(zhuǎn)化。通過熱力學(xué)分析可知，細(xì)菌對丙酸和丁酸降解只有在環(huán)境H2分壓較低的情況下才能進(jìn)行[4]，而有機(jī)物酸化階段是H2的主要來源，產(chǎn)甲烷階段幾乎不產(chǎn)生H2。與單個UASB中酸化和產(chǎn)甲烷過程融合進(jìn)行不同，ABR反應(yīng)器有獨立分隔的酸化反應(yīng)室，酸化過程產(chǎn)生的H2以產(chǎn)氣形式先行排除，因此有利于后續(xù)產(chǎn)甲烷階段中丙酸和丁酸的代謝過程在較低的H2分壓環(huán)境下順利進(jìn)行，避免了丙酸、丁酸過度積累所產(chǎn)生的抑制作用。由此可以看出，在 ABR各個反應(yīng)室中的微生物相是隨流程逐級遞變的，遞變的規(guī)律與底物降解過程協(xié)調(diào)*，從而確保相應(yīng)的微生物相擁有的工作活性。其次，同傳統(tǒng)好氧工藝相比，厭氧反應(yīng)器的一個不足之處是系統(tǒng)出水水質(zhì)較差，通常需要經(jīng)過后續(xù)處理才能達(dá)標(biāo)排放。而ABR的推流式特性可確保系統(tǒng)擁有更優(yōu)的出水水質(zhì)，同時反應(yīng)器的運行也更加穩(wěn)定，對沖擊負(fù)荷以及進(jìn)水中的有毒物質(zhì)具有更好的緩沖適應(yīng)能力。值得指出的是，ABR推流式特點也有其不利的一面，在同等的總負(fù)荷條件下與單級的UASB相比，ABR反應(yīng)器的*格不得不承受遠(yuǎn)大于平均負(fù)荷的局部負(fù)荷。以擁有5格反應(yīng)室的ABR為例，其*格的局部負(fù)荷為其系統(tǒng)平均負(fù)荷的5 倍。如何降低局部負(fù)荷過載的不利影響還有待于深入探討。

  3 ABR的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

  目前關(guān)于ABR反應(yīng)器的研究尚處于實驗室階段。英國的一些研究機(jī)構(gòu)在反應(yīng)器的工藝特性方面做了較多的研究。

ABR的工藝特性與其水力特性緊密相關(guān)。對于ABR的水力學(xué)特性，A.Grobicki、D.C.Stuckey[3]和天津大學(xué)的郭靜[10]研究表明：ABR反應(yīng)器在沒有回流和攪拌的條件下，混合效果良好，死區(qū)百分率低。反應(yīng)死區(qū)可以分為生物死區(qū)和水力死區(qū)，生物死區(qū)來源于污泥所占的體積以及污泥對水力條件的改變；水力死區(qū)則可通過改善反應(yīng)器構(gòu)造設(shè)計而減小。在單個反應(yīng)室內(nèi)，水力特性接近于*混合式，而從整體效果上看，則近似于推流式。由于 ABR的水力特性較復(fù)雜，二者均未能就其流態(tài)提出一個較好的數(shù)學(xué)模型。其水力死區(qū)的計算借用了化學(xué)反應(yīng)工程中反應(yīng)器的流態(tài)模型，其合理性尚待進(jìn)一步考證。關(guān)于ABR的工藝特性研究，早是由A.Bachman和P.L.McCarty等人[2]所做。

  據(jù)介紹，ABR反應(yīng)器運行時污泥床層(常為顆粒污泥)處于流化狀態(tài)，廢水中基質(zhì)的降解和微生物代謝產(chǎn)物的排除均須經(jīng)由顆粒污泥表面通過擴(kuò)散作用完成。中ABR的負(fù)荷可高達(dá)36 gCOD/L。此外W.P.Barber和D.C.Stuckey[5]研究了ABR的啟動特性，結(jié)果表明，固定進(jìn)水基質(zhì)濃度而逐步縮短HRT的啟動方式優(yōu)于固定HRT而逐漸增大進(jìn)水基質(zhì)濃度的啟動方式。另外，ABR對水力負(fù)荷沖擊響應(yīng)迅速但恢復(fù)卻快于濃度負(fù)荷沖擊。在高水力負(fù)荷條件下，反應(yīng)器內(nèi)的短流現(xiàn)象是造成污泥流失的主要原因。A.Grobicki和D.C.Stuckey[6]研究了以葡萄糖為基質(zhì)的ABR在穩(wěn)定狀態(tài)和沖擊負(fù)荷情況下的運行特性，系統(tǒng)分析了酸化過程以及甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等中間產(chǎn)物在不同運行狀態(tài)下沿流程的分布積累狀況。與其它反應(yīng)器在沖擊負(fù)荷條件下不同的是，ABR中甲酸并非是很重要的電子受體。此外，無論是在水力或是在濃度負(fù)荷沖擊下，ABR均表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性能，因此有可能適用于工業(yè)廢水處理。S.Nachaiyasit[7]研究了低溫對ABR性能的影響，結(jié)果表明在中等負(fù)荷條件下，反應(yīng)器溫度由35 ℃降至25 ℃對COD去除率無明顯影響，當(dāng)溫度進(jìn)一步降至15 ℃時，反應(yīng)器的效率明顯下降，主要原因是低溫降低了細(xì)菌的代謝速率，使VFAs的半飽和降解常數(shù)Ks增大，同時可溶性細(xì)胞代謝產(chǎn)物增加。此外沼氣產(chǎn)量減少也降低了基質(zhì)與微生物的接觸效率，但通過合理調(diào)整工藝設(shè)計，可明顯減小低溫對厭氧過程的負(fù)作用。T.Setiadi等人研究了出水回流對反應(yīng)器的影響，著重強(qiáng)調(diào)了回流比與系統(tǒng)中堿度及pH之間的關(guān)系。

此外，復(fù)合式(Hybrid)厭氧反應(yīng)器，即在反應(yīng)器內(nèi)的適當(dāng)部位增設(shè)填料也是目前的一個研究方向。復(fù)合式ABR(HABR)一般在反應(yīng)器內(nèi)各反應(yīng)室的上部空間架設(shè)填料，一方面利用原有的無效容積增加生物總量，更重要的是由于填料的存在，夾帶污泥的氣泡在上升過程中與之發(fā)生碰撞，加速了污泥與氣泡的分離，從而降低了污泥的流失。

  如前所述，ABR的推流特性使其在處理對細(xì)菌有抑制或毒性的物質(zhì)時具有潛在的優(yōu)勢，關(guān)于這方面的實驗室研究目前剛剛起步。C.J.Holt等人[8] 利用ABR與HABR處理含酚廢水，二者都取得很好的效果，其中HABR在進(jìn)水酚濃度為1 192mg/L(COD)時的去除率為95%。同濟(jì)大學(xué)的雷中方等[9]試驗了用ABR處理堿法草漿黑液的可能性。清華大學(xué)的戴友芝也正在進(jìn)行利用ABR 降解劇毒物質(zhì)氯酚的可行性研究，目前實驗結(jié)果已相當(dāng)不錯。

一、生化處理高濃度有機(jī)廢水技術(shù)

  采用生化處理5萬mg/lCODcr以下高濃度有機(jī)廢水（如淀粉類酒精廢液、淀粉廢水等）需要解決的幾個問題：這里指的生化處理是采用厭氧 → 好氧+物化工藝。

5萬mg/lCODcr以下的高濃度有機(jī)廢水，一方面BOD/COD比值較高，可生化性比較好，采用生化+物化組合進(jìn)行處理，效果良好。厭氧產(chǎn)生的甲烷，可以用來燒鍋爐或用來發(fā)電。經(jīng)處理后的廢液可達(dá)標(biāo)排放，運行費用比較低，經(jīng)濟(jì)效益比較好；但另一方面由于廢水濃度高，成分復(fù)雜，也給生化處理帶來很大的難度。采用生化處理必須解決好以下幾個問題，才能收到良好效果。
經(jīng)厭氧后COD仍比較高，需要采用好氧進(jìn)一步處理。本工藝采用的是塔式好氧反應(yīng)器，內(nèi)設(shè)活性污泥流化床，并設(shè)有內(nèi)循環(huán)器，上層設(shè)有填料形成生物濾膜。這種反應(yīng)器能使細(xì)菌與廢液得到充分的接觸氧化，COD得以充分降解，COD去除率可達(dá)到70---95%，生化后的廢液再經(jīng)過物化處理，去除遺留下來的難以生化或不可生化的COD，物化處理后的廢水排入氧化塘經(jīng)植物吸附，即可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。