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1、5流化床和膨胀床系统 厌氧流化床是一种具有很大比表面积的惰性载体颗粒的反应器，厌氧微生物在其上附着生长。它的一部分出水回流，使载体颗粒在整个反应器内处于流化状态。最初采用的颗粒载体是沙子，但随后采用低密度载体如无烟煤和塑料物质以减少所需的液体上升流速，从而减少提升费用。由于流化床使用了比表面积很大的填料，使得厌氧微生物浓度增加。根据流速大小和颗粒膨胀程度可分成膨胀床和流化床，流化床一般按20一40的膨胀率运行。膨胀床运行流速应控制在比初始流化速度略高的水平，相应的膨胀率为520。,6厌氧生物转盘反应器 图15-5 厌氧生物转盘 在厌氧生物转盘这种反应器中，微生物附着在惰性(塑料)介质上，介质可
2、部分地或全部浸没在废水中(图15-5)。介质在废水中转动时，可适当限制生物膜的厚度。剩余污泥和处理后的水从反应器排除。,7厌氧折流反应器 图15-6 折流反应器结构如图15-6所示。由于折板的阻隔使污水上下折流穿过污泥层，造成了反应器推流的性质，并且每一单元相当于一个单独的反应器，各单元中微生物种群分布不同，可以取得好的处理效果。,8厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器 EGSB反应器实际上是改进的UASB反应器，其运行在高的上升流速下使颗粒污泥处于悬浮状态，从而保持了进水与污泥颗粒的充分接触。EGSB反应器的特点是颗粒污泥床通过采用高的上升流速(与小于12m/h的UASB反应器相比)即612
3、m/h，运行在膨胀状态。EGSB特别适于低温和低浓度污水。当沼气产率低、混合强度低时，在此条件下较高的进水动能和颗粒污泥床的膨胀高度将获得比“通常的”UASB反应器好的运行结果。EGSB反应器由于采用高的上升流速因而不适于颗粒有机物的去除。进水悬浮固体“流过”颗粒污泥床并随出水离开反应器，胶体物质被污泥絮体吸附而部分去除。下面是两种不同类型的EGSB反应器：,b厌氧升流式流化床工艺(UFB BIOBED) 厌氧升流式流化床工艺是由Bio-thane系统国际公司所开发的一种新型反应器。它可以在极高的水、气上升流速(两者都可达到57m/h)下产生和保持颗粒污泥，所以不需采用载体物质。由于高的液体和
4、气体的上升流速造成了进水和污泥之间的良好混合状态，因此系统可以采用CODl530kg/(m3d)的高负荷。,9复合床反应器(UASB+AF) 许多研究者为了充分发挥升流式厌氧污泥床与厌氧滤池的优点，采用了将两种工艺相结合的反应器结构，被称为复合床反应器(UASB+AF)，也称为UBF反应器。复合床反应器的结构见图15-8，一般是将厌氧滤池置于污泥床反应器的上部。一般认为这种结构可发挥AF和UASB反应器的优点，改善运行效果。 当处理含颗粒性有机物组分的污水(如生活污水)时，采用两级厌氧工艺可能更有优势：第一级是絮状污泥的水解反应器并运行在相对低的上升流速下。颗粒有机物在第一级被截留，并部分转变
5、为溶解性化合物，重新进入到液相而在随后的第二个反应器内消化。,10水解酸化 水解酸化反应器即水解池，可以在短的停留时间(HRT=2.5h)和相对高的水力负荷下获得高的悬浮物去除率(SS去除率平均为85),并可以改善和提高原污水的可生化性和溶解性，以利于好氧后处理工艺。其COD去除率相对UASB较低，仅有40一50，,第三节 UASB厌氧反应器,一. UASB反应器的原理 1.结构形式 图15-9为UASB的结构形式。,2工作原理 废水引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循
6、环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。 在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥碰击三相分离器气体发射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，产生的气体被收集到反应器顶部的集气室。三相分离器挡板的作用为气体反射器和防止沼气气泡进入沉淀区，以免引起沉淀区的紊动，阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。 由于分离器的斜壁沉淀区的过流面积在接近水面时增加，因此上升流速在接近排放点降低。由于流速降低污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀。累积在三相分离器上的污泥絮体在一定程度将超过其保持在
7、斜壁上的摩擦力，其将滑回到反应区，这部分污泥又可与进水有机物发生反应。,二、UASB反应器的构成 UASB反应器包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器。如果考虑整个厌氧系统还应该包括沼气收集和利用系统。 三、三相分离器的原理 1三相分离器的功能 在UASB反应器中的三相分离器是UASB反应器最有特点和最重要的装置。 它同时具有两个功能： 能收集从分离器下的反应室产生的沼气； 使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。 上述两种功能均要求三相分离器的设计避免沼气气泡上升到沉淀区，如其上升到表面将引起出水混浊，降低沉淀效率，并且损失了所产生的沼气。,2设计三相分离器的原则是： (1)
8、间隙和出水面的截面积比影响到进入沉淀区和保持在污泥相中的絮体的沉淀速度。 (2) 分离器相对于出水液面的位置确定反应区(下部)和沉淀区(上部)的比例。在多数UASB反应器中内部沉淀区是总体积的1520。 (3) 三相分离器的倾角要使固体可滑回到反应器的反应区，在实际中是4560之间。这个角度也确定了三相分离器的高度，从而确定了所需的材料。 (4) 分离器下气液界面的面积确定了沼气的释放速率。适当的释放率大约是13m3(m2h)。速率低有形成浮渣层的趋势，非常高导致形成气沫层，两者都导致堵塞释放管。,四、布水系统要求 进水系统兼有配水和水力搅拌的功能，需要满足如下原则： (1) 进水装置的设计使
9、分配到各点的流量相同，确保单位面积的进水量基本相同，防止发生短路等现象。 (2) 很容易观察进水管的堵塞，当堵塞发现后，必须很容易被清除。 (3) 应尽可能满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合，防止局部产生酸化现象。 为确保进水等量地分布在池底，每个进水管仅与一个进水点相连接是最理想状态。如图15-10所示。,图15-10 连续流布水器,图15-11 连续流布水器,五沼气的处理 厌氧反应器中产生的沼气从污泥的表面散逸出来，聚集在反应器的上部。集气室建于厌氧反应器的顶部，顶部的集气室应有足够尺寸和高度，以保持一定的容积，并保持气室的气密性，防止沼气外逸和空气渗入（为什么？）。
10、沼气中含有饱和蒸汽和硫化氢，具有一定的腐蚀性。对于混凝土结构的气室应进行防腐蚀处理，喷涂涂料，或内衬环氧树脂玻璃布等。对于钢结构的集气室除进行防腐处理外，还应防止电化学腐蚀（为什么？）。沼气由集气室的最高处用管道引出，集气室至贮气柜间的沼气管称为输气管，贮气柜至用户之间的沼气管称为配气管。沼气管道一般采用防腐镀锌钢管或铸铁管。在沼气管道上的适当地点应设水封罐，以便调整和稳定压力，在厌氧UASB反应器、贮气柜、压缩机、锅炉房等构筑物之间起隔绝作用。,第四节 UASB反应器的设计 厌氧水处理过程一般包括预处理、厌氧处理(包括沼气的收集、处理和利用)、污泥处理等部分。 一预处理设施 厌氧污水处理的预
11、处理的目的是去除粗大固体物和无机的可沉固体，避免不可生物降解的固体在厌氧反应器内积累。一般恰当的预处理系统包括去除大的固体的格栅和去除砂的沉砂池。 预处理部分包括如下的技术环节：一般恰当的预处理系统包括去除大的固体的粗格栅和去除细小颗粒的细格栅或水力筛、调节(酸化)池、营养盐和pH调控系统。,1、格栅 格栅的设计在物理处理章节已介绍，主要有固定筛和回转筛两种常用的形式。 2、除砂池 除砂池的设计在物理处理章节已介绍 3、调节池和中和系统 与城市污水相比，工业废水的水质和水量波动比较大，因此一般工业废水处理装置都设有调节池。调节池的设计和选取主要考虑的因素是对于水质和水量的调节，调节池的作用是均
12、质和均量，一般调节池设计停留时间为612h。,4、酸化池 仅考虑溶解性废水时，一般不需考虑酸化作用。对于复杂废水，在调节池中取得一定程度的酸化，会有益后续的厌氧处理。对于以下情况可考虑酸化： (1)当废水中存在有对于甲烷菌具有毒性或抑制性的化合物，采用预酸化可以去除或改变有毒或抑制性化合物的结构； (2)当废水存在有较高的Ca2+时，部分酸化保持偏酸性进水可以避免在颗粒污泥表面和内部产生CaC03结垢； (3)当处理含高悬浮物浓度废水采用高负荷时，对于非溶解性组分去除有限。这时考虑酸化或二相系统对颗粒物的降解是有利的； 在调节池中取得部分酸化效果可以通过调节池的合理设计取得。例如，采用底部布水
13、上向流进水的方式，并在反应器的底部形成一定的污泥层(1.Om)。底部布水不需太讲究，一般孔口设计为5lOm2/孔即可。,5、pH调节和加药系统 为使酸、碱混合均匀，可以采用在线管道混合器。同样道理为均匀水质，调节池可以设置液下式搅拌器。加酸、碱采用比例控制式计量泵。对于高负荷的系统，根据颗粒化和pH调节的要求，当废水碱度不够需要补充碱度，甚至营养盐N、P等。营养物的添加比例可按COD:N:P=200:5:1计算。,1UASB反应器体积的设计 UASB反应器体积主要采用负荷计算法和水力停留时间计算法。 UASB反应器一个重要的设计参数是有机负荷或水力停留时间。这个参数还不能从理论上推导得到，往往
14、通过实验取得。对于颗粒污泥和絮状污泥反应器的设计负荷是不相同的，各种工业废水的有机负荷的参考值，可参有关设计手册。一旦所需的有机负荷(或停留时间)确定，反应器的体积可以很容易根据公式(15-1)计算： （15-1） 而采用停留时间可用（15-2）式计算反应器的体积： （15-2） 式中：V 反应器有效容积(m3)； Q 废水流量(m3/d)； q 容积负荷kgCOD/(m3d)； HRT 水力停留时间(h)； So 进水有机物浓度，gCOD/L或gBOD5/L； K 常数。,在有机负荷选取时，对某种特定废水，反应器的容积负荷一般应通过试验确定，容积负荷值与反应器的温度、废水的性质和浓度有关。如
15、果有同类型的废水处理资料，可以作为参考选用。 2反应器池体 厌氧反应器一般可采用矩形和圆形结构。 对于圆形反应器在同样的面积下，其周长比正方形的少12。但是圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用壁。对于采用公共壁的矩形反应 器，池型的长宽比对造价也有较大的影响。因此如果不考虑地形和其他因素，这是一个在设计中需要优化的参数。,3反应器的几何尺寸 (1) 反应器的高度 从运行方面考虑，采用反应器高度的选择要考虑如下影响因素： 高流速。增加污水系统扰动，从而增加污泥与进水有机物之间的接触 但过高的流速会引起污泥流失，为保持足够多的污泥，上
16、升流速不能超过一定的限值，从而反应器的高度也就会受到限制 在采用传统的UASB系统的情况下，上升流速的平均值一般不超过0.5m/h 从经济上反应器高度的选择要考虑如下影响因素：土方工程随池深增加而增加，但占地面积则相反；高程选择应该使得污水(或出水)可不用或少用提升 考虑当地的气候和地形条件，一般将反应器建造在半地下减少建筑和保温费用 最经济的反应器高度(深度)一般是在4到6m之间，并且在大多数情况下这也是系统最优的运行范围,(2)反应器的面积和反应器的长、宽 在反应器的高度已知的情况下，反应器的截面积的关系式如下： (15-3) 式中：A 厌氧反应器截面积； H 厌氧反应器的高度。 在确定反应器的容积和高度之后，对矩
