第三讲污泥床反应器1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,当代水处理新技术原理与应用,1,第三讲污泥床反应器原理与设计,一、颗粒污泥,二、污泥床反应器,三、颗粒污泥培养,四、UASB概介,五、UASB设计,六、UASB运行,2,一、颗粒污泥,生物膜,颗粒污泥,膜状,附着在载体上,絮状,菌胶团,颗粒状,一般有一定核心,污泥流失细碎:分散态;质轻:结构松散,活性污泥,污泥颗粒大小(约为100 m ),污泥颗粒大小0.3-5mm,3,( a)有载体生物膜颗粒;,( b)好氧颗粒污泥;,( c)厌氧颗粒污泥,所谓污泥颗粒化是指反应器中的污泥形态发生了变化，由絮状污泥变为密实、边缘圆滑的颗粒。颗粒污泥的粒径一般为0.54mm。这样污泥床内可维持很高的污泥浓度。,4,厌氧颗粒污泥,5,厌氧颗粒污泥,6,厌氧颗粒污泥,Hushoff Pol等分为三种：,球形颗粒污泥：杆菌颗粒污泥，1-3mm,松散球形颗粒污泥：丝菌颗粒污泥，1-5mm,紧密球状颗粒污泥：甲烷八叠球菌，0.1-0.5mm,7,厌氧颗粒污泥,8,好氧颗粒污泥,可形成颗粒污泥的微生物不仅仅局限于甲烷菌，人们观察到酸化菌、硝化菌、反硝化菌及好氧异养菌也能形成颗粒污泥。好氧颗粒污泥主要由杆菌组成，无丝状菌。,9,好氧颗粒污泥,Morgenroth采用厌氧颗粒污泥培养中的水力筛分法，以碳源为基质在USB反应器内培养出好氧颗粒污泥，其颗粒尺度可达13mm，具有优良的沉淀性能。但由于曝气池中O,2,的供给是限制因素，当颗粒变大后其平均活性并不高(内部大量污泥处于厌氧状态)，且随着运行时间的延长，污泥活性可能进一步退化。,10,在SBR系统中采用缩短沉降时间可截留住那些具有较高沉速的生物颗粒，培养出的颗粒污泥 可达3.3 mm(也有仅为0.30.5 mm的)，其中几乎不含丝状菌，全部由细菌组成。颗粒化不是由微生物种类决定的，而是与操作条件有关，曝气池中的搅动强度或混合程度及曝气产生 的剪切力对颗粒污泥的形成都有较大影响。好氧颗粒污泥的形成机制目前还不完全清楚。在SBR反应器中，DO保持在0.71.0 mg/L时运行一个月可基本完成颗粒化，且COD、NH3-N、TN去除率高达95%、95%、60%，颗粒中无丝状菌，SVI为80100 mL/ g，SS为44.5 g/L。好氧颗粒污泥在显微镜和曝气状态下都可观察到，其活性即使在DO1 mg/L时也很高，有机物和氨氮负荷可达1.5kgCOD/(m3d)和0.18kgNH3-N/(m3d)。,11,二、污泥床,无载体、沉降性能良好的污泥絮体 (絮状污泥、无载体颗粒污泥、载体核心颗粒污泥）、一般内置污泥沉淀系统,UASB: upflow anaerobic sludge bed（blanket),EGSB: expanded granular sludge bed,UBF: upflow blanket filter,IC: internal circulation reactor,ASBR: anaerobic SBR,MUSB: microaerophilic upflow sludge bed,MRB: multi-stage reversingflow bioreactor,AUSB:,aerobic upflow sludge blanket,SBR,12,UASB反应器,13,14,EGSB反应器,15,16,17,IC反应器,18,19,UBF反应器,20,21,ASBR反应器及其操作周期,22,ASBR试验工艺流程,23,厌氧处理工艺的发展过程及其与好氧处理工艺之间的关系,24,新型厌氧反应器特点比较,25,新型厌氧反应器特点,厌氧反应器的处理效率主要决定于反应器所能保有的微生物浓度及其生化反应速率,而传质条件对生化反应速率起着重要的作用.新型厌氧反应器的开发和研究主要是为了解决这两方面的问题,因此,这些反应器具有一些共同的特性:1)微生物均以颗粒污泥固定化的方式存在于反应器中,单位容积的微生物持有量更高;2)能承受更高的水力负荷,具有较高的有机污染物净化效能;3)具有较大的高径比,占地面积小,动力消耗小;4)颗粒污泥与有机物之间具有更好的传质,使反应器的处理能力大大提高.,26,三、颗粒污泥培养,颗粒污泥形成机理,晶核假说,电中和作用,胞外多聚物架桥作用,27,颗粒污泥培养条件,颗粒污泥的培养和形成的过程，许多因素对其都有影响。其中主要有：温度，以中温或高温为宜；接种污泥的质量与数量，可以以絮状的消化污泥或活性污泥作为种泥，如有条件采用已培养成的颗粒污泥作为种泥，可大大地缩短培养时间；碱度进水碱度应保持在750一1000mgL之间；废水性质，易于形成颗粒污泥是含碳水化合物较多的废水和CN比较高的废水；水力负荷和有机负荷，启动时有机负荷不宜过高，一般以0.1-0.3kgCOD(kgVSSd)为宜。随着颗粒污泥的逐渐形成，有机负荷可以逐步提高。,28,颗粒污泥培养条件,适当的污泥负荷,适当的搅拌方式和强度,满足对铁钴镍等微量元素的需求,足够的碱度,控制水力停留时间、溶解氧、曝气量,反硝化条件,29,颗粒污泥的培养方案,一、培养过程：低浓度高水力，启动形成成床,二、加快措施：GAC、膨润土,脉冲进水、洗出流速0.4-1.0m/s,三、接种污泥：消化污泥、活性污泥、底泥,下水道污泥、粪肥,四、接种量：10-20kgVSS/M,3,30,四、UASB概要介绍,结构,运行特点,优缺点,31,32,UASB的结构,（1）污泥床30%（1-2m),（2）悬浮层70%,（3）三相分离区（GLS）,（4）辅助设备：配水设备、加温设备、水封洗气设备、脱硫设备、沼气存贮设备、予处理设备、后处理设备,33,34,1一进水,2一出水,3一沼气,4一污泥床,5污泥悬浮层,6一三相分离器,不同构造型式的UASB反应器,35,1一进水,2一出水,3一沼气,4一污泥床,5污泥悬浮层,6一三相分离器,不同构造型式的UASB反应器,36,1一进水,2一出水,3一沼气,4一污泥床,5污泥悬浮层,6一三相分离器,不同构造型式的UASB反应器,37,1一进水,2一出水,3一沼气,4一污泥床,5污泥悬浮层,6一三相分离器,不同构造型式的UASB反应器,38,1一进水,2一出水,3一沼气,4一污泥床,5污泥悬浮层,6一三相分离器,不同构造型式的UASB反应器,39,1一进水,2一出水,3一沼气,4一污泥床,5污泥悬浮层,6一三相分离器,不同构造型式的UASB反应器,40,UASB工艺特点,41,42,43,44,45,UASB运行特点,46,47,UASB优点,污泥颗粒化,SRT长,GLS,不堵塞,48,UASB的问题,GLS设计不成熟,SS影响,颗粒污泥培养,49,五、UASB工艺设计,1反应区主体,2三相分离器,3进水系统,4集气系统：水封等,5辅助系统,50,51,52,a) 拼装制罐技术拼装技术采用高新技术制成的罐体材料，以快速低耗的现场拼装方式最终成型，组成成套化的单元反应器设备，使污水处理设备的全套装置达到技术先进、配制合理、性能优良、耐腐性好、维修便利、外表美观的效果。罐体材料将根据不同反应器采用软性搪瓷或其他防腐形式预制钢板。预制的钢板采用以栓接方式拼装，栓接处加特制密封材料防漏，此种预制钢板形成的保护层不仅能阻止罐体腐蚀，而且具有抗酸碱的功能。,b)Lipp技术Lipp罐制作时薄钢板通过一台成型机和一台咬合机，在成型机上薄钢板上部被折成h形而下部被折成n形，在咬合机上薄钢板上部与上一层薄钢板的下部被咬合在一起的成型过程和截面形状。废水处理中被处理废水具有腐蚀性(如酸碱废水)的废水，或处理工艺过程中产生腐蚀性(如厌氧处理)的情况，采用镀锌板无法像搪瓷钢板一样法满足罐体材料具有耐腐蚀的要求。而全部用不锈钢卷板来制作罐体其制作成本相当高，通过复合机械，将镀锌卷板与0.3mm厚度的不锈钢薄膜复合在一起 。,53,54,55,56,57,2.三相分离器设计,58,59,60,该三相分离器要求通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2m/h，沉淀槽斜底与水平面的交角不应小于50。，以使沉淀在斜底的污泥不发生沉积，尽快落入反应区内。,61,62,63,64,65,66,67,68,4.水封设计,69,70,5反应器的容积、封盖及维护问题,71,六、UASB运行,启动过程,启动与活性提高：2.0kgCOD/(M,3,d）,1-1.5月,颗粒污泥形成： 2.0-5.0kgCOD/(M,3,d）,1-1.5月,污泥床形成：5-50 kgCOD/(M,3,d）,3-4月,72,73,74,75,反应器运行控制要点,UASB反应器和其它厌氧处理装置一样，在实际运行中必须对有关的操作和运转条件加以严格地控制。UASB反应器的运行过程中，影响污泥颗粒化及处理效能的因素很多。总的来讲，UASB反应器的工艺运行主要受接种污泥的性质及数量、进水水质(有机基质浓度及种类、营养比、悬浮固体含量、有毒有害物质)、反应器的工艺条件(处理负荷，包括水力负荷、污泥负荷和有机负荷、反应器温度、pH值与碱度、挥发酸含量)等的影响。有关负荷和启动时接种污泥的数量，我们已在前面的有关内容作了一定的介绍，下面就其它几个主要的因素加以介绍。,76,UASB运行要素,营养比,SS,抑制物质,碱度和挥发酸浓度,沼气产量,污泥产量,77,78,79,80,81,82,83,84,