UASB 工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法探討

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1、UASB工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法探討王凱軍北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院摘要本文全面的介紹了UASB系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，介紹了厭氧預(yù)處理工藝和UASB反應(yīng)器的負(fù)荷設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)介紹了混凝土結(jié)構(gòu)的矩形UASB反應(yīng)器各個(gè)部分尺寸的計(jì)算和確定原則。對(duì)UASB的進(jìn)水配水系統(tǒng)和布水方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。對(duì)于三相分離器和UASB建筑材料等問(wèn)題也進(jìn)行討論。關(guān)鍵詞UASB反應(yīng)器、預(yù)處理、配水系統(tǒng)、三相分離器、建筑材料、設(shè)計(jì)一、概述厭氧處理已經(jīng)成功地應(yīng)用于各種高、中濃度的工業(yè)廢水處理中。雖然中、高濃度的廢水在相當(dāng)程度上得到了解決，但是當(dāng)污水中含有抑制性物質(zhì)時(shí)，如含有硫酸鹽的味精廢水在處理上仍有一定的難度。在厭氧處理領(lǐng)

2、域應(yīng)用最為廣泛的是UASB反應(yīng)器，所以本文重點(diǎn)討論UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方法。但是，其與其它的厭氧處理工藝有一定的共同點(diǎn)，例如，流化床和UASB都有三相分離器。而UASB和厭氧濾床對(duì)于布水的要求是一致的，所以結(jié)果也可以作為其他反應(yīng)器設(shè)計(jì)參考。中國(guó)城鎮(zhèn)水網(wǎng)包含厭氧處理單元的水處理過(guò)程一般包括預(yù)處理、厭氧處理(包括沼氣的收集、處理和利用)、好氧后處理和污泥處理等部分，可以用圖1所示的流程表示。二、UASB系統(tǒng)設(shè)計(jì)http://www.chinacitywater.org1、預(yù)處理設(shè)施一般預(yù)處理系統(tǒng)包括粗格柵、細(xì)格柵或水力篩、沉砂池、調(diào)節(jié)(酸化)池、營(yíng)養(yǎng)鹽和pH調(diào)控系統(tǒng)。格柵和沉砂池的目的是去除粗大

3、固體物和無(wú)機(jī)的可沉固體，這對(duì)對(duì)于保護(hù)各種類型厭氧反應(yīng)器的布水管免于堵塞是必需的。當(dāng)污水中含有砂礫時(shí)，例如以薯干為原料的釀酒廢水，怎么強(qiáng)調(diào)去除砂礫的重要性也不過(guò)分。不可生物降解的固體，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)積累會(huì)占據(jù)大量的池容，反應(yīng)器池容的不斷減少最終將導(dǎo)致系統(tǒng)完全失效。由于厭氧反應(yīng)對(duì)水質(zhì)、水量和沖擊負(fù)荷較為敏感，所以對(duì)于工業(yè)廢水適當(dāng)尺寸的調(diào)節(jié)池，對(duì)水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)是厭氧反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行的保證。調(diào)節(jié)池的作用是均質(zhì)和均量，一般還可考慮兼有沉淀、混合、加藥、中和和預(yù)酸化等功能。在調(diào)節(jié)池中設(shè)有沉淀池時(shí)，容積需扣除沉淀區(qū)的體積；根據(jù)顆?；蚿H調(diào)節(jié)的要求，當(dāng)廢水堿度和營(yíng)養(yǎng)鹽不夠需要補(bǔ)充堿度和營(yíng)養(yǎng)鹽(N、P)等；可

4、采用計(jì)量泵自動(dòng)投加酸、堿和藥劑，通過(guò)調(diào)節(jié)池水力或機(jī)械攪拌達(dá)中和作用。同時(shí)，酸化池或兩相系統(tǒng)是去除和改變，對(duì)厭氧過(guò)程有抑制作用的物質(zhì)、改善生物反應(yīng)條件和可生化性也是厭氧預(yù)處理的主要手段，也是厭氧預(yù)處理的目的之一。僅考慮溶解性廢水時(shí)，一般不需考慮酸化作用。對(duì)于復(fù)雜廢水，可在調(diào)節(jié)池中取得一定程度的酸化，但是完全的酸化是沒(méi)有必要的，甚至是有害處的。因?yàn)檫_(dá)到完全酸化后，污水pH會(huì)下降，需采用投藥調(diào)整pH值。另外有證據(jù)表明完全酸化對(duì)UASB反應(yīng)器的顆粒過(guò)程有不利的影響。對(duì)以下情況考慮酸化或相分離可能是有利的：1)當(dāng)采用預(yù)酸化可去除或改變對(duì)甲烷菌有毒或抑制性化合物的結(jié)構(gòu)時(shí)；2+2)當(dāng)廢水存在有較高的Ca時(shí)

5、，部分酸化可避免顆粒污泥表面產(chǎn)生CaCO3結(jié)垢；3)當(dāng)處理含高含懸浮物和/或采用高負(fù)荷，對(duì)非溶解性組分去除有限時(shí)；4)在調(diào)節(jié)池中取得部分酸化效果可以通過(guò)調(diào)節(jié)池的合理設(shè)計(jì)取得。例如，上向流進(jìn)水方式，在反應(yīng)器2底部形成污泥層(1.0m)。底部布水孔口設(shè)計(jì)為5～10m/孔即可。2、UASB反應(yīng)器體積的設(shè)計(jì)a)負(fù)荷設(shè)計(jì)法采用有機(jī)負(fù)荷(q)或水力停留時(shí)間(HRT)設(shè)計(jì)UASB反應(yīng)器是目前最為主要的方法。一旦q或HRT確定，反應(yīng)器的體積(V)可以很容易根據(jù)公式(1或2)計(jì)算。對(duì)某種特定廢水，反應(yīng)器的容積負(fù)荷一般應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。V=QSo/q(1)V=KQ.HRT(2)3式中：Q---廢水流量，m/d；S

6、o---進(jìn)水有機(jī)物濃度，gCOD/L或gBOD5/L。表1給出不同類型廢水國(guó)內(nèi)外采用UASB反應(yīng)器處理的負(fù)荷數(shù)據(jù)，需要說(shuō)明的是表中無(wú)法一一注明采用的預(yù)處理?xiàng)l件和厭氧污泥類型等情況，這些條件對(duì)選擇設(shè)計(jì)負(fù)荷是至關(guān)重要的。下表供設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)參考，選用前必須進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)和進(jìn)一步查詢有關(guān)的技術(shù)資料。表1國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)性UASB裝置的設(shè)計(jì)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表33負(fù)荷kgCOD/m中國(guó)城鎮(zhèn)水網(wǎng)·d(國(guó)外資料)負(fù)荷kgCOD/m·d(國(guó)內(nèi)資料)序號(hào)廢水類型平均最高最低廠家數(shù)平均最高最低廠家數(shù)1酒精生產(chǎn)11.615.77.176.520.02.0152啤酒廠9.818.85.6805.38.05.0103造酒廠13.9

7、18.59.9366.410.04.08http://www.chinacitywater.org4葡萄酒廠10.212.08.045清涼飲料6.812.01.885.05.05.0126小麥淀粉8.610.76.667淀粉9.211.46.465.48.02.728土豆加工等9.516.84.0249酵母業(yè)9.812.46.0166.06.06.0110檸檬酸生產(chǎn)8.414.31.0314.820.06.5