❶ 污水处理的工艺流程
现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级处理。
一级处理,主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水,BOD一般可去除30%左右,达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理,主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD,COD物质),去除率可达90%以上,使有机污染物达到排放标准。
三级处理,进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后,经过格栅或者砂滤器,之后进入沉砂池,经过砂水分离的污水进入初次沉淀池,以上为一级处理(即物理处理),初沉池的出水进入生物处理设备,有活性污泥法和生物膜法,(其中活性污泥法的反应器有曝气池,氧化沟等,生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床),生物处理设备的出水进入二次沉淀池,二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理,一级处理结束到此为二级处理,三级处理包括生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备,一部分进入污泥浓缩池,之后进入污泥消化池,经过脱水和干燥设备后,污泥被最后利用。 工艺流程
原水→格栅→调节池→提升泵→生物反应器→循环泵→膜组件→消毒装置→中水贮池→中水用水系统
MBR污水处理工艺说明
污水经格栅进入调节池后经提升泵进入生物反应器,通过PLC控制器开启曝气机充氧,生物反应器出水经循环泵进入膜分离处理单元,浓水返回调节池,膜分离的水经过快速混合法氯化消毒(次氯酸钠、漂白粉、氯片)后,进入中水贮水池。反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗,反冲污水返回调节池。通过生物反应器内的水位控制提升泵的启闭。膜单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。当膜单元需要化学清洗操作时,关闭进水阀和污水循环阀,打开药洗阀和药剂循环阀,启动药液循环泵,进行化学清洗操作。 膜生物处理技术应用于废水再生利用方面,具有以下几个特点:
(1)能高效地进行固液分离,将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开。分离工艺简单,占地面积小,出水水质好,一般不须经三级处理即可回用。
(2)可使生物处理单元内生物量维持在高浓度,使容积负荷大大提高,同时膜分离的高效性,使处理单元水力停留时间大大的缩短,生物反应器的占地面积相应减少。
(3)由于可防止各种微生物菌群的流失,有利于生长速度缓慢的细菌(硝化细菌等)的生长,从而使系统中各种代谢过程顺利进行。
(4)使一些大分子难降解有机物的停留时间变长,有利于它们的分解。
〔5〕膜处理技术与其它的过滤分离技术一样,在长期的运转过程中,膜作为一种过滤介质堵塞,膜的通过水量运转时间而逐渐下降有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜通量的下降,维持MBR系统的有效使用寿命。
(6)MBR技术应用在城市污水处理中,由于其工艺简单,操作方便,可以实现全自动运行管理。 概要
SBR污水处理工艺即序批式活性污泥法,全称为:序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)。
简称(SBR-Sequencing Batch Reactor)间歇式活性污泥法污水处理工艺 ,SBR工艺。
它是基于以悬浮生长的微生物在好氧条件下对污水中的有机物、氨氮等污染物进行降解的废水生物处理活性污泥法的工艺。按时序来以间歇曝气方式运行,改变活性污泥生长环境的,被全球广泛认同和采用的污水处理技术。
工艺流程
一种具有代表性的SBR工艺流程是: 通过格栅预处理的废水,进入集水井,由潜污泵提升进入SBR反应池,采用水流曝气机充氧,处理后的水由排水管排出,剩余污泥静压后,由SBR 池排入污泥井,污泥作为肥料。
分批式操作: 时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,如SBR运行周期由进水时间、反应时间、沉淀时间、滗水时间、排泥时间和闲置时间,可以适当灵活调节。
计算方法:
沉淀排水时间( Ts+D) 一般按2~4h 设计。闲置时间( Tx) 一般按0.5~1h 设计。 设定反应时间为( Tf) 。一个周期所需时间T≥Tf+Ts+D+Tx。[1]
时间分配例子,如:运行周期12h,其中进水2h,曝气4~8h,沉淀2h,排水1h。 SBR工艺作为一种活性污泥工艺,也有活性污泥工艺的优缺点,如活性污泥工艺优点:污水适应性强,建设费用较低。
活性污泥工艺的缺点:运行稳定性差,容易发生污泥膨胀和污泥流失,分离效果不够理想。
SBR工艺还有独有的特点。其总的优缺点参见以下:
优点
处理工艺流程简单:
工艺过程五个阶段:进水、曝气、沉淀、排水、待机。
间歇式曝气、非稳定生化反应替代稳态生化反应,
静置理想沉淀 静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
构筑物数量少、造价低:
不需要设初沉地,也不需要二沉地,污泥回流设施,调节池、初沉池也可省略。
便于操作和维护管理。 避免了传统厌氧反应器处理效率低、占地大的缺点。
结构简单
组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。
处理后出水水质好。
良好的自控系统,良好的脱氮除磷效果,废水达标排放,有数据称CODCr平均去除率能达到 94 %以上,强于单级好氧处理工艺。
运行上的有序和间歇操作。
特别适用在难生化降解的废水处理。
解决了UASB等高效厌氧反应器,容易在出现水解酸化阶段酸性积累从而抑制产甲烷段处理效率的问题。
占地少,能耗低,投资省,运行管理方便
缺点
严重依靠现代自动化控制技术。
自动化程度要求较高,操作、管理、维护,对操作管理人员素质要求较高。
如采用人工操作,会出现因进出水工序操作繁锁,曝气板容易堵塞。
适用范围
中小城镇生活污水和厂矿企业的工业污水,尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。需要较高出水水质的地方,如风景游览区、湖泊和港湾等,不但要去除有机物,还要求出水中除磷脱氮,防止河湖富营养化。水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用。用地紧张的地方。对已建连续流污水处理厂的改造等。非常适合处理小水量,间歇排放的工业污水与分散点源污染的治理。
SBR设计要点
1、运行周期(T)的确定SBR的运行周期由充水时间、反应时间、沉淀时间、排水排泥时间和闲置时间来确定。充水时间(tv)应有一个最优值。如上所述,充水时间应根据具体的水质及运行过程中所采用的曝气方式来确定。当采用限量曝气方式及进水中污染物的浓度较高时,充水时间应适当取长一些;当采用非限量曝气方式及进水中污染物的浓度较低时,充水时间可适当取短一些。充水时间一般取1~4h。反应时间(tR)是确定SBR 反应器容积的一个非常主要的工艺设计参数,其数值的确定同样取决于运行过程中污水的性质、反应器中污泥的浓度及曝气方式等因素。对于生活污水类易处理污水,反应时间可以取短一些,反之对含有难降解物质或有毒物质的污水,反应时间可适当取长一些。一般在2~8h。沉淀排水时间(tS+D)一般按2~4h设计。闲置时间(tE)一般按2h设计。一个周期所需时间tC≥tR﹢tS﹢tD周期数 n﹦24/tC2、反应池容积的计算假设每个系列的污水量为q,则在每个周期进入各反应池的污水量为q/n·N。各反应池的容积为:V:各反应池的容量1/m:排出比n:周期数(周期/d)N:每一系列的反应池数量q:每一系列的污水进水量(设计最大日污水量)(m3/d)3、曝气系统序批式活性污泥法中,曝气装置的能力应是在规定的曝气时间内能供给的需氧量,在设计中,高负荷运行时每单位进水BOD为0.5~1.5kgO2/kgBOD,低负荷运行时为1.5~2.5kgO2/kgBOD。
在序批式活性污泥法中,由于在同一反应池内进行活性污泥的曝气和沉淀,曝气装置必须是不易堵塞的,同时考虑反应池的搅拌性能。常用的曝气系统有气液混合喷射式、机械搅拌式、穿孔曝气管、微孔曝气器,一般选射流曝气,因其在不曝气时尚有混合作用,同时避免堵塞。4、排水系统
⑴上清液排除出装置应能在设定的排水时间内,活性污泥不发生上浮的情况下排出上清液,排出方式有重力排出和水泵排出。⑵为预防上清液排出装置的故障,应设置事故用排水装置。⑶在上清液排出装置中,应设有防浮渣流出的机构。序批式活性污泥的排出装置在沉淀排水期,应排出与活性污泥分离的上清液,并且具备以下的特征:1) 应能既不扰动沉淀的污泥,又不会使污泥上浮,按规定的流量排出上清液。(定量排水)2) 为获得分离后清澄的处理水,集水机构应尽量靠近水面,并可随上清液排出后的水位变化而进行排水。(追随水位的性能)3) 排水及停止排水的动作应平稳进行,动作准确,持久可靠。(可靠性)排水装置的结构形式,根据升降的方式的不同,有浮子式、机械式和不作升降的固定式。5、排泥设备设计污泥干固体量=设计污水量×设计进水SS浓度×污泥产率/1000在高负荷运行(0.1~0.4 kg-BOD/kg-ss·d)时污泥产量以每流入1 kgSS产生1 kg计算,在低负荷运行(0.03~0.1 kg-BOD/kg-ss·d)时以每流入1 kgSS产生0.75 kg计算。在反应池中设置简易的污泥浓缩槽,能够获得2~3%的浓缩污泥。由于序批式活性污泥法不设初沉池,易流入较多的杂物,污泥泵应采用不易堵塞的泵型。
SBR设计主要参数
序批式活性污泥法的设计参数,必须考虑处理厂的地域特性和设计条件(用地面积、维护管理、处理水质指标等)适当的确定。用于设施设计的设计参数应以下值为准:项 目 参 数BOD-SS负荷(kg-BOD/kg-ss·d) 0.03~0.4MLSS(mg/l) 1500~5000排出比(1/m) 1/2~1/6安全高度ε(cm)(活性污泥界面以上的最小水深) 50以上序批式活性污泥法是一种根据有机负荷的不同而从低负荷(相当于氧化沟法)到高负荷(相当于标准活性污泥法)的范围内都可以运行的方法。序批式活性污泥法的BOD-SS负荷,由于将曝气时间作为反应时间来考虑,定义公式如下:QS:污水进水量(m3/d)CS:进水的平均BOD5(mg/l)CA:曝气池内混合液平均MLSS浓度(mg/l)V:曝气池容积e:曝气时间比 e=n·TA/24n:周期数 TA:一个周期的曝气时间序批式活性污泥法的负荷条件是根据每个周期内,反应池容积对污水进水量之比和每日的周期数来决定,此外,在序批式活性污泥法中,因池内容易保持较好的MLSS浓度,所以通过MLSS浓度的变化,也可调节有机物负荷。进一步说,由于曝气时间容易调节,故通过改变曝气时间,也可调节有机物负荷。在脱氮和脱硫为对象时,除了有机物负荷之外,还必须对排出比、周期数、每日曝气时间等进行研究。在用地面积受限制的设施中,适宜于高负荷运行,进水流量小负荷变化大的小规模设施中,最好是低负荷运行。因此,有效的方式是在投产初期按低负荷运行,而随着水量的增加,也可按高负荷运行。不同负荷条件下的特征有机物负荷条件(进水条件) 高负荷运行 低负荷运行间歇进水 间歇进水、连续运行条件 BOD-SS负荷(kg-BOD/kg-ss·d) 0.1~0.4 0.03~0.1周期数 大(3~4) 小(2~3)排出比 大 小处理特性 有机物去除 处理水BOD<20mg/l 去除率比较高脱氮 较低 高脱磷 高 较低污泥产量 多 少维护管理 抗负荷变化性能比低负荷差 对负荷变化的适应性强,运行的灵活性强用地面积 反应池容积小,省地 反应池容积较大适用范围 能有效地处理中等规模以上的污水,适用于处理规模约为2000m3/d以上的设施 适用于小型污水处理厂,处理规模约为2000m3/d以下,适用于不需要脱氮的设施。
❷ 酒精废水的常用处理工艺
厌氧反应器采用钢结构,其外形结构类似于第三代厌氧反应器EGSB和IC,能承受高浓度的固体悬浮物(SS),是三代厌氧反应器EGSB和IC不具备的特点,采用高温发酵,容积负荷可高达7.0kgCOD/(m3.d), 高于传统全渣厌氧发酵工艺的2—3倍, COD 去除率高达90%。该工艺有以下优点:
①对高浓度污染物高SS的酒精有机废水,耐冲击力高承受力强,可完全达到高浓度悬浮物废水处理的要求。
②在高浓度悬浮液的情况下,虽不能或很难形成颗粒污泥,但高效厌氧装置可以培养出沉淀性能很好和活性很高的污泥,这对于保证COD 去除率是关键的。
③在高浓度悬浮液的情况下,容积负荷比普通全渣反映罐高很多,所以产沼气量很大,能产生较好的经济效益。 上流式厌氧污泥反应器(UASB)技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一,在UASB中没有载体,污水从底部均匀进入,向上流动,颗粒污泥(污泥絮体)在上升的水流和气泡作用下处于悬浮状态。反应器下部是浓度较高的污泥床,上部是浓度较低的悬浮污泥层,有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体。在反应器的上部有三相分离器,可以脱气和使污泥沉淀回到反应器中。UASB的COD负荷较高,反应器中污泥浓度高达100—150 g/L,因此COD去除效率比普通的厌氧反应器高三倍,可达80%~95%。
缺氧池具有双重作用,一是对废水进行生物预处理,改善其生化性,并吸附、降解一部分有机物;二是对系统的污泥进行消化处理。可以与后续的接触氧化形成A/O模式,具有同步脱氮除磷作用,其中厌氧段主要作用是去除有机污染物和释放磷,缺氧段的主要作用是反硝化脱氮,由于具有同步去除有机污染物、脱氮、除磷作用,因而该工艺广泛应用在需要脱氮除磷的污水处理方案中。
生物接触氧化法是生物膜法的一种,属于好氧生化处理工艺。整个系统由池体、填料、曝气设备等组成。好氧生化法是细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖,微生物摄取污水中的有机物作为养份,吸附分解污水中的有机物,微生物不断新陈代谢,保持活性,从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充足的情况下,微生物繁殖十分迅速,生物膜逐渐增厚,溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用,被微生物利用。当生物膜达到一定厚度时,氧气无法向生物膜内部扩散,好氧菌死亡,而兼性细菌和厌氧菌开始大量繁殖,形成厌氧层,利用死亡的好氧菌为基质,并在此基础上不断繁殖厌氧菌,经过一段时间后在数量上开始下降,加上代谢气体的逸出,使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发展起来,在接触氧化池内,由于填料表面积大,所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的,使去除有机物的能力稳定在一个水平上。接触氧化工艺的主要优点如下:
① 体积负荷高,处理时间短,节约占地面积。生物接触氧化法的体积负荷最高可达3~6kgBOD(m3·d),污水在池内停留时间最短只需0.5~1.5h。同样体积的设备,生物接触氧化的处理能力高出几倍,处理效率高,所以节约占地面积。
② 生物活性高。由于曝气系统设置在填料之下,不仅供氧充分而且对生物膜起到扰动作用,加速生物膜的更新,大大提高生物膜的活性。曝气形成的紊流使得生物膜不断的连续的与污水中有机物接触,避免形成死角。经过我们在类似工程中的检测,同样湿重的丝状菌生物膜,其好氧速率比活性污泥法高1.8倍。
③ 微生物浓度高,一般的活性污泥法的污泥浓度为2~3g/L,微生物在池中处于悬浮状态;而接触氧化池中绝大多数微生物附着在填料上,单位体积内水中和填料上的微生物浓度可达到10~20g/L。由于生物接触氧化工艺的微生物浓度高,所以有利于提高容积负荷,从而降低占地面积。
④ 污泥产量低。
⑤ 出水水质好而且稳定。在进水短期发生变化时,出水水质受的影响很小,而且生物膜活性恢复快,适合短期间断运行的需要。
⑥ 运行管理方便
工艺流程如右所示: EGSB与UASB非常相似,其区别在于,EGSB采用高达2.5~6m/h的上升流速,使得反应器中的颗粒污泥处于部分或者完全膨胀化。污泥颗粒之间的距离加大从而使污泥床的体积加大。在高的上升流速以及产气的作用下,废水中的有机物与污泥床更充分的接触。因此可以允许废水在反应器中有更短的停留时间,从而,EGSB可以用于处理较低浓度的废水。与UASB相比,它比UASB布水更容易均匀,传质效果更好,有机物去除率更高,能适应高浓度有机废水和低浓度有机废水,容积负荷高,COD去除率高。
EGSB优点:
1、使用范围广,不需要预酸化,流程简单;
2、对进水的温度,pH要求不高,进水COD可达~30,000mg/L;
3、依靠进水和产气达到自行膨胀,并且会根据负荷的变化自动改变床层的膨胀度,无须另外增加循环泵保证膨胀,因此动力消耗小;
4、反应器中床层的膨胀度由下自上逐渐增大,属于变速膨胀床,其抗冲击负荷能力较强,有机物去除率较高(一般为75%~95%以上);5、三项分离器:三相分离器专利设计,有效地将气固液分离开,保证有效的污泥停留时间;
6、反应器没有内循环,上升流速慢,负荷高时也不影响分离;
7、操作维护容易,便于管理。
SBR工艺集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组,各池工作状态轮流变换运行,单池由滗水器滗水,间歇出水,故又称为序批式活性污泥法。
该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布,形成一体化的集约构筑物,并利于实现紧凑的模块布置,最大的优点是节省占地。另外,可以减少污泥回流量,
有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水,静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。随着自动化技术的发展和PLC控制系统的普及化,SBR工艺的工程应用又进入了一个新的时代。
工艺流程如右所示: IC反应器即膨胀颗粒污泥床反应器,是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代厌氧生物反应器,它通过出水回流再循环,大大提高了污水的上升流速,反应器中颗粒污泥始终处于膨胀状态,加强污水与微生物之间的接触和传质,获得较高的去除效率,反应器的高度高达16-25m。从外观上看,IC反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成,每个厌氧反应器的顶部各设一个气-固-液三相分离器。如同两个UASB反应器的上下重叠串联。
IC的特点:
(1)容积负荷率高,水力停留时间短
IC反应器生物量大(可达到60g/L),污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环,传质效果好。处理高浓度有机废水,进水容积负荷率可达15~25kgCOD/m3·d。
(2)抗冲击负荷强
在IC反应器中,当COD负荷增加时,沼气的产生量随之增加,由此内循环的气提增大。处理高浓度废水时,循环流量可达进水流量的10~20倍。废水中高浓度和有害物质得到充分稀释,大大降低有害程度,从而提高了反应器的耐冲击负荷能力;当COD负荷较低时,沼气产量也低,从而形成较低的内循环流。因此,内循环实际为反应器起到了自动平衡COD冲击负荷的作用。
(3)避免了固形物沉积
有一些废水中含有大量的悬浮物质,会在UASB等流速较慢的反应器内容易发生累积,将厌氧污泥逐渐置换,最终使厌氧反应器的运行效果恶化乃至失效。而在IC反应器中,高的液体和气体上升流速,将悬浮物冲击出反应器。
(4)基建投资省和占地面积小
由于IC反应器的容积负荷率比普通的UASB反应器要高3~4倍以上,则IC反应器的体积为普通UASB反应器的1/4~1/3左右。而且有很大的高径比,所以,占地面积特别省,非常使用于占地面积紧张的厂矿企业采用。并且,可降低反应器的基建投资。
(5)依靠沼气提升实现自身的内循环,减少能耗
厌氧流化床载体的膨胀和流化,是通过出水回流出水泵加压实现。依次必须消耗一部分动力。而IC反应器正常运行时是以自身产生的沼气作为提升的动力,实现混合液内循环,不必开水泵实现强制循环,从而减少能耗。
(6)减少药剂投量,降低运行费用
内外循环的液体量相当于第一级厌氧出水的回流,对pH起缓冲作用,使反应器内的pH保持稳定。可减少进水的投碱量,从而节约药剂用量,而减少运行费用。
(7)出水的稳定性好
因为,IC反应器相当有上、下两个UASB反应器串联运行,下面一个UASB反应器具有很高的有机负荷率,起“粗”处理作用,上面一个UASB反应器的负荷较低,起“精”处理作用。一般说,多级处理工艺比单级处理的稳定性好,出水水质稳定。
(8)IC可以在较高温度下运行,非常适合于生产废水温度较高的情况,可节省污水蒸汽加热的运行费用。
A/O工艺系Anoxic/Oxic(兼氧/好氧)工艺的简写。是常规二级生化处理基础上发展起来的生物去碳除氮技术,是考虑污水脱氮采用较多的一种处理工艺。充分利用缺氧生物和好氧生物的特点,使废水得到净化。
典型A/O工艺是把缺氧工段提前到好氧工段前,利用原水中有机物作为有机碳源,故称为前置反硝化作用,转化为硝化态氮,在缺氧段时,活性污泥中的反硝化细菌利用硝
化态氨和废水中的含碳有机物进行反硝化作用,使化合态氨转化为分子态氨,获得去碳脱氮的效果,同时具有生物选择的作用,防止污泥膨胀。因此A/O工艺不但具有稳定的脱氮功能,而且对COD、BOD有较高的去除率,处理深度高,剩余污泥量少。
工艺流程图如右所示: 该工艺特别适合于建在郊区的木薯酒精生产企业,氧化塘的废水停
留时间可达数月,由于这类企业多处于市郊或乡镇,而且每年的生产期为间歇式生产,从而为这种占地面积大,处理时间长的污水处理方式提供了可能。
❸ 什么是厌氧反应器
厌氧反应器也叫厌氧处理工艺有以下几种
一、沼气池(厌氧消化器)采用技术分析和评价
在我国已建成的沼气工程中,所采用的厌氧消化工艺,主要有以下四类,即塞流式消化器,升流式固体反应器,升流式厌氧污泥床和污泥床滤器。
1塞流式反应器(Plug Flow Reactor,简称PFR)
塞流式反应器也称推流式反应器,是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入,从另一端排出。
优点:1不需要搅拌,池形结构简单,能耗低;2适用于高SS废水的处理,尤其适用于牛粪的厌氧消化,用于农场有较好的经济效益;3运行方便,故障少,稳定性高。
缺点:1固体物容易沉淀于池底,影响反应器的有效体积,使HRT和SRT降低,效率较低;2需要固体和微生物的回流作为接种物;3因该反应器面积/体积比较大,反应器内难以保持一致的温度;4易产生厚的结壳。
北京市大兴区留民营的鸡粪高温沼气工程采用了该反应器。实践表明,该反应器耐粗放管理,采用高温(55℃)发酵,产气率较高,并且可以杀灭有害生物。但因鸡粪沉渣较多,易生成沉淀而影响反应器的效率。
2升流式固体反应器(Upflow Solids Reactor,简称USR)
升流式固体反应器是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。原料从底部进入消化器内,与消化器里的活性污泥接触,使原料得到快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部溢出,这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT),从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。
首都师范大学利用USR进行了鸡粪沼气发酵研究,其进料浓度为TS=5%~6%,COD=42~55g/l,悬浮固体为45~55g/l,在35℃条件下,USR的负荷可达10kgCOD/m3•d,产气率488m3/m3•d,CH4含量60%左右,COD去除率85%左右,SS去除率为6616%。据计算当HRT为5天时SRT为25天。
留民营鸡粪污水中温沼气发酵工程、房山区琉璃河猪粪废水沼气发酵工程、房山区南韩继和平谷县南独乐河猪粪废水沼气工程的厌氧消化器均采用USR工艺,运行稳定,效果较好。
3升流式厌氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed,简称UASB)
UASB是由Lettinga等于1974~1978年研究成功的一项新工艺,是世界上发展最快的消化器。由于该消化器结构简单,运行费用低,处理效率高而引起人们的普遍兴趣。该消化器适用于处理可溶性废水,要求较低的悬浮固体含量。北京环境科学院于1983年首先开展了利用UASB处理丙酮丁醇生产废水的工艺研究,至今我国已对COD为300~500mg/l的生活污水,1000~2000mg/l啤酒废水,3000~5000mg/l的屠宰废水,8000~10000mg/l的豆制品废水及30000~40000mg/l的酒醪滤液等进行了研究工作,并且多数已投产应用。该工艺将污泥的沉降与回流置于一个装置内,降低了造价。
该工艺的优点为:1除三相分离器外,消化器结构简单,没有搅拌装置及供微生物附着的填料;2长的SRT和MRT使其达到了很高的负荷率;3颗粒污泥的形成,使微生物天然固定化,改善了微生物的环境条件,增加了工艺的稳定性;4出水的悬浮固体含量低。
缺点:1需要安装三相分离器;2进水中只能含有低浓度的悬浮固体;3需要有效的布水器使其进料能均匀分布于消化器的底部;4当冲击负荷或进料中悬浮固体含量升高,以及遇到过量有毒物质时,会引起污泥流失,要求较高的管理水平。
UASB是近年来在沼气发酵工程中应用最多的工艺,多用于工业废水和生活污水的厌氧消化。经过固液分离后的畜禽粪便污水也可以采用UASB进行厌氧消化处理。UASB工艺在工厂废水处理中已得到广泛应用。北京啤酒厂采用UASB工艺的厌氧消化工程已被国家环保局定为重点推广项目。
4污泥床滤器(UBF)
它是将UASB和厌氧滤器结合为一体的厌氧消化器。其下部为污泥床,上部设置纤维填料。由于附着于纤维填料上的生物膜补充了污泥床上部微生物的不足,所以效益较高。但每