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J9九游会官网厌氧序批式反应器ASBR运行条件及特点

發表作者:admin 發表日期:2020-08-02

  前言
  在高效的 废水处理工艺方面,各国学者相继开发了各种高效厌氧生物反应器,如厌氧生物滤池上流式厌氧污泥床和厌氧流化床等。美国教授Dague等人把好氧生物处理的 序批式反应器运用于厌氧处理,开发了厌氧序批式反应器,简称为ASBR。Dague等人发现在ASBR中可以形成颗粒污泥,污泥沉降快且易于保留在反应器内,具有高SRT,低HRT。虽然ASBR运行上类似于厌氧接触法,但ASBR的 固液分离在反应器内部进行,不需另设澄清池,不需真空脱气设备。出水时反应器内部生物气的 分压使沉淀污泥不易上浮,沉降性能良好。另外,ASBR中不需UASB中的 复杂的 三相分离器。ASBR具有工艺简单、运行方式灵活、生化反应推动力大并耐冲击负荷等优点。本文将介绍ASBR的 特点,运行条件及ASBR运行中各阶段所需时间的 确定。
  1形成颗粒污泥是ASBR的 基本特征
  颗粒污泥中厌氧微生物邻近程度远小于絮状体污泥。厌氧消化成功的 关键(解释:比喻事物的重要组成部分)在于反应器中保持多种微生物之间的 平衡,特别是能够保持低氢分压。从热力学上考虑,产乙酸菌把长链挥发酸转化为乙酸的 反应只有在氢分压-5低于101.325×10kPa情况下才能发生,这说明利用CO2和H2的 产甲烷菌对产乙酸菌关系重大。厌氧颗粒污泥中不同菌种之间邻近的 共生关系有利于厌氧消化过程的 顺利进行,中间产物及H2及时被不同菌种消耗掉可以使反应继续进行,这是颗粒污泥在机理上的 优势。絮状体污泥尽管也发生H2及中间产物的 转化,但颗粒污泥中的 微生物固定在颗粒上,使中间产物所需传送的 距离远远要近于离散的 絮状污泥。Mecart和Smith发现颗粒污泥与分散的 絮状体污泥相比较,前者的 氢分压低对。利用速率快,Thide等人对比研究(research)了颗粒污泥与悬浮污泥运行的 情况,结果发现以乙醇为基质时,颗粒污泥较悬浮污泥的 基质转化率高75%,以甲酸为基质时,在颗粒污泥中基质转化速率为0.275/min。这充分证明颗粒污泥中厌氧微生物邻近度近于絮状体污泥,可以提高污泥活性。由于在ASBR中形成了颗粒污泥,使处理(chǔ lǐ)效果好,运行稳定,能够处理高浓度有机废水。
  在接种成熟的 颗粒污泥时,ASBR启动所需时间可以大大缩短,这就克服了普通厌氧法启动慢的 缺点。
  2ASBR能在常溫下處理低濃度廢水
  大多数高效厌氧反应器主要为中温消化。ASBR能够在常温时处理废水,温度低时基质筛除率低,但ASBR出水中微生物流失量少,使反应器内可保持高的 生物量,这可以抵消由于低温造成的 基质去除率低的 影响。
  低浓度有机废水在总污水排放量中占很大的 比重,甲烷化能力低,采用常规的 厌氧消化处理技术难于奏效,好氧生物处理成本昂贵,ASBR能有效地处理低浓度有机废水。Ndon和Dague[3]1997年研究了ASBR处理CODCr为1000、800、600和400mg/L的 人工合成废水,当温度为35-15℃、HRT为48h和24h时,各种进水浓度CODcr去除率超过了90%,在15℃低温下进水CODcr为600和400mg/L时,ASBR对CODcr的 去除率仍然超过了85%。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。
  3影响ASBR运行的 因素
  3.1進水時間與反應時間之比
  ASBR艺过程是一个非稳定(解释:稳固安定;没有变动)过程,反应器中有机物浓度是时间的 函数。进水结束时达最高值,这说明充水时间影响着ASBR的 工艺的 处理效果。AS-BR工艺运行分为进水、反应、沉淀和排水4个阶段。沉淀和排水时间在同一反应中一般固定且时间短,而进水时间与反应时间是工艺运行的 主要参数,其比值影响ASBR艺的 处理效率。过去曾有人认为快速进水可使相应的 反应时间加长,且可提高反应速率。但是当基质浓度超过半饱和常数时,反应速率成零级反应,且在ASBR中不能以CODcr去除率作为唯一指标。快速进水由于产酸菌产生挥发性脂肪酸速率高于产甲烷菌消耗有机酸的 速率,使反应器中大量积累VFA,当负荷大于某一值时,甲烷化能力急剧下降。进水时间长,尽管反应速度慢,但中间产物VFA的 及时消耗有利于ASBR顺利进行。在低负荷时tf/tr值对反应影响较小,高负荷情况下tf/tr造成的 影响大。处理有毒有害废水时应适当控制tf/tr值。
  3.2堿度
  ASBR运行时要求混合液具有一定的 pH缓冲能力,启动初期颗粒污泥没有形成时,对pH值极为敏感(感觉敏锐),一旦pH值低于7.0产气不活跃。把pH值调为7.0-7.5时,产气明显增加,说明进水碱度对形成的 颗粒污泥作用很关键,特别在低温时,混合液粘滞性大,使生物气泡附着于污泥上不容易释放,当附着的 生物气泡越集越多时,容易造成污泥上浮使污泥大量流失。出现这种情况时不应增加污泥负荷,而应加人适当碱度使生物气泡释放出来,使沉降性能变好。操作稳定时,适于增大负荷,此时颗粒污泥生长加快,当颗粒污泥形成并稳定一段时间后,操作适当时不易解体。此时碱度可比启动阶段有所降低,但要保持足够的 碱度,处理(chǔ lǐ)以碳水化合物为主的 废水时,进水碱度与CODcr之比应大于3。
  3.3溫度
  ASBR能在5~65℃范围(fàn wéi)内处理多种废水,为在低温和常温下廉价处理废水提供了可能性。但恒温对ASBR保持系统的 稳定性有重要作用,不同种群产甲烷菌对生长的 温度范围均有严格要求,从而需要保持恒温。不论何种原因导致温度的 短期突变,均会对厌氧发酵过程产生明显的 影响,高温发酵时最为敏感。
  4ASBR各阶段所需时间的 确定
  ASBR运行时每周期包括4个阶段,依次为进水、反应、沉淀和排水阶段。各个阶段的 停留时间由操作条件和所需出水水质来决定。一个周期所需最短时间tmin是进水时间扒反应时间t
  R、沉淀时间ts和出水时间td的 和,即
  tmin=tf+tr+ts+td
  4.1進水時間
  进水时间由进水体积和进水速度决定,同时须考虑有毒有害物质的 抑制影响进水速度视进水水质而定。进水体积由设计的 HRT有机负荷及预定的 沉淀特征确定。进水时间由下式求出:
  tf=Vf/Qf
  式中:Vf--進水體積,L;
  Qf--進水速度,L/h。
  4.2反應時間
  反应所需时间由废水水质和浓度、污染物的 降解速率、所需出水水质、生物固体浓度和水温等因素(factor)决定。反应器中混合液体积从进水开始不断增加,直到进水结束达最大值门预定反应器总有效体积人进水时反应器中基质浓度不断增加,而反应阶段反应器中基质浓度不断减少,这表明ASBR是间歇进行的 非稳态厌氧生物处理(chǔ lǐ)过程人SBR反应器在时间上为推流式反应器,在空间上为完全混合式反应器。从另一个角度出发,可以认为进水阶段为完全混合反应,反应阶段为推流式反应。
  采用莫诺德动力学方程来描述反应器中基质浓度的 变化情况时,基质去除率是按一级反应进行的 :
  dS/dt=-KXS/Ks+S
  式中:
  S--基質濃度,mg/L;
  X--汙泥濃度,mg/L;
  K--最大比基質利用速率,l/d;
  Ks--半飽和常數,mg/L。
  由于在厌氧反应器ASBR中污泥产率很低,同时反应器中保持有高污泥浓度,从而可以认为在进水阶段和反应阶段污泥量的 变化可忽略不计,进水阶段完全混合时的 物料平衡为下式:
  dS/dt=Q/[]-KXS/Ks+S
  式中:Vf为某时打共进水体积,为时间的 函数。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
  联合式和式可得出进水结束时的 基质浓度,通常采用迭代法可解出,开始进水时间为t时的 基质浓度由下式给出:
  S=t/t
  在時間爲t+△t時基質濃度爲:
  式中:
  St---时间为t时的 基质浓度,mg/L;
  Vt----时间为t时的 反应器中总体积,L;
  △t---計算時取得時間間隔;
  Vmin--進水開始時反應器中混合液體積,L。石英砂汙水處理被廣泛應用于建築、農業、交通、能源、石化、環保、城市景觀、醫療、餐飲等各個領域,也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。
  在△t足够小时,t+△t时的 基质浓度可认为与时间为t时基质浓度几乎相等把St代人式可预测在进水结束时的 基质浓度Sf,结合式可取出反应所需时间如下:
  tr=Ks/KX[ln/Ks]
  式中:Se---设计的 出水基质浓度,mg/L。石英砂为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。
  4.3沈澱時間
  沉淀阶段停止搅拌,为理想的 静止沉淀。沉淀所需时间是污泥沉淀速度出所需排水体积Vd及反应器横截面积的 函数,即
  ts=Vd/vA
  但沉淀时间不宜过长,通常为10-30min。沉淀时间过长时继续产出的 生物气使已沉降的 污泥重新悬浮起来。混合液悬浮固体浓度MLSS,进料量与污泥量之比是影响污泥沉淀速率及出水浓度的 重要因素。
  4.4節水時間
  排水所需时间由所排放水的 体积及出水流量Qd决定,通常为了保持反应器中混合液恒定体积,排水体积等于该周期进水体积,排水时间可由下式得出:
  td=Vd/Qd
  5結語
  ASBR同其它厭氧反應器比較有如下特點:
  ①ASBR能形成颗粒污泥,同UASB和AF相比,在反应器底部不需要复杂且昂贵的 配水系统,也不需要复杂的 三组分离器。石英砂污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域,也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
  ②ASBR在动力学上有显著的 优越性,F/M值高低交替变化,既保证了反应阶段的 高去除率,又保证了沉淀阶段的 良好沉淀效果。
  ③ASBR能够在较大的 温度范围内运行,可在低温和常温下处理各种高浓度、低浓度和特种有机废水。

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