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正文內(nèi)容

污水厭氧生物處理講義(編輯修改稿)

2025-05-04 03:41 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。見圖135。圖135 消化池的溢流裝置(a)倒虹管式;(b)大氣壓式;(c)水封式倒虹管式見圖135(a)。倒虹管的池內(nèi)端插入污泥面,池外端插入排水槽,均需保持淹沒狀,當(dāng)池內(nèi)污泥面上升,沼氣受壓時(shí),污泥或上清液可從倒虹管排出。大氣壓式見圖135(b)。當(dāng)池內(nèi)沼氣受到的壓力超過Δh(Δh為“U”形管內(nèi)水層高度)時(shí),即產(chǎn)生溢流。水封式見圖135(c)。水封式溢流裝置由溢流管、水封管與下流管組成。溢流管從消化池蓋插入設(shè)計(jì)污泥面以下,水封管上端與大氣相通,下流管的上端水平軸線標(biāo)高高于設(shè)計(jì)污泥面,下端接入排水槽。當(dāng)沼氣受壓時(shí),污泥或上清液通過溢流管經(jīng)水封管、下流管排入排水槽。溢流管的管徑一般不小于200mm。(2)沼氣排出、收集與貯存設(shè)備由于產(chǎn)氣量與用氣量的不平衡,所以設(shè)貯氣柜調(diào)節(jié)和儲(chǔ)存沼氣。沼氣從集氣罩通過沼氣管道輸送至貯氣柜。沼氣管的管徑按日平均產(chǎn)氣量計(jì)算,管內(nèi)流速按7~8m/s計(jì),當(dāng)消化池采用沼氣循環(huán)攪拌時(shí),則計(jì)算管徑時(shí)應(yīng)增加攪拌循環(huán)所需沼氣量。貯氣柜有低壓浮蓋式與高壓球形罐兩種,見圖136。貯氣柜的容積一般按平均日產(chǎn)氣量的25%~ 40%,即6~10h的平均產(chǎn)氣量計(jì)算。圖136 貯氣柜(a)低壓浮蓋式 1水封柜;2浮蓋;3外軌;4滑輪;5—進(jìn)氣管(b)高壓球形罐 l導(dǎo)氣管;2安全閥低壓浮蓋式的浮蓋重量決定了柜內(nèi)的氣壓,柜內(nèi)氣壓一般為1177~1961Pa(120~200mmH2O),最高可達(dá)3432~4904Pa(350~500mmH2O)。氣壓的大小可用蓋頂加減鑄鐵塊的數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。浮蓋插入水封柜以免沼氣外泄。:1。高壓球形罐在需要長(zhǎng)距離輸送沼氣時(shí)采用。(3)攪拌設(shè)備攪拌的目的是使池內(nèi)污泥溫度與濃度均勻,防止污泥分層或形成浮渣層,均勻池內(nèi)堿度,從而提高污泥分解速度。當(dāng)消化池內(nèi)各處污泥濃度相差不超過10%時(shí),即認(rèn)為混合均勻。消化池的攪拌方法有沼氣攪拌、泵加水射器攪拌、聯(lián)合攪拌3種方式??蛇B續(xù)攪拌,也可間歇攪拌,即在2~5h內(nèi)將全池污泥攪拌一次。1)沼氣攪拌沼氣攪拌的優(yōu)點(diǎn)是沒有機(jī)械磨損,攪拌比較充分,可促進(jìn)厭氧分解,縮短消化時(shí)間。沼氣攪拌裝置見圖134(c)。經(jīng)空壓機(jī)壓縮后的沼氣通過消化池頂蓋上面的配氣環(huán)管,通入每根立管,立管末端在同一標(biāo)高上,距池底1~2m,或在池壁與池底連接面上。立管數(shù)量根據(jù)攪拌氣量及立管內(nèi)的氣流速度決定。立管氣流速度按7~15m/s設(shè)計(jì),攪拌氣量按每1000m3池容5~7m3/min計(jì),空氣壓縮機(jī)的功率按每m3池容所需功率5~8W計(jì)。2)泵加水射器攪拌見圖134(a)。生污泥用污泥泵加壓后,射入水射器,~,生污泥量與水射器吸入的污泥量之比為1:3~5。當(dāng)消化池池徑大于l0 m時(shí),應(yīng)設(shè)水射器2個(gè)或2個(gè)以上。如果需要,可以把加壓后的部分污泥從中位管壓入消化池進(jìn)行補(bǔ)充攪拌。3)聯(lián)合攪拌法聯(lián)合攪拌法的特點(diǎn)是把生污泥加溫、沼氣攪拌聯(lián)合在一個(gè)熱交換器裝置內(nèi)完成,見圖134(b)。經(jīng)空氣壓縮機(jī)加壓后的沼氣以及經(jīng)污泥泵加壓后的生污泥分別從熱交換器的下端射入,并把消化池內(nèi)的熟污泥抽吸出來,共同在熱交換器中加熱混合,然后從消化池的上部污泥面下噴入,完成加溫?cái)嚢柽^程。熱交換器通過熱量計(jì)算決定。如池徑大于10m,可設(shè)2個(gè)或2個(gè)以上熱交換器。這種攪拌方法推薦使用。其它攪拌方法如螺旋漿攪拌,現(xiàn)已不常用。(4)加溫設(shè)備消化池加溫的目的在于維持消化池的消化溫度(中溫或高溫),使消化能有效地進(jìn)行。加溫的方法有池內(nèi)加溫和池外加溫兩種。池內(nèi)加溫可采用熱水或蒸汽直接通入消化池的直接加溫方式,或通入設(shè)在消化池內(nèi)的盤管進(jìn)行間接加溫的方式。由于存在一些諸如使污泥的含水率增加、局部污泥受熱過高、在盤管外壁結(jié)殼等缺點(diǎn),故目前很少采用。池外加溫方法是在污泥進(jìn)入消化池之前,把生污泥加溫到足以達(dá)到消化溫度和補(bǔ)償消化池殼體及管道的熱損失,這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可有效地殺滅生污泥中的寄生蟲卵。池外加溫多采用套管式泥水熱交換器或圖134(b)的熱交換器兼混合器完成。(5)消化池容積計(jì)算消化池的數(shù)量應(yīng)在兩座或兩座以上,以滿足檢修時(shí)消化池正常工作。消化池的有效容積的計(jì)算見公式(1311) (1311)式中 Q0生污泥量,m3/d; n污泥投配率,%,中溫消化一般取5~8%;V消化池的有效容積,m3。(四)兩級(jí)厭氧消化兩級(jí)消化是污泥消化先后在兩個(gè)消化池中進(jìn)行。第一級(jí)消化池有加溫、攪拌設(shè)備,并有集氣罩收集沼氣,消化溫度為33~35℃;第二級(jí)消化池沒有加溫與攪拌設(shè)備,依靠余熱繼續(xù)消化,消化溫度約為20~26℃,消化氣可收集或不收集。兩級(jí)消化是根據(jù)消化過程沼氣產(chǎn)生的規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖137所示為中溫消化的消化時(shí)間與產(chǎn)氣率的關(guān)系,由此可見,在消化的前8d,產(chǎn)生的沼氣量約占全部產(chǎn)氣量的80%左右。因此,把消化池設(shè)計(jì)成兩級(jí),僅有約20%沼氣量沒有收集,但是由于第二級(jí)消化池?zé)o攪拌、加溫,減少了能耗,且第二級(jí)消化池有濃縮污泥的功能。圖137 消化時(shí)間與產(chǎn)氣率的關(guān)系兩級(jí)消化池的設(shè)計(jì)主要是計(jì)算消化池的總有效容積,用式(1311)計(jì)算,然后按容積比為一級(jí):二級(jí)等于1:1,2:1或3:2分成兩個(gè)池子即可。常采用2:1的比值?!纠}155】某城市污水處理廠,初沉污泥量為300 m3/d,濃縮后的剩余活性污泥180 m3/d,它們的含水率均為96%,采用兩級(jí)中溫消化,試計(jì)算消化池各部分尺寸。【解】由于剩余活性污泥量較多,故采用污泥投配率為5%,消化池總?cè)莘e:用兩級(jí)消化,容積比采用一級(jí):二級(jí)=2:1,則一級(jí)消化池容積為6400m3,用2個(gè),每個(gè)消化池容積3200m3;二級(jí)消化池一個(gè),容積為3200m3。一級(jí)消化池?cái)M用尺寸見圖138。圖138 消化池計(jì)算尺寸消化池直徑D=19m,集氣罩直徑 d1=2m,高h(yuǎn)1=2m,池底錐底直徑d2=2m,錐角150,h2=h4=。消化池柱體高度h3應(yīng)大于D/2=,采用h3=10m。消化池總高度:H=h1+h2+h3+h4=2++10+= m。消化池各部分容積:集氣罩容積:上蓋容積: 下錐體容積:等于上蓋容積,V4= m3。柱體容積 消化池有效容積:V=V1+V2十V3十V4=++= m3>3200 m3(合格)二級(jí)消化池的尺寸同一級(jí)消化池尺寸。第四節(jié) 兩相厭氧生物處理(一)兩相厭氧生物處理厭氧生物處理亦稱厭氧消化,前已述及分為三個(gè)階段,即水解與發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段及產(chǎn)甲烷階段。各階段的菌種、消化速度、對(duì)環(huán)境的要求、分解過程及消化產(chǎn)物等都不相同,對(duì)運(yùn)行管理方面造成諸多不便。因此近年來研究采用兩相消化法,即根據(jù)消化機(jī)理,把第一、二階段與第三階段分別在兩個(gè)消化池中進(jìn)行,使各自都在最佳環(huán)境條件中進(jìn)行消化,使各相消化池具有更適合于消化過程三個(gè)階段各自的菌種群生長(zhǎng)繁殖的環(huán)境。兩相消化中第一相消化池容積的設(shè)計(jì):投配率采用100%,即停留時(shí)間為ld;第二相消化池容積采用投配率為15%~17%,即停留時(shí)間6~。池型與構(gòu)造完全同前,第二相消化池有加溫、攪拌設(shè)備及集氣裝置,~ m3/ m3,~。兩相消化具有池容積小,加溫與攪拌能耗少,運(yùn)行管理方便,消化更徹底的特點(diǎn)。(二)、兩相厭氧生物處理的組成兩相厭氧生物處理法工藝流程,一般如圖13-9所示,工藝流程由兩大部分組成。 圖13-9 兩相厭氧處理法工藝流程 酸化反應(yīng)器這是有機(jī)物的水解,酸化部分,一般采用完全混合方式厭氧(或缺氧)反應(yīng)器。這樣,不僅可使物料在反應(yīng)器中均勻分布,而且即使進(jìn)水中含一定量懸浮固體時(shí),亦不至于影響反應(yīng)器的正常運(yùn)行。反應(yīng)器出流經(jīng)沉淀進(jìn)行固液分離后,部分污泥回流至酸化罐,以保持罐中有一定的污泥濃度,剩余污泥排放。上清液由沉淀池上部流出,作為下一步反應(yīng)器(氣化罐)的進(jìn)水。氣化反應(yīng)器這是有機(jī)物經(jīng)水解,酸化后,繼續(xù)分解產(chǎn)氣(沼氣)的部分,一般采用上流式厭氧污泥床成厭氧過濾床、膨脹床等。在這里,甲烷菌利用有機(jī)物酸化產(chǎn)物(低分子有機(jī)酸、醇類)為養(yǎng)料進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氣,故稱這一部分的反應(yīng)器為氣化反應(yīng)器或甲烷反應(yīng)器。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣,自氣化罐頂部收集后引出利用。 (二)、兩相厭氧生物處理的工藝特點(diǎn)由于在兩相厭氧處理法中,有機(jī)物的酸化和氣化是分隔在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器進(jìn)行,總結(jié)該工藝的特點(diǎn)如下。 可提供產(chǎn)酸菌和甲烷菌各自最佳的生長(zhǎng)條件,并獲得各自較高反應(yīng)速率,以及良好的反應(yīng)器運(yùn)行情況。 當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷變化時(shí),由于酸化罐存在的緩沖作用,對(duì)后接氣化罐的運(yùn)行,影響不致過大?;蛘哒f,兩相厭氧處理法具有一定的耐沖擊負(fù)荷能力,運(yùn)行穩(wěn)定。 兩相厭氧處理法系統(tǒng)的總有機(jī)負(fù)荷率較高,致使反應(yīng)器的總?cè)莘e比較小。如在酸化反應(yīng)器中,反應(yīng)過程快,水力停留時(shí)間短,有機(jī)負(fù)荷率高。一般在反應(yīng)30~35℃情況下,水力停留時(shí)間為10~24h左右,有機(jī)負(fù)荷率為25~60kgCOD/(m3d)左右(相當(dāng)于厭氧產(chǎn)氣反應(yīng)器的3~4倍)。故有機(jī)物在酸化過程中所需的反應(yīng)器容積是相當(dāng)小的。而且,經(jīng)過酸化過程后,廢水的COD,一般可被去除20%~25%左右,進(jìn)入氣化罐的有機(jī)物負(fù)荷量就可減少,相應(yīng)容積亦隨之減少。 采用兩相厭氧處理法后,進(jìn)入氣化罐的廢水水質(zhì)情況有所改善,如有機(jī)物酸化降解為低分于有機(jī)酸,水中所含懸浮固體減少較多,使得氣化罐運(yùn)行條件良好。在這情況下,反應(yīng)器的COD去除率及產(chǎn)氣率有所提高。一般,在中溫度發(fā)酵(30~35℃)情況下,COD總?cè)コ蛇_(dá)90%左右,總產(chǎn)氣率達(dá)3m3/ (m3d)左右。 由于兩相厭氧處理法的反應(yīng)器總?cè)莘e較小,相應(yīng)基本費(fèi)用降低。不過,由于兩相(酸化、氣化)反應(yīng)器容積的不等,可能構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和施工帶來一定的困難和增添一定的工作量。第五節(jié) 升流式厭氧污泥床(UASB法)升流式厭氧污泥床(UASB)工藝是由荷蘭人在20世紀(jì)70年代開發(fā)的,他們?cè)谘芯坑蒙魇絽捬鯙V池處理馬鈴薯加工廢水和甲醇廢水時(shí)取消了池內(nèi)的全部填料,并在池子的上部設(shè)置了氣、液、固三相分離器,于是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理效能很高的新型厭氧反應(yīng)器便誕生了。UASB反應(yīng)器一出現(xiàn)很快便獲得廣泛的關(guān)注與認(rèn)可,并在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用,到目前為止,UASB反應(yīng)器是最為成功的厭氧生物處理工藝。一、 UASB反應(yīng)器原理圖1310是UASB反應(yīng)器工作原理的圖示,污水盡可能均勻地引入反應(yīng)器的底部,污水向上通過包含顆粒污泥或絮凝污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在污水與污泥顆粒的接觸過程,在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起內(nèi)部循環(huán),這對(duì)于顆粒污泥的形成和維持有利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上,附著和沒有附著的氣體向反
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