【文章內(nèi)容簡介】 ，提高產(chǎn)甲烷反應器中污泥的產(chǎn)甲烷活性。PAFR 反應器脈沖厭氧流化床反應器（Pulse Anaerobic Fluidized Reactor, 簡稱：PAFR ）是我公司歷經(jīng)八年開發(fā)，多次總結提高的一種新型超高效厭氧生物反應器。PAFR 能高效處理各類難生物降解的有機工業(yè)廢水，如造紙廢水、印染廢水等。其操作簡單，投資省、運行費用低，去除效率高，是一種比傳統(tǒng)厭氧工藝更先進更符合國情的新型厭氧處理技術。在 PAFR 反應器內(nèi)，廢水主要經(jīng)歷產(chǎn)甲烷階段，同時也進行著少量的水解酸化反應，因此 PAFR 反應器既能大幅度去除有機污染物，也可以保持出水B/C 不變，既減輕了后續(xù)好氧工藝的有機負荷，也不會降低好氧池的處理效率。不論是在水解發(fā)酵階段或是在產(chǎn)酸產(chǎn)氫階段，COD 主要是形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化，僅僅是由一種難生物降解的 COD 轉(zhuǎn)化為另一種可生物降解的 COD。實際的 COD 去除發(fā)生在產(chǎn)甲烷階段，水解發(fā)酵階段和產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段的產(chǎn)物可以在 PAFR 反應器中被產(chǎn)甲烷菌進一步降解為水和 COH 甲烷等氣體而從水中溢出，這樣污染物在整個厭氧處理中就得到徹底去除。未被去除的小分子污染物也可以在后續(xù)好氧生物處理過程中被好氧微生物分解代謝。因此，使用厭氧工藝進行廢水處理，可以大幅度縮短好氧的停留時間，節(jié)省大量的基建投資和處理費用。PAFR 的優(yōu)點如下 ：(1). 主體由鋼砼或鋼結構建成，一般高度為 9~ 米，結構簡單，施工較易。(2). 系統(tǒng)內(nèi)有強力而又節(jié)省的攪動和上流的推動力。(3). 獨特的脈沖效果有利于顆?；勰嗟男纬?。(4). 反應器內(nèi)由酸化、水解和產(chǎn)氣菌組成了高效、協(xié)調(diào)的厭氧生態(tài)群，其中產(chǎn)甲烷絲菌在顆粒污泥占主導地位。造紙廢水處理工程初步設計方案 12 (5). 特殊的污泥濃度分布規(guī)律和脈沖布水的強力攪動，帶來了高效率。(6). 易形成富含各種厭氧微生物種群的顆粒污泥，是具有自我平衡性能的微生態(tài)系統(tǒng)，其中包含了降解廢水中各種有機污染物的微生物種群，剩余污泥產(chǎn)量少且穩(wěn)定。(7). PAFR 反應器出水 B/C 值跟水解酸化池出水 B/C 值基本保持一致。(8). 無任何運動部件，而有成熟的防堵塞措施，因而安全可靠，使用壽命長。(9). 具有多種調(diào)控能力，因此適應性好，耐沖擊負荷。(10). 處理成本低，具有較好的環(huán)境經(jīng)濟效益。我公司對 PAFR 的工程進行了精心設計，通過多項工程的成功實施，積累了許多經(jīng)驗。我們注重進水、出水、排泥、除氣、反沖洗防堵的每一個細節(jié)，力求做到盡善盡美。1. 脈沖布水器和顆粒污泥整個厭氧系統(tǒng)使用我公司的脈沖布水器，僅消耗部分勢能，無潛水攪拌等輔助設備。脈沖布水是利用虹吸管中快速流動的水流將主管道中的空氣帶走，使主管道內(nèi)形成一定的真空度，在管道內(nèi)外大氣壓的作用下池內(nèi)的水進入主管道后排入池中。由于水流速度快，布水能在短時間內(nèi)完成，達到脈沖的效果，攪起池底的高濃度的污泥，使池內(nèi)泥水處于充分混合狀態(tài)，厭氧菌與廢水中的有機物得到充分的接觸。在 PAFR 反應器啟動階段，接種在 PAFR 中的普通絮狀污泥，通過脈沖布水的沖擊作用形成連續(xù)的上升下降過程，污泥不斷互相碰撞、摩擦，易形成致密結構的顆粒化污泥。顆粒污泥是快速高效的厭氧菌膠團，生物相容性好，沉降性能良好，抗水力負荷和沖擊負荷的能力強，對環(huán)境沒有二次污染。顆粒污泥的外觀上是多種多樣，有呈卵形、球形、絲形等；其平均直徑為 1 mm,一般為 ~2 mm,最大可達 3~5 mm；反應區(qū)底部的顆粒污泥多以無機粒子作為核心，外包生物膜；顆粒的核心多為黑色，生物膜的表層則呈灰白色、淡黃色或暗綠色等；反應區(qū)上部的顆粒污泥的揮發(fā)性相對較高。在顆粒污泥中主要包括：各類微生物、無機礦物以及有機的胞外多聚物等，其 VSS/SS 一般為 70~90%；顆粒污泥的主體是各類微生物，包括水解發(fā)酵菌、造紙廢水處理工程初步設計方案 13 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、和產(chǎn)甲烷菌等，根據(jù)相關資料記載細菌總數(shù)為 1~41012 個/Gvss。顆粒污泥中的細菌是成層分布的，即外層中占優(yōu)勢的細菌是水解發(fā)酵菌，而內(nèi)層則是產(chǎn)甲烷菌；顆粒污泥實際上是一種生物與環(huán)境條件相互依存和優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)，各種細菌形成了一條很完整的食物鏈，有利于不同菌種間氫和乙酸的傳遞，其活性很高，能夠高效處理廢水中難降解的大分子有機物。2. 三相分離系統(tǒng)PAFR 反應器呈全封閉式，采用特有的泥水氣三相分離系統(tǒng)，它既能收集從分離器下的反應室產(chǎn)生的氣體，又使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。泥水分離原理：隨著污水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應，產(chǎn)生大量主要成分為甲烷的氣體引起 PAFR 反應器內(nèi)污泥擾動。在 PAFR 反應器產(chǎn)生的氣體中有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡隨著廢水上升至泥水分離器頂部，污泥顆粒上升撞擊到脫氣擋板的底部，這引起附著的氣泡釋放，自由氣體和從污泥顆粒釋放的氣體被收集起來；脫氣的污泥顆粒沉淀從廢水中分離并通過反射板落回到 PAFR 反應器的底部。分離氣體、固體后的廢水繼續(xù)上升，最后從出水堰溢流，經(jīng)集水槽排出。該泥水分離系統(tǒng)由高強中空 PP 板制作，具有以下優(yōu)點： ①強度高，該板也稱瓦楞板或蜂巢板，由 PP 材料經(jīng)過高溫一次擠壓成型，其瓦楞結構讓其有著非常好的強度，使用中不容易變形；②耐腐蝕，PP 材料本身決定了該板的耐 酸堿 性 能 好 ， 高 溫 下 同 樣 具 有 抗 氧 化 性 ；③壽命長，其安裝角度為 60176。，減少水流的紊動，縮短了顆粒沉降距離，避免厭氧顆粒污泥在板面上沉積，從而減少了板面的承重，使其不易變形或坍塌；④性價比高，高強中空 PP 板市場上較為常見，容易采購因此其價格較不銹鋼板低廉許多，且非常穩(wěn)定，不會如金屬價格波動大，其強度高、耐腐蝕的性能非常適合用作制造三相分離系統(tǒng)，整體制作成本僅為 304 不銹鋼材質(zhì)的八分之一，因此性價比非常好。3. 防堵塞布水系統(tǒng)造紙廢水中含有大量的紙漿纖維，經(jīng)過前處理后，仍會不可避免的有部分細小的纖維和較大的雜質(zhì)進入 PAFR 反應器，如薄膜袋、布條等，這些雜質(zhì)容易造成布水孔堵塞。由于布水系統(tǒng)安裝在 PAFR 反應器底部，且 PAFR 反應器是一個密閉結構，清通布水系統(tǒng)需要耗費較大的人力、物力。為解決這個難題，造紙廢水處理工程初步設計方案 14 我司根據(jù)多個工程的經(jīng)驗，改進了布水系統(tǒng)的構造，增加水力反沖排渣管道，使布水系統(tǒng)具有良好的防堵塞功能，即便堵塞也能通過簡便的操作疏通布水管。防堵塞布水系統(tǒng)是根據(jù) PAFR 反應器的結構、水力模型及多個造紙廢水處理工程的 PAFR 反應器布水系統(tǒng)運行情況總結改良得出。在以往的布水系統(tǒng)中，堵塞通常發(fā)生在布水管的末端，堵塞的雜質(zhì)是薄膜袋、布條等，我公司在設計上在布水管末端增加反沖排渣管，脈沖布水器發(fā)生脈沖時將雜質(zhì)沖至排渣管中，然后開啟反沖排渣閥門，利用高位水力壓差使 PAFR 反應器內(nèi)的廢水通過布水管過水孔進入布水管內(nèi)進行反沖，隨后進入反沖排渣管一起把雜質(zhì)帶出，由此完成反沖排渣過程。整個反沖排渣過程僅需要進行閥門的開啟，操作非常的簡便，且反沖排渣效果好。4. 系統(tǒng)出水的均勻性結合公司多年的工程經(jīng)驗，PAFR 反應器出水采用先進的可調(diào)式不銹鋼溢流裝置，確保系統(tǒng)出水的均勻性，有效避免反應器脈沖時大量出水對好氧池系統(tǒng)的沖擊，增強后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；每個溢流裝置末端增設液位控制器，不僅能夠控制好系統(tǒng)有效水位，而且還能起到有效水封作用。5. 操作維護簡便PAFR 反應器無運轉(zhuǎn)設備，脈沖部分完全自動化運作，可以做到無人值守。根據(jù)多個工程的實際情況，PAFR 出水不帶有或帶有很少量的泥。另外我公司運用有效的氣水分離功能，可以確保反應器系統(tǒng)內(nèi)的三相得到分離，因此調(diào)試、運行方便。 好氧活性污泥法活性污泥法是利用在曝氣池內(nèi)呈懸浮狀的微生物群體(又稱活性污泥)與廢水充分接觸，吸附、除去廢水中的有機污染物而使廢水得到凈化的方法。所謂活性污泥是向廢水中通入空氣，經(jīng)過一段時間后產(chǎn)生的一種絮凝體(菌膠團)。這些絮凝體主要由大量繁殖的微生物組成，還包括微生物自身氧化的殘留物，吸附在表面的污染物等。它易于沉淀與廢水分離，并使廢水得到澄清?；钚晕勰喾ㄊ峭ㄟ^曝氣，對廢水進行充氧和攪拌，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸，利用活性污泥吸附降解廢水中的污染物，并進行自身新陳代謝，廢水由此得到凈化?；钚晕勰喙に嚲哂刑幚砟芰姡鏊|(zhì)優(yōu)良、投資、運行費用低等優(yōu)點。造紙廢水處理工程初步設計方案 15 我公司通過改進傳統(tǒng)好氧池布水、布氣方式，提高了傳統(tǒng)工藝的處理效率，成功地應用在多個造紙工業(yè)廢水處理工程中。1. 改良型活性污泥法工藝選擇該造紙廢水有機污染物種類多，用好氧活性污泥法可有效去除污水中有機污染物?；钚晕勰喙に嚲哂刑幚砟芰?，出水水質(zhì)優(yōu)良、投資、運行費用低等優(yōu)點。通過曝氣對廢水進行充氧和攪拌，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸，通過活性污泥生物降解污水中的有機污染物，好氧細菌增殖降解，形成菌膠團，作為污泥經(jīng)沉淀分離，達到去除水中有機物的目的，廢水由此得到凈化。因此本工程采用的是我公司的改良活性污泥工藝，通過改進傳統(tǒng)好氧池池型結構、布氣方式，提高了傳統(tǒng)工藝的處理效率，更有效的處理高濃度有機廢水2. 改良型活性污泥法的優(yōu)點(1). 節(jié)省能耗，池型為無動力推流式池體，采用廊道式結構且具有推流作用，無需使用機械設備。(2). 節(jié)約占地面積，工藝池型不受限制，最為省地。(3). 兼有好氧池以及混合曝氣池的優(yōu)點。(4). 設備少，可手動、自動控制切換，對自動化控制依賴程度較低，運轉(zhuǎn)靈活。(5). 不停產(chǎn)檢修的曝氣系統(tǒng)使好氧系統(tǒng)運行更為穩(wěn)定可靠。 本工程特色設備簡介我公司經(jīng)過理論分析和多次的模擬試驗，開發(fā)出自動高效脈沖布水器、管狀可變微孔曝氣器、先進實用的曝氣裝置等特色設備，有效地保障了工藝的應用，可為業(yè)主單位節(jié)約大量運行成本。自動高效脈沖布水器自動高效脈沖布水器是根據(jù)厭氧池對水流狀態(tài)的要求及目前各種布水器的特點而研究開發(fā)出來的，是一種理想的高效節(jié)能、操作可靠的布水系統(tǒng)。自動造紙廢水處理工程初步設計方案 16 高效脈沖布水器是利用虹吸管中快速流動的水流將主管道中的空氣帶走，使主管道內(nèi)形成一定的真空度，在管道內(nèi)外大氣壓的作用下容器中的水進入主管道后排入池中。由于水流速度很快，布水能在短時間內(nèi)完成，達到脈沖的效果，攪起池底的污泥，使池內(nèi)廢水、污泥不斷充分混合處于流化狀態(tài)，厭氧菌與廢水中的有機物得到充分的接觸反應。該布水器具有以下優(yōu)點：①結構簡單，不需復雜設備，整個吸氣布水過程靠水力自動完成，維護管理方便；②能耗低，效率高，除提升來水外無需其他的動力；③配水均勻，水力攪拌效果好； ④使用壽命長等。下表對脈沖布水和潛水攪拌兩種比較常見的布水方式進行了比較，可以清楚的看出脈沖布水的優(yōu)越性。表 41 脈沖布水與潛水攪拌性能比較 布水方式項 目 脈沖布水 潛水攪拌布水效果布水效果好，生物污泥流失少布水效果一般，生物污泥流失多因此需設沉淀池和污泥回流系統(tǒng)施工方式 需增設出水槽 無出水槽配水均勻性 均勻性良好 均勻性一般設備維修 方便易行 不方便，需吊出水面維修設備性能 穩(wěn)定可靠 國產(chǎn)設備難以達到要求造紙廢水處理工程初步設計方案 17 進口設備價格較高動力消耗 無、僅靠水泵自身揚程即可 潛水攪拌機能耗較大由上表可以看出，在厭氧池中不管是從保證處理效果，還是從運行費用等來看，選擇脈沖布水是比較合適的。脈沖布水方式，保證了污泥濃度以及泥水混合效果，控制了易燃、惡臭氣體產(chǎn)生，這樣在較好的處理效果下，縮短了停留時間，減小了池容，降低了投資。管狀可變微孔曝氣器在廢水處理工程中，好氧曝氣系統(tǒng)的能耗是廢水處理能耗的最主要組成部分，因此應合理地選擇高效節(jié)能的曝氣器。一般常用的曝氣方式有射流曝氣、表面曝氣機和可變微孔管狀曝氣等，現(xiàn)將幾種主要曝氣方式的比較列表如下：表 42 曝氣方式的比較 曝氣方式項 目管狀微孔曝氣 射流曝氣 表曝機動力效率 高 中 低運行成本 低 中 高氧利用率 高 高 中應用范圍應用廣泛穩(wěn)定可靠適合本好氧工藝多用于小型污水處理廠，并以活性污泥工藝為主中小型污水處理廠不適合本好氧工藝運行穩(wěn)定性 良好 良好 對設備要求高占 地 占地較大 占地小 占地小噪 音 噪音較大 噪音小 噪音小運行狀況 運行穩(wěn)定由于廢水中含有泥沙雜質(zhì)，噴嘴易磨損，導致充氧效率大大降低國產(chǎn)設備性能較差進口設備價格高維 修 采用上浮式曝氣安 維修不方便 維修不方便造紙廢水處理工程初步設計方案 18 裝維修方便本工程使用的管狀可變微孔曝氣器由廣州中環(huán)萬代環(huán)境工程有限公司研制生產(chǎn)的一種新型、高效的曝氣設備?？勺兾⒖灼貧馄魇且环N負壓設計的曝氣設備，是一種具有微孔曝氣、防堵塞、有效服務面積大、氣泡直徑小和氧氣利用率高等特點的高效曝氣設備。其氧氣利用率達 15%以上，并已在工程中長期運行使用，取得了良好曝氣效果，現(xiàn)已被廣泛運用于工程中?？勺兾⒖灼貧馄鞯哪げ捎酶哔|(zhì)量的進口原材料，確保了使用壽命。在廢水處理站的運行中，動力消耗是運行費用主體，而曝氣的動力消耗是整個系統(tǒng)動力消耗的主要來源。在運用管狀可變微孔曝氣器后，可減少風機的動力消耗，降低整個廢水處理系統(tǒng)的運行費用。先進實用的曝氣裝置可變微孔上浮式曝氣裝置是我公司根據(jù)水中氧氣的轉(zhuǎn)移原理及目前各種