外循环厌氧处理工艺中布水和三相分离的改进研究

来源：SCI期刊网分类：电子论文时间：2022-03-07 09:59 热度：

　　摘要污水处理中的布水设备和三相分离设备存在很多缺点通过旋流配水装置和传统配水装置、小间距斜板三相分离装置和传统三相分离装置的比较试验研究了旋流配水装置和小间距斜板三相分离装置的性能。研究结果表明：在相同膨胀率的条件下旋流配水装置所需的回流量小能耗相对较少;在水力上升流速为 8m/h时采用旋流配水装置进水时污泥分布曲线较平缓污泥在高度上分布较均匀而采用传统配水装置进水时污泥主要分布在反应器底部污泥浓度分布不均匀;在上升流速相同的情况下采用小间距三相分离装置的反应器出水携带的颗粒污泥浓度较小;在相同的进水COD浓度时小间距三相分离装置分离的沼气量较多。改进的布水和三相分离装置的性能明显优于传统的布水和三相分离装置。

　　关键词外循环 (EC)厌氧工艺旋流配水装置小间距斜板三相分离器

　　厌氧反应器的布水设备在国外是一项专利[1]。目前国内实际工程的布水多数采用多孔管或多管连续进水方式[2]这种进水方式的缺点是进水容易穿透厌氧颗粒污泥而形成短流、混合效果不好和厌氧颗粒污泥容易产生沉淀等[3]。厌氧反应器的三相分离装置在国外也是一项专利技术[1]在国内正处于研究阶段[4]目前实际工程中三相分离装置多数采用平流沉淀池的理论[2]在厌氧反应器上部增加一组钢制的平流沉淀池利用平流沉淀池下部倾斜的钢板与颗粒污泥的相碰使颗粒污泥和气泡分离。这种装置的缺点是在厌氧反应器内安装平流沉淀池减少了厌氧反应器的有效断面使携带气泡的颗粒污泥混合液上升流速加快分离效果不理想从而导致部分颗粒污泥容易随水溢出[5]影响反应器的运行稳定性。为了提高厌氧处理工艺的处理效果克服目前布水设备和三相分离设备的缺点本文作者对厌氧处理工艺中的布水和三相分离进行了改进研究目的是得到一种配水均匀进水和厌氧颗粒污泥混合效果好不会产生短流运行可靠的旋流配水装置;以及得到可以提高污水、沼气和污泥的三相分离效果使反应器保持很高的污泥量提高了反应器的处理效率的小间距斜板三相分离装置。

　　1 装置与方法

　　1.1 试验用水

　　试验用水取自鞍山华润啤酒有限公司啤酒废水的水质如下：COD1000～4500mg/LBOD500～ 2500mg/LSS500～1000mg/LTN25～85mg/L TP1～10mg/LpH值 5～9。

　　试验采用的循环罐为塑料箱体外形尺寸为 250 mm×200mm×750mm有效容积为 0∙03m 3。外循环厌氧反应器由有机玻璃制成直径 0∙3m高度 2∙3m有效容积 0∙09m 3。反应器外面不同高度处设有 8个取样管回流口的位置在三相分离器的下部。废水首先进入循环罐然后泵入外循环厌氧反应器反应器中部分水回流到循环罐。本试验装置中采用了自制的旋流进水装置和小间距三相分离装置。

　　1.3 接种污泥

　　外循环厌氧反应器的接种污泥可以采用好氧剩余污泥和厌氧颗粒污泥本试验中投加厌氧颗粒污泥作为污泥菌种进行了厌氧反应器的启动。启动成功后的污泥浓度为 30～60g/L污泥沉速为 35～ 120m/h污泥颗粒大小为 0∙2～3mm。

　　2 旋流进水装置性能研究

　　由于厌氧反应器的运行有一定的水力停留时间和水力负荷的限制所以对于一定的反应器布水管的数量是有限的。如果仅从提高布水均匀性来考虑似乎增加布水点的数量即可但是增加布水点的数量将导致孔口堵塞或孔口出流速度太低不足以进行搅动其结果是由于沼气气泡在污泥层中形成通道而造成严重的沟流使布水均匀性大大降低。另一方面若为了防止孔口堵塞使出孔孔径加大但在一定的流量条件下布水点数量就会减少且孔口速度太低难以破坏污泥层已形成的沟流。

　　为了克服现有技术中厌氧反应器的进水装置存在进水死区、进水容易穿透厌氧颗粒污泥而形成短流、混和效果不好和厌氧颗粒污泥容易产生沉淀等缺点本试验设计了一种配水均匀泥水混合效果好不会产生短流运行可靠的旋流进水装置。

　　该旋流进水装置依据颗粒污泥和废水比重不同而产生的速度差可以提高二者混合效果的理论将多点进水装置进行了改造。如图 2所示。其在结构上将厌氧反应器的底部设计成一个上锥体废水通过上锥体上部的几个独特的旋流进水装置沿着反应器的底部切线方向进入颗粒污泥区并沿着反应器螺旋上升与厌氧颗粒污泥充分混合。该旋流进水装置具有配水均匀混合效果好不会产生短流运行可靠的特点。

　　2.1 反应器外循环耗能情况研究

　　外循环反应器在运行时需要回流使颗粒污泥床膨胀而回流量的大小直接关系到反应器的耗能大小。维持相同膨胀高度所需回流量的大小与反应器耗能的大小成正比关系。在外循环厌氧反应器底部设置旋流布水口 5个和垂直进水口 1个颗粒污泥层高度为 32∙5cm通过比较 2种进水方式下在维持颗粒污泥床的相同膨胀率的情况下所需回流量的大小来考察这 2种配水装置的能耗情况。

　　试验结果如图 3所示。可以看出在旋流配水装置情况下颗粒污泥床的膨胀效果要好于垂直进水方式即在维持相同膨胀率的条件下前者所需的回流量要小于后者因此能耗相对要少。

　　2.2 反应器内污泥分布状况研究

　　水力上升流速是外循环反应器运行稳定的重要参数。试验考察了反应器空载条件下对于相同的水力上升流速分别采用旋流进水和垂直进水 2种布水方式反应器内污泥浓度沿反应器高度的分布状况研究结果如图 4所示。

　　图 4为 2种进水方式在水力上升流速为 8m/h时污泥浓度沿反应器高度的分布曲线。可以看出 2种进水方式相比采用旋流进水时污泥分布曲线较平缓污泥在高度上分布较均匀无明显的泥水界面。而垂直进水时污泥主要分布在底部范围内在高度上泥水界面较明显污泥浓度分布不均匀。因此旋流进水有利于颗粒污泥均匀膨胀以及泥水的混合从而为反应器提供了良好的生物条件和水力条件。

　　3 小间距三相分离装置性能研究

　　根据使气泡和颗粒污泥分离气泡不进入沉淀区的要求试验中设计了小间距三相分离装置。此装置是建立在浅池理论基础上采用间距较小的斜板三相分离装置斜板之间的距离一般在 60～100 mm之间较小的间距使气泡的垂直上升距离减小分离装置的有效接触面积增大。其中每组斜板都可以视为一组三相分离器。当粘附着气泡的颗粒污泥上升碰到斜板的上壁时利用相碰时轻微的震动使气泡与颗粒污泥分离气泡沿着斜板的上壁向上移动至水面溢出而脱离气泡的颗粒污泥下沉很快沉到斜板的底部并且向下滑动与污水分离。小间距三相分离装置如图 5所示。

　　3.1 反应器泥水分离效果

　　反应器中颗粒污泥与污水、沼气分离效果的好坏直接影响出水的悬浮物浓度和处理效果。试验分别在两组不同的反应器内进行一组反应器采用常规的三相分离装置一组反应器采用小间距三相斜板分离装置分别通入不同的进水流量观测出水中携带的颗粒污泥浓度。图 6为改变上升流速时从反应器内溢出的颗粒污泥浓度间接反映了三相分离器分离效果的好坏。试验中的小间距斜板三相分离装置下部的断面积小一些上部的断面积大一些污水流过时流速由大变小而与污水一起向上流动的颗粒污泥由于流速的变小而与污水分离颗粒污泥在重力作用下很快沉到小间距三相分离装置的底部并且向下滑动。从图 6可以看出在上升流速相同的情况下采用小间距三相分离装置的反应器出水携带的颗粒污泥浓度要小一些证明了小间距三相分离装置可以有效地使颗粒污泥与污水分离;而常规的三相分离装置在上升流速大于 3m/h时出水携带的颗粒污泥明显增多泥水分离效果不好。

　　3.2 反应器颗粒污泥与沼气分离效果

　　厌氧微生物在降解有机物的同时产生沼气新产生的沼气粘附在颗粒污泥表面使颗粒污泥的比重降低故携带气泡的颗粒污泥易于同污水一同上升穿透三相分离装置溢流出反应器造成颗粒污泥流失。试验在 COD浓度相同条件下比较 2组三相分离装置分离的沼气量结果见图 7。

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　　从图 7中可知反应器产生的沼气量与进水COD浓度成正比进水 COD浓度越高产生的沼气量越多;在相同的进水 COD浓度时小间距三相分离装置分离的沼气量更多一些。这是由于小间距三相分离装置的间距较小使粘附着气泡的颗粒污泥在碰到装置的上壁时利用相碰时轻微的震动使气泡与颗粒污泥分离气泡沿着装置的上壁向上运动脱离了气泡的颗粒污泥下沉故分离效果很好。

　　4 结论

　　(1)外循环反应器采用旋流进水和垂直进水 2 种不同方式下反应器耗能情况试验结果说明前者优于后者。即在维持相同膨胀率的条件下前者所需的回流量要小于后者。

　　(2)外循环反应器的旋流进水装置污泥在高度上分布均匀混合效果好。而采用垂直进水时污泥主要分布在底部范围内在高度上泥水界面较明显污泥浓度分布不均匀。

　　(3)外循环反应器的小间距斜板三相分离装置比普通的三相分离装置三相分离的效果好。——论文作者：雷震东韩洪军王伟

　　参考文献

　　[1] ReisM.A.M.Effectofhydrogensulfideongrowthofsulfatereducingbacteria.Bioeng.199240(2)：593～600

　　[2] 胡纪萃周孟津左剑恶.废水厌氧生物处理理论与技术.北京：中国建筑工业出版社2002

　　[3] 叶群峰杨玲霞.环状管网布水器的水力设计.郑州大学学报200223(2)：92～95

　　[4] 贺延龄.废水的厌氧生物处理.北京：中国轻工业出版社1998

　　[5] 郭永福郭维华.新型高效三相分离器处理低浓度工业废水的研究.环境污染治理技术与设备200411(5)： 85～89

文章名称：外循环厌氧处理工艺中布水和三相分离的改进研究

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