新型uasb升流式厭氧污泥床的制作方法
【專利說明】新型UASB升流式厭氧污泥床
[0001]本發明新型UASB升流式厭氧污泥床屬于電子領域。
[0002]本發明新型UASB升流式厭氧污泥床是:1、UASB內污泥濃度高，平均污泥濃度為20 — 40gVSS/l ;2、有機負荷高，水力停留時間長，采用中溫發酵時，容積負荷一般為10kgC0D/m3.d左右；3、無混合攪拌設備，靠發酵過程中產生的沼氣的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態，對下部的污泥層也有一定程度的攪動；4、污泥床不填載體，節省造價及避免因填料發生堵賽問題；5、UASB內設三相分離器，通常不設沉淀池，被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內，通常可以不設污泥回流設備。主要缺點是:1、進水中懸浮物需要適當控制，不宜過高，一般控制在100mg/l以下；2、污泥床內有短流現象，影響處理能力；3、對水質和負荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。SBR的主要優點是1、理想的推流過程使生化反應推動力增大，效率提高，池內厭氧、好氧處于交替狀態，凈化效果好。2、運行效果穩定，污水在理想的靜止狀態下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質好。3、耐沖擊負荷，池內有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機污物的沖擊。4、工藝過程中的各工序可根據水質、水量進行調整，運行靈活。5、處理設備少，構造簡單，便于操作和維護管理。6、反應池內存在DO、B0D5濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹。7、SBR法系統本身也適合于組合式構造方法，利于廢水處理廠的擴建和改造。8、脫氮除磷，適當控制運行方式，實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替，具有良好的脫氮除磷效果。9、工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反應器，無二沉池、污泥回流系統，調節池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。缺點1、自動化控制要求高。2、排水時間短(間歇排水時)，并且排水時要求不攪動沉淀污泥層，因而需要專門的排水設備(潷水器)，且對潷水器的要求很高。3、后處理設備要求大:如消毒設備很大，接觸池容積也很大，排水設施如排水管道也很大。4、潷水深度一般為l~2m，這部分水頭損失被白白浪費，增加了總揚程。5、由于不設初沉池，易產生浮渣，浮渣問題尚未妥善解決。A/0工藝1.基本原理A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，它的優越性是除了使有機污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術用為活性污泥的前處理，所以A/0法是改進的活性污泥法。A/0工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起，A段DO不大于0.2mg/L, O段D0=2?4mg/L。在缺氧段異養菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為N03-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將N03-還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環，實現污水無害化處理。2.A/0內循環生物脫氮工藝特點根據以上對生物脫氮基本流程的敘述，結合多年的焦化廢水脫氮的經驗，我們總結出(A/0)生物脫氮流程具有以下優點:(I)效率高。該工藝對廢水中的有機物，氨氮等均有較高的去除效果。當總停留時間大于54h，經生物脫氮后的出水再經過混凝沉淀，可將COD值降至10mg/L以下，其他指標也達到排放標準，總氮去除率在70%以上。(2)流程簡單，投資省，操作費用低。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設置有脫固定氨的裝置后，碳氮比有所提高，在反硝化過程中產生的堿度相應地降低了硝化過程需要的堿耗。(3)缺氧反硝化過程對污染物具有較高的降解效率。如COD、B0D5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有機物的去除率分別為62%和36%，故反硝化反應是最為經濟的節能型降解過程。(4)容積負荷高。由于硝化階段采用了強化生化，反硝化階段又采用了高濃度污泥的膜技術，有效地提高了硝化及反硝化的污泥濃度，與國外同類工藝相比，具有較高的容積負荷。(5)缺氧/好氧工藝的耐負荷沖擊能力強。當進水水質波動較大或污染物濃度較高時，本工藝均能維持正常運行，故操作管理也很簡單。通過以上流程的比較，不難看出，生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時，也降解酚、氰、COD等有機物。結合水量、水質特點，我們推薦采用缺氧/好氧(A/0)的生物脫氮(內循環)工藝流程，使污水處理裝置不但能達到脫氮的要求，而且其它指標也達到排放標準。3.A/0工藝的缺點1.由于沒有獨立的污泥回流系統，從而不能培養出具有獨特功能的污泥，難降解物質的降解率較低；2、若要提高脫氮效率，必須加大內循環比，因而加大了運行費用。另夕卜，內循環液來自曝氣池，含有一定的D0，使A段難以保持理想的缺氧狀態，影響反硝化效果，脫氮率很難達到90 %。3、影響因素水力停留時間(硝化> 6h，反硝化< 2h )污泥濃度MLSS (> 3000mg/L)污泥齡(> 30d )N/MLSS 負荷率(< 0.03 )進水總氮濃度(< 30mg/L)
1.USAB反應器的基本構成和原理 (I)USAB反應器的構成
USAB反應器的主體部分主要分為兩個區域，即反應區和三相分離區。其中反應區為USAB反應器的工作主體。
[0003](2) USAB反應器的工作原理
在UASB反應器的反應區下部，是由沉淀性能良好的污泥(通常是顆粒污泥)形成的厭氧污泥床，污泥濃度可達到50-100g/l更高。由反應器底部進入反應區，由于水的向上流動和產生的大量氣體上升形成良好的自然攪拌作用，并使一部分污泥在反應區的上方形成相對稀薄的污泥懸浮區，懸浮區污泥濃度一般在5-40g/l范圍內。懸浮液進入分離區的沉降室，污泥在此沉降，由斜面返回反應區，澄清后的處理水溢流排出。
[0004]2.USAB反應器的工藝特點
USAB反應器運行的3個重要的前提是:1。反應器內形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥；2.出產氣和進水的均勻分布所形成的良好的攪拌任用；3.設計合理的三相分離器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反應器內。
[0005]⑴利用微生物細胞固定化技術-污泥顆粒化
USAB反應器利用微生物細胞固定化技術-污泥顆粒化實現了水力停留時間和污泥停留時間的分享，從而延長了污泥泥齡，保持了高濃度的污泥。顆粒厭氧污泥具有良好的沉降性能和高比產甲烷活性，且相對密度比人工載體小，靠產生的氣體來實現污泥與基質的充分接觸，節省了攪拌和回流污泥的設備和能耗bn無需附設沉淀分享裝置。同時反應器內不需投加填料和載體，提高了容積利用率。
[0006](2)由產氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌用
在UASB反應器中，由產氣和進水形成的上升液流和上竄氣泡對反應區內的污泥顆粒產生重要的分級作用。這種作用不僅影響污泥顆粒化進程，同時還對形成的顆粒污泥的質量有很大的影響。同時這種攪拌作用實現了污泥與基質的充分接觸。
[0007](3)設計合理的三相分離器的應用
三相分離器是UASB反應器中最重要的設備。三相分離器的應用省卻了輔助脫氣裝置，能收集從反應區產生的沼氣，同時使分離器上的懸浮物沉淀下來，使沉淀性能良好的污泥能保留在反應器內。
[0008]3.應用研究現狀
(I)啟動技術方面
L印isto等較早開展此方面的研究。由于顆粒污泥是UASB的核心，顆粒污泥的形成與否直接關系到UASB反應器運成敗。許多研究集中在厭氧顆粒污泥的培養上。迄今，對顆粒污泥的培養已取得了許多有益的經驗。我國吳允等向污泥內加入膨潤土和非離子型聚丙烯酰胺，處理啤酒生產，4周內形成了穩定顆粒污泥床。鄭平等研究了制藥氧處理啟動技術。
[0009](2)處理領域
該處理裝置的處理效果很好，其有機負荷率COD高達1Kg/(m * d)，此后進行了容積為6m3、30m3及200m3的半生產性試驗研究，中溫條件下，應用6m3容積的裝置處理甜菜制糖廢水的COD容積負荷高達36g/ (m3*d);處理馬鈴薯加工廢水COD負荷為15Kg/(m3*d)以上，COD去除率為70%-90%。
[0010]其后，荷蘭、德國、瑞典、比利時和美國的研究者用UASB反應器進行了土豆加工廢水、蠶豆加工廢水、屠宰廢水、罐頭制品加工廢水、甲醇廢水、乙酸廢水及纖維板廢水的小試或生產性試驗，都取得了較好的效果。據不完全統計，至1990年，世界各地已有20