UASB反应器的设计边兴玉

第6卷第1期污染防治技术1993午3月VoI6No.IPollutionControlTeehnolo只y…Sept。。nber(1993)UASB反应器的设计边兴玉肖红(山东省环境保护设计院)摘要在参阅国内外有关资料的基础上,结合设计经验,对UASB反应器的工艺设计进行了综述、归纳,包括:反应器的容积、高度、进水系统、三相分离设备等几部分.并提出了可供参考的设计准则和设计参数.关键词上流式厌氧污泥床废水治理设计1引言上流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobiesludgeBde,简称UAS)B是由荷兰农业大学莱汀格(G.Lettinga)教授于1974一1978年间首创的.它能保持较高的微生物浓度,是一种处理能力大、处理效果好的新型厌氧处理设备.目前,这种反应器已有一些生产装置在运行,效果良好.继荷兰之后,英国、西德、瑞典等国也开展了这方面的研制工作.我国对高浓度有机废水采用UASB工艺进行处理,亦开展了研究开发,并取得了不少成果,然而真正用于生产的实际性工程还很少,尤其是对于工程设计还缺乏经验,没有系统的设计准则.本文在参阅国内外有关资料的基础上.结合自己的设计经验,对UASB反应器的工艺设计进行综述、归纳.以供工程设计、科研、运行管理人员参考.2UASB反应器的设计11UASB反应器对处理废水的要求UASB反应器正常运行的关键之一是形成并保持厌氧颗粒污泥床,假若废水中含有对微生物的生长有严重抑制的物质或极易产生严重泡沫、浮渣层的物质,UASB将难以正常运行.因此,本文所讨论的废水是简单的溶解性废水,其中所含抑制物和有毒化合物不致引起严重的抑制作用,蛋白质和醋类等不致引起严重的泡沫间题.另外,对沉降性盐类也应作一限制,以免在污泥中以及出水槽、出水堰板上和管道中发生严重的沉淀影响..22UASB反应器的容积处理溶解性简单污水的UASB反应器的容积取决于如下多种因素:最大总COD负荷;可接纳的水力表而负荷率;废水的最低浓度;废水的污染物浓度与特性(如污染物的复杂性及其可生化性、蛋白质含量等);允许容积负荷率;所需的处理效率..22.1水力停留时间(HRT)确定法假如事先能够确定废水在反应器内的水力停留时间HRT,通过公式V=Q·HRT(l)即可计算出反应器容积.式中v—反应器容积,m3;Q一废水设计流量,m3/;hHRT—水力停留时间,h.对于低浓度废水(CoD低于一ooomg/l)和温度较高的情况,反应器的容积一般取决于HRT,而不取决于允许有机容积负荷率.颗粒化污泥UASB反应器的最大允许水力表面负荷率(以沉淀室的表面积为基准)一般取为3m’/mZ·h.此时,不同反应器高度时的最小允许水力停留时间见表l(假定水力停留时间为限制囚素).表1最大允许水力表面负荷为3m,/。2·七时不同反应器高度的最小允许水力停留时间反应器高度(m)最小允许力停留时间(收稿日期:一992月4一15)UASB反应器的设计uAsB反应器处理不同运行温度下的溶解性低浓度废水时,其可行水力停留时间见表.2表2不同温度下的可行水力停留时间(最大允许水力表面负荷为3m3/mZ·助可行水力停留时间(h)温度4m高的反应器(℃)短时允许日平均值高峰值sm高的反应器短时允许口平均值高峰值16~194~63~44~52.5~422~263~42~32.5~415~4大于262~31.5~21.5~31.25~3这样,对于低浓度溶解性废水(COD卫o。。mg/1),反应器的水力停留时间为限制因素,通过表1、表2可以确定其可行的水力停留时间(HR)T,然后代人公式(l),即可计算出反应器的容积,12有机容积负荷率确定法对于大多数工业废水而言,决定反应器容积大小的控制因素是允许有机容积负荷率.容积负荷率主要取决于温度、所要求的去除率及污染物的性质.表3列出了与运行有关的可行有机容积负荷率标准,以备设计时取用(其中反应器中的平均污泥浓度为25kgvSS/m3).Q—废水设计流量,m,/d;s。—人流废水浓度,kgeoD/m,;N—容积负荷率,kgeon/m,·d2.3反应器的高度传统的UASB反应器高度主要取决于可行的最大允许表观速度.因此,处理简单的溶解性废水时.反应器的高度可达10米甚至10米以上.在当投有足够的空间安装反应器时,高度越高就越实用.但使用高度大的反应器时,能耗增高,所以,一般UASB反应器的高度限制在10米以下..24进水系统进水分布系统是反应器的一个相当关键的部分.而充分利用反应器内的污泥.保证污泥与污水间的最佳接触,即防止反应器中短流和避免死角问题是至关重要的.当产沼气量较低时.则短流问题极为严重,但对溶解性污水而言,依靠高度较大的反应器可以使污泥与污水得到良好的混合.表4提供了所需进水点数目的粗略准则.表4UASB反应器中所需进水点数目的粗略准则有机容积负荷(kseoo/m,·’d)每个进水点的服务面积(m勺`22~440.5~10.5~22表3温度(℃)不同运行温度下对不同废水处理时的可行有机容积负荷率有机容积负荷率(kgCOo/m,·尽)挥发酸性废水非挥发酸性废水l5202~44~61.see32~46ee124~810~188~1215~2420~3212eels15ee24除进水点数目外,生产性规模的反应器在设计中应使用特殊的喷嘴,控制最小和最大出流速度.有时也采用间歇进水法,从反应器底部的穿孔进水管中进水.由于进水喷嘴经常会堵塞,因此,一般不宜采用较小的孔口,任何进水系统都应该清洗,以防喷嘴堵塞,导致反应器底部布水系统的不均匀性..25三相分离设备为获得最大可能的污泥停留时间,必须在UASB反应器中设置三相分离设备.处理溶解性废水的UASB反应器中该分离设备可以达到如下目的:分离并排除反应器中的沼气;有效地防止活性细胞物质的流失;使污泥滑回到消化室内;作为折板避免污泥床发生膨胀进人沉淀室;提供精处理作用;防止漂浮颗粒化污泥的流失.(下转18页)l5`JO`J八U,乙飞曰,、ù4确定了可行的有机容积负荷率,(2),即可求出反应器的容积:V二Q50/N式中v—uAsB反应器的容积,m礼代人公式(2)试论乡镇缎丝工业汰头废水的治理表5汰头废水生态处理系统出水水质及达标情况处理系统出水浓度mg/I测定口期15/630/615/728/730/87/928/9PH8.29.17.98.88.58.97.8TSSI名石315.05遥44013.2515.50盆9.011280CODO34.525424.820.618.315.332.1BOD,7.63.59名5.25.0702.8纺织印染工业水污染物排放标准标准值达标率%6~9(150(1506085.7100100100玉2生态处理系统中若干高耐污、耐毒性的植物1李维新、颜京松等.`以风眼莲为主净化乡镇企的筛选也是组合系统成功的关键.业有机废水的研究’《农村生态环境》1991年玉3生态处理系统中厌氧、好氧、兼氧的有机组第四期PP54一58.合方式尚有待进一步探讨.2国家环保局中国环科院《总量控制技术手册》.34由于生态处理系统尤其是人工湿地处理系统中国环境科学出版社1990年.目前尚没有规范化的设计程序和方案,在这方面尚3中科院南京地理与湖泊研究所等,1990.“七五”须作更进一步的工作.国家重点科技攻关课题75一59一4乡镇工业有参考文献机废水治理利用的生态工程实例研究02{3(上接15页).2.61反应器的形状:UASB反应器可设计成矩形在设计上,三相分离设备比较简单.不过目前或圆形的.尚没有统一的准则,仍是一个继续探索与改进的研2..62排泥问题:在反应器中应设有剩余污泥排除究课题.以下是进行三相分离设备结构设计的一般设备.一般来讲,排泥的最佳位置是在反应器高度准则,可供参考,,的一半处..2.51沉淀室底部的倾斜度(即集气室斜板)应在2..63出水回流设备:对高浓度污水.需要将处理45“一60。之间。`出水回流以稀释进水COD,使之降到159/l以.2.52集气室间的空隙面积应为反应器截而积的下.以节省中和化学药剂的用量,减少潜在的毒15%~20%,性,并改善污泥和污水间的接触,当处理含有较高1.53当反应器高度为5一7m时,集气室高度为浓度的脂肪(脂类)的污水时.后者尤为重要.特LS一Zm·别是反应器最初起动时,对进水COD进行稀释使15.4气液界面应在集气室内,并尽可能低.以利其降到59八以下,对于生长优质的厌氧污泥是有于气泡释放与收集,防止浮放层形成.利的,1.55档板应设于集气室间隙下10~20cm处,以3结语免上升的气泡进人沉淀区.UASB反应器在我国的应用还处于起步阶段,之反`一般在出水堰板前应设置浮渣层的档板因本身特有的优越性,其应用范围会越来越广泛1.57出气管管径应足够大,以使沼气易于从集气的.吸收国外的成功设计经验,结合我国的具体情室顶部排出.况,设计出适合我国废水治理的UASB反应器,1生8处理过程中产生严重的泡沫问题时,应在集对于推动我国环保事业的发展是很有竞义的.当气室顶部设消泡喷嘴.然,象好氧化生物处理一样,在进行UASB反应1`其它问题器的设计时尚有许多地方需要改进和完善.ABSTRACTSTheStraetgyofWaterEnvlor二e.tPortecito.1.Jlan沙u了泣dJ如砰(NartgiingIn、ittuetofEnvironrnenatlcSienees210042)n15understoodhtathtewaterenvironmentinJiangsuhasbeendeterioraitng.TheerfocrTheProtee-itonstrategymustlieonPollutionsourcescontrolandteehnologiealinnovaitoninProeessotguaranteedrinkingersoureesandPutneccssayrenvironmentalinvestforcentraliezdtreatmentofubranwastewaterandtogetthetotalwasteflowandloadundercontrol.AChinesePateutedMuifferofmultifuneitonforAutomobiles甲口ngHongezal.(YantaiUniveesity264005)Amufflereanredneeandeveneliminatenoisefromengines.Theartieleanalysestheeffeetsofur·banairPollutinbyautomobiletailgas,andtheurgentneedofexhaustgasPuriifeation.Itdescribestheeharaeterisies,Perormanee,struetureandtestreportofhtePatentedmultifunetionmufflerwhiehhasabroadProsPectsofaPPlieationinthefuture.TheDesignofUASBReaetorB匆nXiny“遥万泛口0Hong(ShandongDesignInstituteofEnvironmentalEngineering)TheauthorssummarizetheasPeetsineludingeaPaeity,height,waterinPutsystemandPhasescparatorete.ofteehnologiealdesignofUASBreaetorinrefereneetodataPublihsedbothathomeandabroadaswellastheirownexPerienee.TheyhavealsoProPosedsomeusefuldesignPrineiPlesandParametersforfurtherdiseussion.