EGSB厭氧處理技術(shù)應(yīng)用與進展

會計學(xué)1EGSB厭氧處理技術(shù)應(yīng)用與進展EGSB反應(yīng)器研究背景1976年荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)由Lettinga教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開始研究采用UASB反應(yīng)器來厭氧處理生活污水。1981年Lettinga等人研究在常溫下（荷蘭，夏季15~20℃，冬季6~9℃）UASB反應(yīng)器處理生活污水的情況，反應(yīng)器的容積為120L，在溫度為12~18℃，HRT為4~8h情況下，COD總?cè)コ蕿?5%~75%。隨后，他們按比例擴大設(shè)計了6m3和20m3的反應(yīng)器，并目用顆粒污泥接種，但研究結(jié)果表明，其處理效率比上述的45%~75%更低。經(jīng)過分析他們認為，由于污水與污泥未得到足夠的混合，相互間不能充分接觸，因而影響了反應(yīng)速率，最終導(dǎo)致反應(yīng)器的處理效率很低。第1頁/共23頁EGSB反應(yīng)器研究背景在利用UASB反應(yīng)器處理生活污水時，為了增加污水與污泥間的接觸，更有效地利用反應(yīng)器的容積，必須對UASB反應(yīng)器進行改進。研究小組認為改進的辦法有兩種：（1）采用更為有效的布水系統(tǒng)，即可通過增加每平方米的布水點數(shù)或采用更先進的布水設(shè)施來實現(xiàn)；（2）提高液體的上升流速（Vup）。第2頁/共23頁EGSB反應(yīng)器研究背景但是當處理低溫低濃度的生活污水時，改進布水系統(tǒng)的結(jié)果仍不理想，因此研究小組基于上述第二種辦法，通過設(shè)計較大高徑比的反應(yīng)器，同時采用出水循環(huán)，來提高反應(yīng)器內(nèi)的液體上升流速，使顆粒污泥床層充分膨脹，這樣就可以保證污泥與污水充分混合，減少反應(yīng)器內(nèi)的死角，同時也可以使顆粒污泥床中的絮狀剩余污泥的積累減少，由此便產(chǎn)生了第三代高效厭氧反應(yīng)器——膨脹顆粒污泥床（ExpandedGranularSludgeBed，簡稱EGSB）反應(yīng)器。第3頁/共23頁EGSB反應(yīng)器工作原理和結(jié)構(gòu)EGSB厭氧反應(yīng)器是繼UASB之后的一種新型的厭氧反應(yīng)器。它由布水器、三相分離器、集氣室及外部進水系統(tǒng)組成一個完整系統(tǒng)。廢水經(jīng)過污水泵進入EGSB厭氧反應(yīng)器的有機物充分與厭氧罐底部的污泥接觸，大部分被處理吸收。高水力負荷和高產(chǎn)氣負荷使污泥與有機物充分混合，污泥處于充分的膨脹狀態(tài)，傳質(zhì)速率高，大大提高了厭氧反應(yīng)速率和有機負荷。所產(chǎn)生的沼氣上升到頂部經(jīng)過三相分離器把污泥、污水、沼氣分離開來。沼氣出水三相分離器沉淀區(qū)膨脹床區(qū)污泥床區(qū)進水循環(huán)水第4頁/共23頁EGSB反應(yīng)器與UASB反應(yīng)器相比特點運行穩(wěn)定有機負荷高出水回流技術(shù)低溫、低濃度亦可布水均勻運行成本低占地小與UASB相比特點第5頁/共23頁EGSB反應(yīng)器存在的問題

由于EGSB反應(yīng)器高徑比大，且回流水加快了水流上升速度，使出水中細微顆粒物比UASB多，加重了后續(xù)處理的負擔(dān)。另外內(nèi)循環(huán)中泥水混合液的上升還易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，使內(nèi)循環(huán)癱瘓，處理效果變差EGSB反應(yīng)器對布水系統(tǒng)要求較為寬松，但對三相分離器要求更為嚴格。高水力負荷使得反應(yīng)器內(nèi)的攪拌強度加大，這保證了顆粒污泥與廢水之間的充分接觸，強化了傳質(zhì)過程，可以有效地解決UASB常見的短流、死角和堵塞問題。但是在高水力負荷和產(chǎn)氣浮力攪拌的共同作用下，EGSB反應(yīng)器容易發(fā)生污泥流失現(xiàn)象。因此，三相分離器的設(shè)計成EGSB高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。與UASB

反應(yīng)器相比,EGSB

反應(yīng)器內(nèi)的液體上升流速要大得多,因此必須對三相分離器進行特殊改進。改進可以有以下幾種方法：1.增加一個可以旋轉(zhuǎn)的葉片,在三相分離器底部產(chǎn)生一股向下水流,有利于污泥的回流;2.

采用篩鼓或細格柵,可以截留細小顆粒污泥;3.

在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置攪拌器,使氣泡與顆粒污泥分離;4.

在出水堰處設(shè)置擋板,以截留顆粒污泥。我國這一領(lǐng)域研究并不成熟，EGSB系統(tǒng)內(nèi)三相分離器和布水器優(yōu)化度和設(shè)備集成化不夠，技術(shù)壟斷于國外公司。第6頁/共23頁EGSB反應(yīng)器的應(yīng)用領(lǐng)域1低溫環(huán)境條件下的廢水處理與所有生物處理一樣,厭氧工藝的性能很大程度上受環(huán)境因素的影響(如溫度、pH值、營養(yǎng)物質(zhì)等)。最佳性能一般只能在最佳溫度范圍達到,大多數(shù)厭氧工藝設(shè)定都在30～40,50～60℃這兩范圍內(nèi),因為其代表了產(chǎn)甲烷細菌的最佳生長溫度。通常認為低溫下(<20℃),產(chǎn)甲烷菌的最大比生長速率會受到抑制,反應(yīng)速率減慢,從而會降低工藝的處理效果。EGSB中高的上升流速能夠帶來良好的水力攪拌條件,促進了底物與生物體間的有效接觸,增強了傳質(zhì)效果,這也就使得在低于15℃的低溫條件下處理污水成為可能。表2為低溫條件下EGSB及其他厭氧反應(yīng)器的一些研究結(jié)果。第7頁/共23頁第8頁/共23頁2低濃度廢水的處理低濃度廢水通常是指CODCr的質(zhì)量濃度低于1000mg/L的廢水,主要包括生活污水、市政污水和一些稀釋后的工業(yè)廢水。由于進水基質(zhì)的低濃度會使有機物降解速率減小,污泥的活性會很低,產(chǎn)氣量也隨之減少,有機物和污泥間的傳質(zhì)作用很差,反應(yīng)器負荷會受到限制。EGSB在處理低濃度廢水時,由于具有高的表面負荷所形成的良好水力條件,能最大程度地減少傳質(zhì)阻力,因此可以取得較好的效果。城市生活污水是低濃度廢水的重要組成部分,由于具有成本低、效果較好、管理方便等優(yōu)點,生活污水的厭氧處理工藝正逐漸受到各國的重視。Lettinga認為選擇合適的后處理方法相配合,厭氧技術(shù)必將成為分散型生活污水處理模式的核心手段。第9頁/共23頁從表2和表3可以看出,由于對低濃度廢水的加熱和保溫能耗很高,因此低濃度廢水的厭氧處理一般都在較低溫度下進行,Letingga等在4℃處理低濃度VFA混合廢水時仍取得了90%的去除率,這就說明了EGSB在低濃度廢水尤其生活污水的處理上應(yīng)該具有不小的潛力。第10頁/共23頁3含毒性或抑制性物質(zhì)廢水的處理毒性物質(zhì)的存在及其濃度是影響厭氧處理的重要因素之一,廢水中所含的毒性物質(zhì)往往會對產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生危害或抑制作用,從而導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)運行的失敗。采用EGSB處理毒性廢水時,除了本身厭氧微生物對毒物的降解專性外,EGSB的高出水循環(huán)率,改善了反應(yīng)器內(nèi)混和狀況,不僅有效地降低了濃度梯度對微生物生長的影響,更稀釋了進水中的毒物濃度,從而具有更強的耐受能力。第11頁/共23頁4EGSB與其他工藝的組合研究EGSB在上述特型廢水處理上確實具有獨到的優(yōu)勢,但是其本身作為一種厭氧工藝,不能有效地去除氮、磷及病源微生物等,從而可能會達不到水質(zhì)排放的要求,因此采用EGSB與其他工藝的組合來提高整個系統(tǒng)的高效性也就成為近年來的研究熱點。第12頁/共23頁5EGSB工藝對高濃度有機廢水的處理EGSB反應(yīng)器中的三相分離器能夠更好的截留污泥，使反應(yīng)器中的污泥濃度較高，COD處理容積負荷高達20-25kg/m3?d以上。鑒于以上優(yōu)點，該反應(yīng)器能夠廣泛適用于高濃度有機廢水處理，尤其是一些易降解的發(fā)酵廢水，啤酒廢水，大豆廢水等。在沒有抑制微生物活性的前提下，使COD去效率可以達到90%以上。第13頁/共23頁典型工業(yè)應(yīng)用實例EGSB適合于處理多種有機污水。目前,BiothaneSystems公司已在世界范圍內(nèi)建造了多座處理工業(yè)廢水BiobedEGSB裝置,其中有著名的荷蘭喜力(Heineken)啤酒公司和丹麥嘉士伯(Carlsberg)啤酒公司以及中國深圳的金威(Kingway)啤酒公司。第14頁/共23頁BiobedEGSB第15頁/共23頁迄今為止,EGSB的應(yīng)用領(lǐng)域已涉及到啤酒、食品、制糖、制藥、化工等行業(yè)。例如EGSB反應(yīng)器處理鏈霉素有機廢水工業(yè)膨脹顆粒污泥床_接觸氧化法處理棕櫚油廢水.第16頁/共23頁第17頁/共23頁第18頁/共23頁第19頁/共23頁第20頁/共23頁總結(jié)與展望EGSB處理有機廢水性能卓越,在處理低溫、低濃度、難降解和毒性等廢水時更是具有其他工藝不可比擬的優(yōu)勢,應(yīng)用前景十分廣闊。國際上對于EGSB的應(yīng)用技術(shù)已較為成熟,并已擁有自主產(chǎn)權(quán)的EGSB。國內(nèi)EGSB研究依然不十分成熟,自行研制的EGSB往往不能真正很好的在實踐中發(fā)揮作用,因此有必要了解并掌握國際上EGSB的發(fā)展動態(tài)和先進設(shè)計理念。結(jié)合我國廢水的實際情況,可以