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    【实用技术】厌氧迁移式污泥床反响器(AMBR)的工

    更新日期:2021-11-12 14:37

     

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    厌氧迁移式污泥床反响器(Anaerobic Migrating Blanket Reactor, AMBR)是一种新型高效处置工艺,能够用城市污水和工业废水处,它交融了UASBASBR的优点,属于多格室串联反响器,在流态上整体呈现推流式,部分则又呈现完整混合式,其对有机物的降解速率和处置效果高于单个完整混合反响器,而且在一定的处置才能下所需的反响器容积也比单个完整混合反响器要小得多,并且无需三相别离器和配水系统,运转方式灵敏、构造简单、运转稳定,有较强的耐冲击才能,易于完成自动控制。

     

    1. AMBR工艺的根本结构

     

    AMBR工艺由三个隔室组成,中距离室用于在改动进水流向前短时进水避免短流,作为运转过渡区;两侧隔室均设有进水口和出水口(假如左面隔室作为进水口,那么右面隔室则作为出水口),按设定的时间开启不同的进水口。整个反响器的运转由PLC编程控制。

     

    AMBR反响器有两种不同的结构型式。一种是在反响器中间格室底部有一圆形开孔(圆孔尺寸能够调整),底部的小孔能够使底物与污泥充沛接触,保证污泥的迁移,同时可避免发作短路循环。当COD负荷增加时,产气量也会增加,从而招致进水室的扰动增大,污泥迁移速率增大,此时增加孔的尺寸能够显著地减小污泥迁移速率。这种型式的反响器水力停留时间通常较长。另外一种是在相邻格室中间设置一系列垂直装置的导流板(导流板间距可调),以减少底物的短路循环。导流板与反响器壁要有足够的间隔以避免大的颗粒污泥经过时发作阻塞。该种型式的反响器适用于HRT较低的状况,此外在相同的条件下,运用具有导流板的反响器发作短路循环的时机将会大大降低。

     

     

    2. AMBR工艺的根本原理

     

    AMBR反响器是多室串联运转,至少有三个格室,反响器两侧各有进、出水口。运转时进水从反响器的一-端程度流人,另一端流出,从整个反响器内的水流状态来看属于推流式,但每个隔室内由于机械混合、产气的搅拌作用表现为完整混合的状态。这种整体上为推流式, 部分区域内为完整混合式的多个反响器串联工艺对有机物的降解速率和处置效果无疑高于单个完整混合反响器,而且在一定的处置才能下所需的反响器容积也比单个完整混合低得多。因此出水室中的有机底物浓度最低,生物体对底物的应用效率也最低,产气量小,出水室可作为内部廓清池,起到泥水别离的作用,减少出水中的生物量,避免生物体随出水流失。为了避免微生物在出水室累积, 需定期反向运转,使出水室变为进水室,进水室变为出水室。为到达连续进出水的目的,反向运转前有从中间单元室进水的过渡阶段。为促进污泥与污水的充沛接触,三个格室中均设置污泥搅拌设备间歇搅拌,系统出水口前设置挡板以避免污泥的流失。

     

    3.AMBR反响器的特性

     

    AMBR反响器运转方式灵敏、构造简单,不需求气固别离系统和配水系统。安装采用隔室构造,废水以推流式运转,出水室中H2分压和H2S程度低,有利于甲烷化反响。废水程度活动,出水室中的有机底物浓度最低,生物体对底物的应用效率也最低,产气量小,出水室可作为内部廓清池。反响器内水流方向周期性改动,有利于污泥的迁移,避免污泥在最后隔室积聚,还可避免挥发性脂肪酸( Volatile Fatty Acid, VFA)在进水室中积聚。另外可为产甲烷发明有利条件,反响过程不需投加缓冲液或出水循环。系统工艺不需求预酸化,不会呈现污泥收缩和污泥上浮现象,且工艺耐冲击负荷才能强,对有机物的去除效果好。

     

    厌氧膜生物反响器(AnMBR)

     

    厌氧膜生物反响器能够简单定义为膜别离技术和厌氧生物处置单元相分离的废水处置技术。它的提出始于20世纪70年代,至此,这一技术的研讨和开发相继展开。20世纪80年代,美国、日本和南非相继开发了AnMBR技术并用于工业和生活污水处置。由于当时膜消费技术不够兴旺,膜价钱昂贵且膜的运用寿命短,膜通量小等缘由,这些技术还是主要局限于实验室和中试范围的废水处置应用。20世纪90年代后,随着研讨日益增加,针对AnMBR的研讨就主要集中在膜材质与膜组件方式的开发与优化、膜污染表征与控制、反响器的配置与结构以及在各种废水处置中的应用等方面。

     

    1. AnMBR反响器的构造配置

     

    厌氧膜生物反响器以膜过滤替代传统活性污泥法中的沉淀池,由于膜的过滤作用,不只可以将一切的生物固体截留在生物反响器中,而且将大分子污染物也截留在反响器中,完成水力停留时间与污泥龄的彻底别离,消弭传统厌氧活性污泥工艺中的污泥收缩问题,因而厌氧膜生物反响器表现出了明显的技术优势。同时由于厌氧膜生物反响器对污染物去除效率高,膜对微生物有较强截留才能,所以,该反响器对难降解和有毒有害化合物有较益处理效果。采用膜系统易具有良好的水力状态,膜的耐久性、抗堵性较好,膜本身易于优化。另外,还具有出水水质稳定,系统设计和操作简单,基建费用低,便于管理和自动控制,晋级改造潜力大等优点。厌氧膜生物反响器系统工艺如下图所示。

     

     

    AnMBR常用的厌氧系统主要有:升流式厌氧污泥床反响器(UASB)、厌氧颗粒收缩污泥床(EGSB)、厌氧活动床(FB)、厌氧生物滤池(AF)、折流式厌氧反响器(ABR)等。

     

    AnMBR的膜组件主要是超滤和微滤膜,在膜组件的配置上主要有两种方式,即外置式和内置式,如图所示。主要分为外置式[9(a)]和内置式[9 (b)、图9 (c) ] 两种。

     

    2. AnMBR反响器的工艺设计原理

     

    AnMBR的启动包含三个过程:驯化阶段、启动阶段和稳定运转阶段。分离上面的恣意一个反响器,反响器的大小尺寸要依据实践状况而定,产生的沼气经过集气罩搜集并经过泵停止曝气,选择适宜的膜组件放置在上部的膜别离区,经过泵的抽吸作用出水,压力计显现膜的跨膜压力(TMP). 上部设有回流泵,将AnMBR上部的,上清液回流至底部,保证污水和污泥混合平均。经过向进水中投加NaHCO3以保证反响器的pH6.87.4pH自动控制系统控制pH。经过流量计控制水力负荷,温度由温度控制计控制,选择错流式来替代死端过滤。

     

    驯化阶段的进水负荷不能太高,由于刚刚接种的产甲烷菌活性常常比拟低,在工程理论中常常要引入产甲烷活性用来表征接种泥中的甲烷菌的含量,定义为:

     

    启动阶段是反响器从一个进水负荷较低的状态开展到进水负荷较高的稳定状态。在启动阶段进水负荷应该迟缓的增加,且每天增加的幅度要依据气体的总产量来肯定。

     

    3. AnMBR反响主要运转参数

     

    AnMBR反响主要运转参数主要是指生物反响器的主要参数和膜系统主要参数,其中生物反响器的操作参数对膜的结垢和整体效能的发挥影响都很大,同时还与AnMBR的性能如膜通量、COD去除率、出水水质等有很大的关系。

     

    1)有机负荷的选择

     

    AnMBR的优势之一就是适合处置高浓度有机废水。假如系统运转稳定,则挥发性脂肪酸也会坚持在一定范围,普通把挥发性脂肪酸作为有机负荷的指示物,不同的有机废水,有机负荷相差很大。从AnMBR处置各种废水的效果,能够看出AnMBR优秀的性能,COD的去除率普通均超越90%,而有机负荷能够超越40kg/ (m3 .d),以至近70kg/ (m3 .d)

     

    2)温度的控制

     

    要到达较好的处置效果,AnMBR的操作温度通常需较高。温度较高时,能够降低溶解性微生物代谢产物(SMP) 浓度(粘度也降低),使膜通量也进步。在一定的温度范围与压力条件下,温度每升高l℃,膜通量增加1%2%。但是有研讨发现,在常温或低温条件下,AnMBR也可以获得较好的处置效果和较大的膜通量。

     

    3)膜通量、压力和膜面流速

     

    由于AnMBR自身的特性,目前都采用分置式AnMBR和错流过滤的方式,压力和膜面流速是很重要的参数,因而对这两个参数停止了很多研讨。BeaubienA等人调查AnMBR的最佳操作条件时发现,压力与通量之间的关系明显呈现两个截然不同的区域,即高压区和低乐区。在低压区,透过流速主要与膜间压力有关;在高压区,水力条件则成为控制要素。在低压力区膜的浸透性和高压区的临界通量的影响要素主要是微生物的浓度。在比拟高的错流流速下(大于3m/s),并没有察看到膜通量的降落。临界通量确实定关于控制膜结垢相当重要,操作压力高于临界通量时结垢严重。在膜过滤器中设置折流板,能够减轻结垢,大幅进步膜通量。

     

    4.AnMBR反响器的特性

     

    在保存厌氧生物处置技术投资省、能耗低、可回收应用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点的根底上,由于引入膜组件,还带来了一系列优点:

     

    1)完成了SRTHRT的有效别离,因此AnMBR能够有更高的有机负荷和容积负荷。有研讨发现,当引人膜组件后,氧反响器的有机负荷率(OLR)4kgCOD/ (m3·d)进步到12kg COD/ (m3·d),而处置效果不受影响。

     

    2)膜的截留作用使得浊度、细菌和病毒等物质得到大幅度去除,进步了出水水质。

     

    3)膜别离作用还表现在对厌氧反响器的结构和处置效果有特殊的强化作用。

     

    4)关于两相厌氧MBR,膜别离作用能够使产酸反响器中的产酸细菌浓度增加,进步水解发酵的才能并使系统坚持较高的酸化率。

     

    5)显著改善反响器固液别离效果,在处置生物难降解的有机物和高浓度有机废水有很好的应用前景。

     

    当然AnMBR系统的要想可以有更大开展前景还需求处理以下问题:

     

    1)膜污染问题

     

    膜污染问题很大水平上决议了AnMBR系统的经济性和适用性。AnMBR中污泥特性与好氧状况有较大改动,膜污染状况常常更复杂。膜污染的影响要素很多,污泥组成、操作条件、膜组件的资料和结构都对膜污染有重要影响,因此研讨它们之间的关系关于膜污染控制有重要意义,目前这方面的研讨还不多。

     

    2)能耗的问题

     

    由于目前的AnMBR大多数运用的是外置式的,之所以采用外置式是由于反响器中短少有效的水力条件(水力紊动),所以需求经过水泵来停止液体循环以改善污染情况。这就形成了耗能相对较高。

     

    3)经历参数缺乏

     

    由于AnMBR的研讨不多,特别是在国内,对各种不同行业的废水处置的经历参数缺乏,例如停留时间、有机负荷等,这就请求大量的实验支持。