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[科普中国]-厌氧生物滤池

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厌氧生物滤池内部填充固体填料,如炉渣、瓷环、塑料等,厌氧微生物部分附着生长在填料上,形成厌氧生物膜,另一部分在填料空隙间处于悬浮状态。有机污水在流动过程中与生长有厌氧细菌的填料接触,可以获得在较短水力停留时间条件下较长的污泥龄,平均泥龄可以长达100d以上。1

简介厌氧生物滤池内部填充固体填料,如炉渣、瓷环、塑料等,厌氧微生物部分附着生长在填料上,形成厌氧生物膜,另一部分在填料空隙间处于悬浮状态。厌氧滤池的优点是:生物固体浓度高,可以承担较高的有机负荷;生物固体停留时间长,抗冲击负荷能力较强;启动时间短,停止运行后再启动比较容易;不需污泥回流;运行管理方便。厌氧生物滤池的缺点是在污水悬浮物较多时容易发生堵塞和短路。厌氧生物滤池可采用中温(30~35℃)、高温(50~55℃)或常温(8~30℃)运行,适用于溶解性有机物较高的废水,适用COD浓度范围为1000~20000mg/L。为了避免堵塞,可回流部分处理水以对进水进行稀释和加大水力表面负荷。厌氧生物滤池按水流的方向可分为升流式厌氧滤池和降流式厌氧滤池。废水向上流动通过反应器的为升流式厌氧滤池,反之为降流式厌氧滤池。如果将升流式厌氧生物滤池的填料床改成两层,下半部不用填料使成为悬浮污泥层,上半部仍用填料床,成为复合式厌氧生物滤池,则可有效避免堵塞并提高处理效率。降流式厌氧生物滤池由于水流下向流动、沼气上升以及填料空隙间悬浮污泥的存在,混合情况良好,属于完全混合工艺;而升流式则属于推流式工艺。1

构造厌氧生物滤池主要包括布水系统、填料(反应区)、沼气收集系统、出水管。此外,有的还具有回流系统。填料是厌氧生物滤池的主体,主要作用是提供微生物附着生长的表面及悬浮生长的空间。理想的填料应具备下列特性:1

(1)比表面积大,以利于增加厌氧微生物滤池中生物固体的总量;

(2)空隙率高,以截流并保持大量悬浮生长的微生物,并防止厌氧生物滤池被堵塞;

(3)表面粗糙,利于生物膜附着生长;

(4)具有足够的机械强度,不易破损或流失;

(5)化学和生物学稳定性好,不易受废水中化学物质和微生物的侵蚀,也无有害物质溶出,使用寿命较长;

(6)质轻,使厌氧生物滤池的结构荷载较小;

(7)价廉易得,以降低厌氧生物滤池的基建投资。

工艺设计(1)设计内容

厌氧生物滤池的设计包括滤床容积、回流比、横截面积与高度等的设计计算。

(2)设计参数

1)容积负荷:容积负荷与消化温度有关,见下图1。

2)水力停留时间(HRT):以24~48h为宜。

3)污泥负荷:一般为0.23~3.6kgCOD/(kgVSS·d)。

此外,填料层高度一般为2~5m(当采用升流式混合型厌氧反应器时,填料层高度宜为滤池高度2/3);相邻进水孔口距离1~2m(不得大于2m);污泥排放口间距3m。

(3)设计步骤

1)滤床有效容积的设计计算

计算滤床有效容积有两种方法:

a.动力学计算法:此法更适用于升流式厌氧生物滤池。

在厌氧生物滤池中,有机物的降解与生物膜的增长速率属于一级反应,根据推流式一级反应动力学有如下方程:

式中 t—反应时间;

S—滤床内任一时间溶解性COD浓度;

k—反应速度常数,d,其值可由动力学试验确定,即用已知浓度S0的废水,在一定温度下(如30~35℃)消化处理,得出不同时间间隔的剩余浓度S,在半对数坐标纸上作关系直线,斜率即为k值。因积分式整理后可得:1

式中 S0—原废水总COD浓度,mg/L;

Se—处理水总COD浓度,mg/L。

滤床有效容积:1

式中 V—滤床有效容积,m3;

Q—废水设计流量,m3/d。

b.容积负荷法

式中 Lv—容积负荷,kgCOD/(m3·d)。

2)回流比

为了稀释进水浓度,有时需要回流,回流比(Qr为回流水量),与滤池高度/直径(或边长)比有关。为了节省电耗以及避免悬浮厌氧污泥被冲走,回流比不宜太大。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学