基本原理与工艺流程
厌氧接触工艺是在传统完全混合器的基础上发展而来的。废水进人完全混合厌氧活性污泥反应器后,在搅拌作用下,与厌氧污泥充分混合同时进行消化反应,处理后的水和厌氧污泥混合液从反应器的上部流出。由于污泥停留时间等于水力停留时间即SRT=HRT,SRT很低,无法在反应器中积累起足够浓度的污泥,因此普通厌氧消化池体积大,负荷低。在完全混合厌氧反应器基础上发展起来的厌氧接触工艺参照了好氧活性污泥的工艺流程,在—个厌氧的完全混合反应器后增加了污泥分离和回流装置。污泥分离和回流装置的设置使污泥不流失而稳定工艺,又提高了消化池的容积负荷,而且也大大缩短了水力停留时间。废水经消化池厌氧消化后的混合液排至沉淀分离装置进行泥水分离,上清水排出,沉泥回流至厌氧消化池,从而使SRT大于HRT,有效地增加了反应器中污泥的浓度。
厌氧接触工艺的主要构筑物有普通厌氧消化池、沉淀分离装置等。废水进人厌氧消化池后,池内大量的厌氧微生物絮体将废水中的有机物降解,池内设有搅拌设备以保证废水与厌氧生物的充分接触,并促进降解过程中产生的沼气从污泥中分离出来。厌氧接触池流出的泥水混合液进人沉淀分离装置,进行泥水分离。沉淀污泥按—定的要求返回厌氧消化池,以保证池内拥有大量的厌氧微生物。由于在厌氧消化池内存在着大量的悬浮态的厌氧活性污泥,从而保证了厌氧接触工艺高效能地运行。其工艺流程图如右图所示。
进人反应器的废水流量为Q,其中有机物浓度为S0,细菌质量浓度Xo,回流比为R,回流污泥流量为Qr,Q与Qr汇合后进人反应器。回流污泥中的溶解性有机物浓度为Se,细菌质量浓度为Xr。反应器设置搅拌器,其容积为V,有机物及细菌浓度分别为S及Xo废弃污泥流量为Qw,由于反应器是完全混合的,排出水中所含有机物及细菌浓度也和反应器内的浓度—样,分别为S及Xo。
厌氧接触工艺的特点1、由于设置了专门的污泥截流设施,使污泥能够回流,因此消化池中污泥浓度高,—般为5~10g(MLVSS)/L,抗冲击负荷能力强。
2、消化池有机容积负荷高,中温时,当进水CODcr为40000~50000mg/L时,COD负荷可达8~9kg(COD)/m3▪d,CODcr去除率80%~90%。
3、厌氧接触工艺运行时,易于起动,且对高负荷的冲击有较大的承受能力,运行稳定,管理方便。
4、厌氧接触工艺适用于处理悬浮物和有机物浓度均较高的有机废水,悬浮物浓度达50000mg/L也不影响其正常运行。这是由于微生物可附着在悬浮颗粒上,因此微生物与废水的接触表面积很大,并能在沉淀分离装置中很好地沉淀。
5、由于沉淀分离装置本身设计和运行中存在的问题,容易造成污泥流失等问题。反应器内厌氧污泥的浓度也是有限度的,在高的污泥负荷下,厌氧接触工艺也会产生类似好氧活性污泥的污泥膨胀问题。—般认为反应器中污泥的体积指数(SVI)应在70~150mL/g。当反应器的污泥负荷率超过0.25kgCOD/(kgVSS▪d)时,污泥的沉淀即可能发生恶化,污泥的固液分离会更加困难。这是厌氧接触工艺负荷率不能提高的重要原因之—。1
厌氧接触工艺设计一、反应器容积的确定
1、按有机容积负荷率设计
消化池单位容积每日承受的有机物量称为消化池的有机容积负荷率。根据定义,消化池的容积计算如下式:
式中:V———消化池计算容积(m3);
Qi———进水流量(m3/d);
So———进水COD(BOD)浓度(kgCOD/m3 或kgBOD/m3);
Lv———进水有机容积负荷率,(kgCOD/(m3▪d)或kgBOD/(m3▪d))。
有机容积负荷率是厌氧接触法的主要设计参数,—般应根据试验确定。—般有机容积负荷率取值范围为2~6kgCOD/(m3▪d),最佳食料(有机物)与微生物比值F/M为0.3~0.5kgCOD(kgMLSS▪d),MLVSS值为3~6g/L,混合液SVI值为70~150mL/g。回流比R值为2~4。消化温度不低于20℃为好。
2、按动力学关系式计算
厌氧接触法可按以下公式计算消化池容积:
式中:θc———固体停留时间(d);
θ———水力停留时间(d);
Y———反应器内的微生物产率系数(kg/kg);
k———有机物最大比降解速率常数(d-1);
Kd———微生物内源呼吸系数(d-1);
Ks———半饱和常数(mg/L);
So———进水中有机物浓度(mg/L);
Se———出水中有机物浓度(mg/L);
X———反应器内微生物浓度(mgMLVSS/L);
△X———每日反应器内微生物增量(mgMLVSS/L);
V———反应器的有效容积(m3);
Q———废水流量(m3/d);
R———回流比;
Xr———回流污泥中微生物浓度(mg/L)。
3、按污泥负荷
污泥负荷是指反应器内每天所投人的挥发性固体的质量与反应器内的挥发性固体的质量之比。根据定义有:
式中:V———反应器容积(m3);
Vo———反应器每日所处理的废水体积(m3/d);
Ls———反应器的污泥负荷[kgCOD/(kgVSS▪d)]
二、沉淀分离设备
沉淀分离设备—般采用沉淀池,沉淀池可采用平流式、竖流式、辐流式以及斜板沉淀池。厌氧接触工艺中沉淀池的HRT应该比普通沉淀池长。当采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池时,水力表面负荷可取0.5~1.0m3/(m2▪h);当采用斜板沉淀池时,水力表面负荷可取1.0~2.0m3/(m2▪h)。
三、脱气设备
脱气设备可采用真空脱气器、上向流斜板脱气法和搅拌脱气。
四、沉淀污泥回流
沉淀污泥的回流比可以通过试验来确定,—般取2~3。2