【环境课件】废水的深度厌氧处理技术.ppt
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1、废水的深度厌氧处理技术,马三剑 “环境工程师俱乐部” 2004年10月网友会,上海,各位网友 小野人 野人 土人 咕噜 大咕噜 咕噜队长 管理员 国庆好!!,马三剑,网上的“新朋友” 网龄3个月 帖龄2周 刚晋升“土人”级 在“七嘴八舌话环保”“与环保专家面对面”中 教师、工程师、污染控制工程师(污师) 教龄20年(原苏州环保学院) 污师龄十多年(自己“封”的) 在“与环保专家面对面”社区留了个广告帖子,大家都看到了,抄在后 感谢“聚会组织者”给我一次和大家面对面交流的机会,我的广告,背景与技术特征 化学工程是我的背景 尽管那已是2226年前的事了,仍尝试着用“化学工程”的思路、方法、技术解决
2、污染控制的技术问题。 在“资产阶级自由化”最严重的时候,在“资产阶级自由化”最严重的城市上大学,“自由化”的很。 本职与兴趣 空气污染控制工程是我的“本职”工作,工资所在。但是,对城市垃圾填埋技术、农产品加工废水处理技术、生活污水低耗处理技术等等感兴趣,力争能悟出些道理,并先后进行工程实践,来验证“道理”是否合理,并发现自己的“无知”。 总在别人的本职、自己感兴趣的领域内游荡,所以,少不了总挨别人的踢。,很长广告(续),爱好与彷徨 聊天是我的爱好,在聊天时,感到自己无所不知。但进入实验室、到了工地,发现自己所知甚少。 所以,总在聊天和实验室、工地之间徘徊,找不到自己的“位置”。 都怪“聊天”职
3、业需求的就业人员太少 理智引起痛苦 理智告诉我:学历、职称、文章、书、钱和技术、工程一样都是身外之物,应该尽力回避它们。 但是,总摆脱不了它们的引诱和控制,并且时常还冲过去和它们亲近。 理智和本能之间的冲撞,使已“奔五”的我,仍能常常感到痛苦和后悔。,耐心点广告就完了,没有专著的“托词” 看到别人写学术论文、写专著,总认为他们是在误人子弟,但自己对这些文献又爱不释手,从中获得很多。 现在已能承认文献对社会贡献很大,又不愿彻底改变自己的原来的错误,希望通过“网”来折中。网上还是“菜鸟”的我,坚信:由于其速度、覆盖面、民主、非功利、,网会取代部分传统文献的功能。 大家都来说实话,广大“环工”的影响
4、 希望大家通过真实、真诚,来扩大“环境工程师俱乐部”的影响。,题目与内容,我的发言很可能不是大家希望的,甚至可能离“组织者”的要求也相差很远。 我期望:由于“网具有民主性”,能得到你们的原谅 题目:一种重要的废水生物处理技术深度厌氧技术 主要内容: 从厌氧技术所想到的:什么是好的废水处理技术 厌氧技术处理废水的基本条件 从各种来划分厌氧技术 几种厌氧反应器特征的浅析 表现形式不好 没有照片、动画等,什么是好的废水处理技术,高污染物去除率 能满足当地的排放要求 低投资 低运行费用 低占地要求 对熟练的管理、操作人员要求低 处理前后都不需要新鲜水稀释 最好有副产品,或出水能回用 效果、运行稳定,什
5、么是好的废水处理技术(C),管理、操作简单、方便 有成功的“工程实例”支持 技术来源:可靠、先进、负责、应变能力强、不喜欢扯皮、价格合理、 规模可大可小 对电力、地区、气候、不敏感 种污泥来源:可靠、价格合理、易得到 关键设备来源:可靠、先进、价格合理、易得到,用厌氧技术处理废水的条件,水中的污染物能被微生物利用(就是能被降解) 不能被微生物利用的污染物,如塑料、大块油脂等,不要用生物法 毒药可能变成美味,美味也会成为毒药。看毒理学的内容 反应器中有足够多的、具有活性的微生物,以保证降解速度 微生物是“无处不在,无时不有”的,但是,“想多不多,要少不少” 降解速度和二个因素有关,单位量生物的降
6、解速度和生物总量。厌氧的量(反应器中),一般在10100kg生物/立方。 保证生物量前提:生长的比流失的快;或加入的比失去的(死亡和流失)多。,厌氧法处理水的条件(2),水(含污染物)和微生物有良好的混合接触 我们污师的主要目标,主要工作领域之一 接触的基本方法:混合。向水中施加能量。 其它物理条件,有利用微生物生存、生长 厌氧条件:没有溶解氧。本污师建议:不必刻意追求此。 对毒性、冲击等给予足够的注意。 温度、PH值、碱度、硬度、机械损伤、。,厌氧法处理水的条件(3),水中的污染物能被微生物利用 能降解的原因,不是我们“宏观”污师所工作的领域 提高降解的程度,科学家们在寻找能吃特殊污染的微生
7、物 “微观”污师在利用基因技术,代替上帝,“创造”能吃污染的“新微生物”。 危险啊!如果创造出一某种微生物特别能吃,很可能晚上把污师们吃掉,把锦江之星的大楼吃掉了,。 如下几点是我们工程师的主要任务。 保证反应器中有足够多的微生物,以保证降解速度 含污染物的水和微生物有良好的混合接触 保证各种物理条件,以有利于微生物生存、生长,从不同角度来看厌氧技术,厌氧技术的处理深度 水解 大分子和水反应,一般伴有溶解过程 酸化 有机分子变成有机酸,一般呈现PH值下降 甲烷化 伴有明显的沼气产生 前二者用得较多 今天我们以甲烷化的技术为主,厌氧技术处理的对象,生活污水 成分比较复杂,并且,很难讲是纯的“生活
8、污水”,总是有一定非生活污水进入。 但是,城市与城市,国家与国家,成分差别不大,差别较大的只是浓度 热带地区有以深度厌氧为主的处理厂(哥伦比西、印度、) 工业废水 国内的深度厌氧仍主要处理工业废水 太多类型 其他废水 商业、医院、 垃圾处理、,进入厌氧系统的浓度,高浓度有机废水 一般在3000mgCOD/L以上 如果高于50000mgCOD /L,又要小心了,归属于“固体发酵” 这是大家的共识:一看高浓度有机废水,就想到厌氧 中浓度有机废水 一般在10003000mgCOD/L之间 用不用厌氧,大家争论很大 我们在此“中间地带”,下了不少功夫。 低浓度有机废水 从来不考虑用厌氧,此是“误区”
9、用不用厌氧,浓度只是一个指标,不是决定性指标,所以,我讲大家在此方面有误区。,厌氧微生物的“固定”技术,不让微生物流失,就是将其“固定”在反应器中 固定技术 悬浮污泥,污泥在水中呈悬浮状态,随水流动,随水流出。在池外进行污水分离,然后把分离出来的、较浓的污泥,回流进入池中,以保证池中有一定浓度的污泥。当然,也有技术是将池中的水(不含污泥)抽出来,污泥剩下。就是所谓的“膜生物技术”。 生物膜,污泥长在较大固定上(或污泥聚集在一起),污泥不再顺水漂流,以被固定在池中。例如:厌氧滤池、厌氧颗粒污泥法、等 膜法用得多,操作和时间的关系,间歇运行 操作条件和时间有关,不同的时间有不同操作运行模式。 厌氧
10、SBR法(ASBR),我个人不认为“是个好主意” 连续操作 操作条件和时间无关,一般什么情况下,什么时候操作方式都一样。 人类后来才学会的方法,在工业革命中走向高潮,先在水处理、化工等行业中用,后来连机械生产也搞起来“流水线” 水处理中大多数都是如此,只有个别“逆流” 注意:一天开8小时,一旦开了就是连续的现象也是:连续操作。,流动(混合)的型式,从流动(混合)型式也分为 完全混合式、推流式 完全混合式 不同年龄的水、微生物、污染物完全混合在一起 反应器内任何一点处的性质完全相同 出水中各种寿命的水、微生物、污染物都有。 出水性质和池内水的性质一样。 推流式(活塞流) 不同年龄的水、污染物、微
11、生物决不相混,出水中都为同一个寿命,池中各点的性质不相同。 实际流形 介于二个理想的、极端的模型之间 对于某个反应器,大家要分析接近哪个极端,回流和不回流,不回流 出反应器的水不再回到反应器中 不回流的厌氧反应器多一点 回流 有些厌氧系统回流,但回流比不大 厌氧氧化沟,可以看成回流比很大的反应器 内部回流(内循环) 从“机理”上很难和“搅拌混合”分开 有厌氧内循环反应器,下面我们还会听到有关人员阐述。,多相反应系统,“酸化相”反应器在前,“甲烷相”反应器在后 愿望 分工负责。化工上,任务单一的反应器,效率高 希望:总体积小一点 问题 厌氧微生物和咱们中国人一样,喜欢伙在一起。原因,我们可在帖子
12、上讨论。 在工程上很难做到:不让前面的反应器产气,不让后面的反应器酸化。 如果前反应器足够大,后反应器可以省去 如果前反应器足够小,前反应器可以省去 二器串联造成工程上、操作上麻烦很多!大家都是工程师我们提出,大家也都知道。,微生物相对于反应器的位置,流化床 微生物和流体一起流动(相对流体不动) 厌氧流化床、厌氧发酵罐、厌氧接触氧化 固定床 微生物相对反应器不动(相对对流体动)(固定床) 厌氧滤床、厌氧生物滤池、UASB底部、 膨胀床 介于二者之间的,也就是,微生物相对于反应器小幅度地上下运动,但相对于流体也动 例如:膨胀床、悬浮床、 实际情况 总是介于这些极端情况之间的,厌氧生物的载体填料,
13、厌氧反应器加不加填料? 好几个反复了:先不加!发现不行,加!加了也不行,又不加!个别单位仍坚持加! 我建议:不加不行时,只好加!加了没有坏处,又有别人坚持加时,就加!加了使问题严重,顶住不加 加填料带来许多问题,但也带来一定的作用。 载体一般称为:填料 刚性、软性、半软性、组合填料;无机、有机;悬浮、固定 注意:厌氧污泥和好氧污泥相比,挂膜很是不同 还是产气造成的问题 大家不仿回去做做挂膜实验 国内的论文不多 研究生们试试。,高温、中温、低温厌氧,高温厌氧 温度在5065 用的不少,主要用于固体发酵,在酒精行业在多 问题:颗粒污泥形成待研究,抗毒性待提高 中温厌氧 温度在3040 用的最多,研
14、究最多 低温 温度在18以下 工业上应用不多,研究待加强。 我们现在是研究人员(研究生),成果不多,工程有用的研究不多,基础的研究也不多。,几种厌氧反应器分析,分析某个反应器千万别看其优点 你就是不想看其优点也不行,教授、博士、专家、厂家、公司、,不停在你耳边大声喊。 当然我不是建议大家拒绝新生事物 你没有用过的,就是新生,新生的最大问题:没有经验、还没有吃过亏! 分析反应器,找不出它的缺点不行 设计人员如果找不到不足,就无法在工程中克服这些不足,冒险去模仿、设计,肯定导致失败。 研究人员如果找不到不足,就无法找到前进的目标。 领导如果找不到不足,说明你还不了解它,还需要找专家、依靠专家。 找
15、到不足,不一定就能弥补这些不足。你的措施可能使问题更糟,也很可能“按住了葫芦,漂起了瓢”。,厌氧接触氧化(ACO),流程和反应器类型 模仿“活性污泥法”,和好氧的活性污泥法的流程一样。厌氧反应器出水进入二沉池,厌氧污泥回流,上清液排放。 一般为完全混合反应器,采用悬浮污泥 问题: 二沉池中产气,厌氧污泥沉不下来。 回流水的污泥浓度低,导致反应器中的微生物量低。 出水中SS高,污泥流失可能会大于产生的速度,反应器中的微生物量越来越低,直至很低。 应用 国内基本上没有单位“号称”走此路线 有些单位的UASB等系统,采用回流,其实就是此法 厌氧流化床一般都采用回流,和其区别为流化床内的厌氧浓度可能高
16、,如果不高,就是此法。,厌氧发酵罐(ADT),起源 是固体发酵技术的移殖,例如,污泥消化技术 再例如,农村粪便产沼气技术 流程与反应器类型 一般设计目标为:完全混合式 大家用了许许多多精力,进行了许许多多的“小修小补”。 应用和问题 应用较多,仍有人用,尤其酒精行业 问题和厌氧接触氧化法相同。但是,如果固体发酵,罐内SS还可以。效率也能保持在一定的值上, 表现为:反应器中微生物量低,出水带SS严重且不好分离。 去除率低。或停留时间太长,7天是个中间值。 对较低浓度废水无法适用,厌氧流化床(FB),挺早的技术,比UASB还早 也是上流式,希望厌氧污泥长在颗粒填料上。 问题 厌氧污泥长在颗粒上比较
17、困难,且不牢固 填料+污泥形成的颗粒被上流水冲起来形成流化态不容易,流速要几十米/小时 能被冲起来的颗粒,在后面的沉淀池中不好沉淀 如果流速不大,不加填料,和UASB很难区分。尴尬! 如果,器内污泥浓度低,又和厌氧接触氧化无法区分。尴尬! 不加填料也能形成“颗粒”,尴尬!,上流式厌氧污泥床(UASB),污泥层 水从反应器底部(进水区)均匀进入,在反应器顶部(出水区)均匀地流出 污泥在反应器底呈“固定”床 被冲起来的“污泥+气泡”颗粒,形成悬浮床,甚至是流化床 有“三相分离器” 把“污泥+气泡”颗粒从水中分离出来 把污泥和气泡进行分离 污泥流出反应器较少,不必回流 问题 设计三相分离不容易,运行
18、时污泥流失严重 调试时间长 运行稳定性有待提高,厌氧膨胀床(EB),UASB上的“改进” 希望污泥别躺在反应器底部不动,而是呈膨胀悬,积极工作! 认为:这样污泥和水的接触好,理论上讲负荷可以高一些。 问题 无法找到一个上游速度,刚好托起污泥,而不冲走它们。注意:器的污泥大小不一,沉降性能相差很大。 对UASB的稳定性差这个不足,如火上浇油。 我们和英国人搞了二三年的中试,没办法!后来让他们靠边站了。 他们回去过元旦等节日了,我们瞒着启动,他们回来看还行,就睁眼闭眼了,他们为了完成任务也挺贼的。领导要注意:压力大时,也无法完成时,英国人也“假”。,厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB),和EB和异同 E
19、B可能是有颗粒填料的反应器 而EGSB是没有填料的颗粒污泥 此和FB与UASB的区别一样。 问题 国内颗粒污泥源不足 同样也找不到一个“刚刚好的”上流速度,托起颗粒污泥,让它膨胀,而不流走! UASB中部的污泥也是膨胀或流动的,无法区分是不是UASB 国内有人号称,甚至说我们的长径比大的反应器为EGSB,我们讲:叫个啥名子,对甲方不重要。,厌氧折流板反应器(ABR),愿望 希望不要“三相分离器” 希望形成“多相”串联系统 问题 没有“三分器”,泥老向后跑,使前几室缺泥 顶部面积大,防止沼气泄漏困难,如果泄漏,不安全! 第一室负荷总是最大,如果负荷很大时,就酸化了,一酸化去除率就很低。 接着就是
20、第二室了,到最后全部酸化 对基建处理上也困难不少。 其它问题和“多相”反应器组的一样 没有“三分器”,不是所有设备厂都乐意看到的。 没有“三分器”的优点不足于弥补其不足,除非确定不会“三分器”,厌氧滤池,愿望 污泥长在填料上 填料把污泥捕捉在反应器中 问题 堵塞 复杂 出水SS并不少 但对酸化忍耐性好一些 对于填料,是污师的活了。 我国用得不多,我们前几年才开始,小心翼翼地!,厌氧组合式池(UBF),愿望 部分器体呈UASB状,部分呈“滤池”状 既有UASB的优点,又有滤池的好处 我们试一下 时间短(只研究三年),还不敢下结论 但肯定比UASB复杂,尤其大型反应器 肯定也比“厌氧滤池”复杂 估
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