環(huán)保水圈技術第三代厭氧生物反應器

環(huán)保水圈PPT講技術1、第三代厭氧反應器簡介2、EGSB反應器3、IC反應器4、UBF反應器簡介5、ABR反應器簡介第三代厭氧生物反應器簡介微生物以顆粒污泥固定化方式存在于反應器中，反應器單位容積的生物量更高；能承受更高的水力負荷，并具有較高的有機污染物凈化效能；具有較大的較大徑比，一般在5-10以上；能力消耗小共同特點第三代厭氧生物反應器簡介主要技術性能反應器技術指標EGSBICUBF反應器高度/m12-1618-2412-14流速（包括回流）/（m/h）2.5-126-162-8回流比20-30020-3005-100微生物SS濃度/(g/L)50-10045-9240-85出水懸浮物SS濃度/(mg/L)10-6020-10010-45于20世紀90年代初由荷蘭Wageingen

的Lettinga等人率先開發(fā)的。其構造與UASB反應器有相似之處，可以分為進水配水系統(tǒng)、反應區(qū)、三相分離區(qū)和出水渠系統(tǒng)。與UASB反應器不同之處是，EGSB反應器設有專門的出水回流系統(tǒng)。E

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（厭氧膨脹顆粒污泥床）反應器反應器結構EGSB反應器中裝有一定量的顆粒污泥，當有機廢水及其所產生的沼氣自下而上地流過顆粒污泥床層時，污泥床層與液體間會出現(xiàn)相對運動，導致床層不同高度呈現(xiàn)出不同的工作狀態(tài)。當廢水上升流速較低時，顆粒污泥相對，床層空隙率操持穩(wěn)定；當流速達到一定數值時，床層空隙便開始增加，床層也相應膨脹。當上升流速超過臨界流速后，污泥顆粒呈懸浮狀態(tài)，顆粒床被流態(tài)化，再進一步提高進水流速到最大流化速度時，載體顆粒將產生大量的流失。E

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（厭氧膨脹顆粒污泥床）反應器工作原理工作原理從顆粒污泥流態(tài)化的工作狀況可以看出EGSB反應器的工作區(qū)為流態(tài)化的初期，即膨脹階段，進水流速較低，一方面可保證進水基質與泥泥顆粒的充分接觸和混合，另一方面有利于減輕或消除靜態(tài)床（UASB）中常見的底部負荷過重的狀況，從而增加了反應器對有機負荷、毒性物質的承受能力。E

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（厭氧膨脹顆粒污泥床）反應器顆粒污泥顆粒污泥的特性：EGSB工藝中顆粒污泥的沉降性能好，有效地減少了懸浮于消化液中的微生物

數量，避免了微生物隨消化液大量流失的可能性，保證了厭氧反應器中高濃度活性污泥的滯留量，進而為反應器的高效、穩(wěn)定運行奠定了基礎。E

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（厭氧膨脹顆粒污泥床）反應器顆粒污泥的4個形成階段：①將細胞運到惰性物質或其他細胞（基底）的表面。②通過物理化學作用力可逆吸附于基底上。③通過微生物表面的鞭毛、纖毛或胞外多聚物將細胞吸附于基底上。④細胞的倍增和顆粒污泥的形成。E

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（厭氧膨脹顆粒污泥床）反應器顆粒污泥結構方面操作方面適宜范圍高徑比大，占地面積大大縮??；均勻布水，污泥床處于膨脹狀態(tài)，不易產生溝流和死角；三相分離器工作狀態(tài)和條件穩(wěn)定；反應器啟動時間短，COD有機負荷率可以高達40kg/（m3·d），污泥不易流失；液體表面上升流速通常為2.5-6m/h，最高可達10m/h，液固混合狀態(tài)好；

反應器設有出水回流系統(tǒng)，更適合于處理含有懸浮性固體和

物質的廢水；進水流速大，有利于污泥與廢水間充分混合、接觸、，因而在低溫、處理低濃度有機廢水時有明顯優(yōu)勢；以顆粒污泥接種，顆粒污泥活性高，沉降性能好，粒徑較大，強度較好；適合處理中低濃度的有機廢水；對難降解有機物、大分子脂肪酸類化合物、低溫、低基質濃度、高含鹽量、高懸浮性固體的廢水有相當好的適應性；E

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（厭氧膨脹顆粒污泥床）反應器工藝特點E

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（厭氧膨脹顆粒污泥床）反應器工程應用20世紀90年代荷蘭Biothane

System公司推出了一系列工業(yè)規(guī)模的EGSB反應器，應用領域已經涉及啤酒、食品、化工等行業(yè)。實際運行表明，EGSB反應器的處理能力可達到UASB的2-5倍。IC

厭氧反應器IC厭氧反應器是20世紀80年代中期由荷蘭PAQUES公司推出的。目前，該工藝已經成功地應用于啤酒、造紙及食品加工等行業(yè)的生產污水處理中，由于其處理容量高、投資少、占地省和運行穩(wěn)定等優(yōu)點引起了各國水處理

的矚目，被稱為第三代厭氧生化反應器的代表工藝之一。IC反應器基本構造

，它相似由2層UASB反應器串聯(lián)而成。按功能劃分，反應器由下而上共分為5個區(qū)：混合區(qū)、第1厭氧區(qū)、第2厭氧區(qū)、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)。反應器結構IC

厭氧反應器混合區(qū)：反應器底部進水、顆粒污泥和氣液分離區(qū)回流的泥水混合物有效地在此區(qū)混合。第1厭氧區(qū)：混合區(qū)形成的泥水混合物進入該區(qū)，在高濃度污泥作用下，大部分有機物轉化為沼氣?；旌弦荷仙骱驼託獾膭×覕_動使該反應區(qū)內污泥呈膨脹和流化狀態(tài)，加強了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著沼氣產量的增多，一部分泥水混合物被沼氣提升至頂部的氣液分離區(qū)。氣液分離區(qū)：被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離并導出處理系統(tǒng)，泥水混合物則沿著回流管返回到最下端的混合區(qū)，與反應器底部的污泥和進水充分混合，實現(xiàn)了混合液的

循環(huán)。反應器結構IC

厭氧反應器第2厭氧區(qū)：經第1厭氧區(qū)處理后的廢水，除一部分被沼氣提升外，其余的都通過三相分離器進入第2厭氧區(qū)。該區(qū)污泥濃度較低，且廢水中大部分有機物已在第1厭氧區(qū)被降解，因此沼氣產生量較少。沼氣通過沼氣管導入氣液分離區(qū)，對第2厭氧區(qū)的擾動很小，這為污泥的停留提供了有利條件。沉淀區(qū)：第2厭氧區(qū)的泥水混合物在沉淀區(qū)進行固液分離，上清液由出水管排走，沉淀的顆粒污泥返回第2厭氧區(qū)污泥床。反應器結構顆粒污泥顆粒污泥的物理性質：IC反應器顆粒的平均直徑在0.66～0.87mm，略大于UASB反應器顆粒的平均直徑0.51～0.83mm；IC反應器最大顆粒直徑為3.14～3.57mm，UASB反應器顆粒的最大直徑3.38～3.43mm；IC反應器顆粒密度為1.041～1.057g/cm3，與UASB反應器顆粒的密度1.039～1.065g/cm3較為接近。IC反應器顆粒相對剪切強度比UASB顆粒的強度差，如以UASB顆粒的相對強度為100%，則IC顆粒為32%～53%，這是由于IC反應器的污泥負荷率大大高于UASB反應器的污泥負荷率之故。IC顆粒污泥的灰分占0.13～0.15，低于UASB顆粒污泥的灰分0.2～0.26，這說明IC顆粒污泥中有機成分含量更高，污泥的活性更高。IC

厭氧反應器顆粒污泥顆粒大小分布：有研究

比較了IC反應器與UASB反應器污泥樣品顆粒大小尺寸的分布，比較的結果表明，IC反應器顆粒尺寸較粗和分布較寬，這是由于IC反應器升流速度較大，使細小顆粒更易于被沖刷從而反應器內小顆粒比例減小，而留在反應器內的顆粒獲得更充分的營養(yǎng)，在長期滯留情況下顆粒長得更大，因此IC反應器內顆粒大小的分布范圍比UASB反應器更寬。顆粒沉降速率：UASB和IC反應器內顆粒的沉降速度一般都高于液體升流速度。IC顆粒（粒徑<0.5mm）的沉降速度僅略高于液體的升流速度（2.6mm/s）。在IC反應器的第二反應室，由于氣體負荷率較低，創(chuàng)造了一個較為平穩(wěn)的沉淀條件，有利于細小顆粒的滯留。污泥的活性：IC反應器污泥的活性遠高于UASB反應器的污泥活性。這是由于IC反應器的污泥顆粒完全趨于流化狀態(tài)，傳質的限制因素小，

UASB反應器污泥床局部地方的污泥濃度很高，甚至存在死區(qū)，傳質受到一定限制。因此，IC反應器的平均污泥去除負荷率遠高于UASB反應器的污泥去除負荷率。IC

厭氧反應器工藝特點容積負荷高：IC反應器內污泥濃度高，微生物量大，且存在內循環(huán)，傳質效果好，進水有機負荷可超過普通厭氧反應器的3倍以上。IC

厭氧反應器節(jié)省投資和占地面積：IC反應器容積負荷率高出普通UASB反應器3倍左右，其體積相當于普通反應器的1/4~1/3左右，大大降低了反應器的基建投資。而且IC反應器高徑比很大（一般為4~8），所以占地面積特別省，非常適合用地緊張的工礦企業(yè)。抗沖擊負荷能力強：處理低濃度廢水（COD=2000~3000mg/L）時，反應器內循環(huán)流量可達進水量的2~3倍；處理高濃度廢水（COD=10000~15000mg/L）時，內循環(huán)流量可達進水量的10~20倍[5]。大量的循環(huán)水和進水充分混合，使原水中的有害物質得到充分稀釋，大大降低了毒物對厭氧消化過程的影響。工藝特點抗低溫能力強：溫度對厭氧消化的影響主要是對消化速率的影響。IC反應器由于器厭氧消化可在常溫條件（20~25

℃）下進行，這樣減少了消化保溫的的微生物，溫度對厭氧消化的影響變得不再顯著和嚴重。通常IC反應，節(jié)省了能量。具有緩沖pH的能力：內循環(huán)流量相當于第1厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉化的堿度，對pH起緩沖作用，使反應器內pH保持最佳狀態(tài)，同時還可減少進水的投堿量。IC

厭氧反應器自動循環(huán)，不必外加動力：普通厭氧反應器的回流是通過外部加壓實現(xiàn)的，而IC反應器以自身產生的沼氣作為提升的動力來實現(xiàn)混合液內循環(huán)，不必設泵強制循環(huán)，節(jié)省了動力消耗。工藝特點出水穩(wěn)定性好：利用二級UASB串聯(lián)分級厭氧處理，可以補償厭氧過程中K

s高產生的不利影響。Van

Lier在1994年證明，反應器分級會降低出水VFA濃度，延長生物停留時間，使反應進行穩(wěn)定。啟動周期短：IC反應器內污泥活性高，生物增殖快，為反應器快速啟動提供有利條件。IC反應器啟動周期一般為1～2個月，而普通UASB啟動周期長達4～6個月。IC

厭氧反應器沼氣利用價值高：反應器產生的生物氣純度高，CH4為70％～80％，CO2為20％～30％，其它有機物為1％～5％，可作為加以利用。工程應用IC

厭氧反應器IC處理技術從問世以來已成功應用于土豆加工、啤酒、檸檬酸和造紙等廢水處理中。1985年荷蘭首次應用IC反應器處理土豆加工廢水，容積負荷（以COD計）高達35～50kg/(m3?d)，停留時間4～6

h；而處理同類廢水的UASB反應器容積負荷僅有10～15

kg/(m3.d)，停留時間長達十幾到幾十個小時。在國內沈陽、

率先采用了IC厭氧工藝處理啤酒廢水，進水COD一般在5000mg/L以上，pH5.0左右，容積負荷（以COD計）可達30

kg/(m3?d)，出水COD基本在1000mg/L以下，且每千克COD產沼氣0.42m3。1996年IC反應器首次應用于紙漿造紙行業(yè)，并迅速獲得客戶歡迎，至今全世界造紙行業(yè)已建造IC反應器23個。PAQUES公司在

省內造紙行業(yè)應用IC反應器。U

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厭氧反應器上流式污泥床過濾器UBF反應器是由上流式污泥床（UASB）和厭氧濾器（AF）構成的復合式反應器。反應器的下面是高濃度顆粒污泥組成的污泥

部是填料及其附著的生物膜組成的濾料層。UBF系統(tǒng)的突出優(yōu)點是反應器上部空間所架設的填料，不但在其表面生長微生物，而且在其空隙截留懸浮微生物，利用原有的無效容積增加了生物總量，防止生物量的突然洗出，且由于填料的存在，夾帶污泥的氣泡在上升過程中與之碰撞，加速了污泥與氣泡的分離