1、高浓度有机废水厌氧处理反应器类型总结DOC高浓度有机废水厌氧处理反应器总结1厌氧生物滤池（AF）厌氧生物滤池是一种内部装填有微生物载体（即滤料）的厌氧生物反应器。厌氧微生物部分附着生长在滤料上，形成厌氧生物膜，部分在滤料空隙间悬浮生长。污水流经挂有生物膜的滤料时，水中的有机物扩散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解转化为沼气，净化后的水通过排水设备排至池外，所产生的沼气被收集利用。厌氧生物滤池值所以能够成为高速反应器，是在于它采用了生物固定化技术，是污泥在反应器内停留时间（SRT）极大的延长。1.1构造（1）升流式厌氧生物滤池升流式厌氧生物滤池的污水有底部进入，向上流动通过滤层，处理水从滤池
2、顶部的旁侧流出，沼气则通过设于滤池顶部的收集管排出滤池；（2）降流式厌氧滤池 降流式厌氧滤池中，布水系统设于池顶，污水由顶部均匀向下直流到底部，生物反应产生的气体的流动可起一定的搅拌作用，因而无需复杂的配水系统，微生物附着在定向排列的滤料上，起降解有机物的作用。1.2反应器特点 （1）是一种内部填充有微生物载体的厌氧生物反应器。厌氧微生物部分附着生长在填料上，形成厌氧生物膜，部分在填料空隙间处于悬浮状态。废水流过被淹没的填料，污染物被去除并产生沼气；（2）AF能承受较高的有机物体积负荷生产性使用装置的最大有机负荷通常在1016kgCOD/(m3d)之间；（3）AF具有良好的运行稳定性，较能承受
3、水质或水量的冲击负荷。（4）出水可不回流，但如果出水回流，可降低进水浓度，减小堵塞的可能性，使填料中生物量趋向于均匀分布；（5）反应器内污泥产率低，运行启动快。（6）AF具有生物浓度高、微生物停留时间长、耐冲击负荷；停止运行后，再启动容易；无需污泥回流运行管理简便等优点。1.3 存在的问题 反应器放大设计的相似理论问题；加强反应器颗粒化规律及生物膜附着过程机理的研究，以缩短启动时间；加强填料技术的研究，以开发性能更好、价格低廉的新型填料；从生态学角度深入研究AF中微生物的组成及其相互关系，以明了AF性能的本质因素等。2 厌氧流化床反应器（AFB）厌氧流化床( Anaerobic Fluidiz
4、ed-bed,AFB)反应器用于高浓度有机废水处理的优越性已为众多研究者证实。这种反应器的典型结构是圆柱形, 其中充填有载体粒子。载体粒径一般为0.3-3.0mm。构成生物膜的厌氧微生物附着在其上生长而形成生物粒子。污水作为流化介质流经床层使生物粒子克服重力和液体阻力而“流态化”。AFB 反应器有如下一些基本优点: （1）生物量浓度高, 活性好; （2）处理速率快, 效率高; （3）运行稳定性好; （4）启动和再启动较容易。此外AFB 基本上解决了床层堵塞问题,且具有对各种废水适应性强和结构紧凑、占地少等优点。当然AFB 反应器也存在一些不足之处: 主要是对载体性能要求高, 设备成本较高, 能
5、耗较大, 运行管理较复杂等。尽管存在这些不足,AFB 的研究、开发和应用仍是十分有前途的。3升流式厌氧污泥床反应器(UASB)3.1 UASB 反应器基本构造 UASB反应器是目前各种厌氧处理工艺中所能达到的处理负荷最高的高浓度有机废水处理装置。如图1 所示UA SB 的基本构造. 分述如下图1UASB 反应器工艺系统组成如图1所示：UASB反应器由污泥床、污泥悬浮层、沉淀区、三相分离器组成。其中：（1）污泥床位于整个UASB 反应器的底部，污泥床内具有很高的污泥生物量, 其污泥浓度(ML SS) 一般为40 000 80 000mg/L。污泥床对反应器中有机物的降解量占到整个反应器全部降解量
6、的70% 90%。（2）污泥悬浮层位于污泥床的上部，污泥浓度要低于污泥床, 通常为15 000 30 000 mg/L。这一层污泥担负着整个UA SB 反应器有机物降解量的10%30%。（3）沉淀区位于UASB 反应器的顶部，其作用是使由于水流的夹带作用而随上升水流进入出水区的固体颗粒在沉淀区沉淀下来, 并沿沉淀区底部的斜壁滑下而重新回到反应区内, 以保证反应器中污泥不致流失而同时保证污泥床中污泥的浓度。沉淀区的另一个作用是可以通过合理调整沉淀区的水位高度来保证整个反应器集气室的有效空间高度而防止集气空间的破坏。（4）三相分离器一般设在沉淀区的下部, 但有时也可将其设在反应器的项部。 三相分离
7、器的主要作用是将气体(反应过程中产生的沼气)、固体(反应器中的污泥) 和液体(被处理的废水) 等三相加以分离。三相分离器是UASB 反应器污水厌氧处理工艺的主要特点之一。3.2UASB 的工作原理如图1 所示, 废水由反应器的底部进入后, 由于废水以一定的流速自下而上流动以及厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用, 废水与污泥充分混合, 有机质被吸附分解, 所产沼气经由反应器上部三相分离器的集气室排出, 含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区, 由于沼气已从废水中分离, 沉降区不再受沼气搅拌作用的影响. 废水在平稳上升过程中,其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分, 从而保证了反应器内高
8、的污泥浓度。含有少量较轻污泥的废水从反应器上方排出。3.3优点：1）具有工艺结构紧凑,处理能力大, 无机械搅拌装置, 处理效果好及投资省；2）可实现污泥的颗粒化;3) 生物固体的停留时间可长达100 d;4）气、固、液的分离实现了一体化；5) 通常情况下不发生堵塞, 因而他具有很高的处理能力和处理效率, 尤其适用于各种高浓度有机废水的处理。3.4存在问题大多数的UA SB 反应器出水水质还达不到传统二级处理工艺的出水水质, 在处理固体悬浮物浓度较高的废水时易引起堵塞和短流. 同时, 初次启动和形成稳定颗粒污泥用时较长。4上流式厌氧复合床(UBF)反应器4.1 UFB反应器装置示意图如图2 图2
9、 UFB反应器装置示意图上流式厌氧复合床(UBF)反应器由UASB和AF构成复合式反应器，适用于较高浓度的有机污水处理工程。其下部是污泥床，上部是填料及其附着的生物膜组成的滤料层如图2。4.2原理复合式厌氧流化床工艺是借鉴流态化技术处理生物的一种反应器械，它以砂和设备内的软性填料为流化载体。污水作为流水介质，厌氧微生物以生物膜形式结在砂和软性填料表面，在循环泵或污水处理过程中产甲烷气时自行混合，使污水成流动状态。污水以升流式通过床体时，与床中附着有厌氧生物膜的载体不断接触反应，达到厌氧反应分解、吸附污水中有机物的目的。4.3 UBF反应器具有如下优点 1) 有机负荷高，占地少；2) 生物量大，
10、生物活性高，抗冲击负荷能力强；3) 上部的填料层可以有效地阻止污泥的流失，还能够起到三相分离的作用，因此结构较UASB 简单； 4) 反应器中的填料有利于颗粒污泥的快速生成。5）UBF反应器在处理高浓度难降解有机废水上具有启动快和运行稳定的优势。5 IC厌氧反应器 5.1 IC反应器的构造IC 反应器由5 个基本部分组成:混合区、第一反应室、内循环系统、第二反应室和出水区,其中内循环系统是IC 工艺的核心构造,由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥水下降管组成(见图3)。 图3 IC 反应器构造原理图5.2 IC 反应器的工作原理1) 混合区(进液和混合)废水通过布水系统进入反应器内,在
11、混合区与从IC 反应器上部返回的泥水混合液,反应器底部的污泥充分混合。2) 第一反应室(污泥膨胀床区) 废水和颗粒污泥混合物在进水与循环水的共同推动下,进入第一反应室。有机物质在此尽可能多的被分解,同时产生大量的沼气,这些气体被一级三相分离器收集并导入沼气提升管,通过这个提升装置部分泥水混合物被传送到反应器顶部的气液分离器,气体在这里被分离后导出系统。3) 内循环系统第一反应室产生的气体被一级三相分离器收集进入沼气提升管中,产生气提作用,气体携带着泥水混合物快速上升,在反应器顶部的气液分离器分离之后排出,剩余的泥水混合物则经泥水下降管向下流入反应器底部的混合区,由此在反应器内形成内循环。4)
12、第二反应室(精处理区) 经第一反应室处理后的废水除一部分参与内循环外,其余污水通过一级三相分离器进入第二反应室的污泥床进行剩余COD 的降解过程,产生的气体被二级三相分离器收集并导出反应器。5) 出水区经第一、二反应室处理的污水经溢流堰由出水管导出,进入后续的处理工艺. 经IC 反应器处理后的污水COD 去除率一般在80 %以上。5.3IC反应器优点 （1）容积负荷高（2）节省投资和占地面积（3）抗冲击负荷能力强（4）抗低温能力强（5）具有缓冲pH的能力 （6）内部自动循环，不必外加动力（7）出水稳定性好（8）启动周期短 （9）沼气利用价值高。5.4存在的问题1) 反应器结构较复杂,使得施工安
13、装和日常维护增加困难;运行费用增加。2) 除颗粒污泥外,反应器的构造和结构尺寸对反应器的运行同样起着至关重要的作用,决定着反应器能否成功运行. 而现在一些报道的水力模型为气升式反应器模型,其合理性及实用性有待进一步研究。3) IC 反应器虽已成功地应用于啤酒生产、造纸及食品加工等行业的生产污水处理中,但其应用领域有待进一步研究与拓宽。6厌氧折流板反应器ABR6.1厌氧折流反应器（ABR）的优点：指标优点反应器结构结构简单、无运动部件、无需机械混合装置、造价低、容积利用率高、不易阻塞、污泥床膨胀程度较低而可降低反应器的总高度、投资成本和运转费用低生物量特性对生物体的沉降性能无特殊要求、污泥产率低
14、、剩余污泥量少、泥龄高、污泥无需在载体表面生长、不需后续沉淀池进行泥水分离工艺的运行水力停留时间短、可以间歇的方式运行、耐水力和有机冲击负荷能力强，对进水中的有毒有害物质具有良好的承受力、可长运行时间而无需排泥6.2、ABR 反应器的基本原理及其工艺构造：ABR 反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中反应器内产生的沼气应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平流动。由于污水在折流板的作用下，水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流径的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作
15、用，生物固体被有效地截留在反应器内。ABR 反应器有两种不同的构造型式。图3中1为改进前的ABR 反应器构造型式。这种反应器中的折流板是等间距均匀设置的，折板上不设转角。这种构造型式的ABR 反应器所存在的不足是，由于均匀地设置了上下折流板，加之进水一般为下向流形式的，因而容易产生短流、死区及生物固体的流失等问题。图3中2为改进后的ABR 反应器构造型式。改进后的ABR反应器中，其折流板的设置间距是不均等的， 且每一块折流板的末端都带有一定角度的转角。图4 ABR反应器构造示意图7厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)7.1基本原理采用出水、内外循环与沼气循环相结合的复合循环方式和技术手段，保持颗粒污
16、泥处于悬浮状态，并对几种循环的强度、方式及比例进行调控， 以促使颗粒污泥的快速形成以及结构和活性的维持，实现反应器内微生物与基质的充分接触与传质，加快反应速率。适用于淀粉、啤酒、柠檬酸、屠宰、制药等行业的高浓度有机废水治理工程。7.2新型EGSB 反应器的特征EGSB 反应器的结构如图5 图5 EGSB 反应器构造图1 布水器;2 颗粒污泥层;3 三相分离器;4 污泥界面控制器兼水封;5 中心管。特征：(1) 污泥床处于膨胀化状态,保持了进水与颗粒污泥的充分接触。(2) 其颗粒污泥层处于膨胀状态,因而具有布水容易均匀,传质效果好,有机物去除率高,能够在更高的进水浓度和更高的容积负荷下运行。(3
17、) EGSB 采用较高的水力负荷,使得反应器内搅拌强度非常大,保证了颗粒污泥与废水的充分触接,强化了传质。8厌氧序批式反应器ASBR 厌氧序批式反应器ASBR能使污泥在反应器内的停留时间SRT大大延长，增加反应的污泥浓度，并能够进行充分的泥水混合，从而提高了厌氧污泥的处理能力。8.1 ASBR的基本操作 图6 ASBR 的操作周期示意 厌氧序批式反应器的操作过程包括进水、反应、沉淀、排水4个阶段如图6。 1）进水阶段：废水进入ASBR反应器，同时由生物气、液体再循环搅拌或机械进行搅拌，基质浓度迅速增加，根据Monod动力学方程，微生物代谢速率也相应增大，直到进水完毕达到最大值。 2）反应阶段：
18、该阶段是有机物转化为生物气的关键步骤，所需时间由下列参数决定：基质特征及浓度，要求的出水质量、污泥的浓度，反应的环境温度等，其中搅拌对COD去除率及甲烷产量的影响，在颗粒成长过程中的有重要作用。 3）沉淀阶段：停止搅拌，让生物团在禁止的条件下沉降，形成低悬浮固体的上清液。 4）排水阶段：充分的液固分离完成后，将上清液排出，排水体积等于进水体积。8.2 ASBR的基本特征ASBR相对于其他厌氧反应器来说有如下优点：（1）工艺简单，占地面积少，建设费用低 ASBR法的主题工艺设备，只有一个或几个间歇反应器，同传统的厌氧工艺相比，此反应器集混合、反应、沉降等功能于一体，不需额外的澄清沉淀池，不需要液
19、体或污泥回流装置，同UASB和AF相比，该反应器的第一步不需要昂贵的进水系统，具有工艺简单、结构紧凑，占地面积少，建设费用低等优点。 （2） 耐冲击、适应性强 完全混合式反应器比推流式反应器具有较强耐冲击负荷及处理有毒或高浓度有机废水的能力。 （3）布局简单、易于设计、运行 ASBR工艺中水是批式进水，无需复杂的布水系统，也就不会产生断流、短流的问题，降低了设计难度，保证了处理的效果。 （4）运行操作灵活 ASBR反应器在运行操作过程中，可根据废水水量、水质的变化，通过调整一个运行周期中各个工序的运行时间及HRT、SRT而满足出水水质的要求，具有很强的操作灵活性。 （5）固液分离效果好，出水澄
20、清 间歇操作的ASBR反应器进水后为高F/M，随着反应的进行，F/M逐渐降低，反应结束排水时，F/M最低，且产气量最小，易于固液分离。（6）污泥性能好，处理能力强 由于ASBR出水时容易将沉淀性能不好的污泥随水排出，而将沉淀性能较好的污泥保留下来，所以系统中的污泥整体沉降性能较好。同时，颗粒化过程较短，大大提高了处理废水的能力。9厌氧迁移式污泥床反应器（AMBR）9.1 AMBR反应器的基本构造及特点AMBR反应器有两种不同的构造型式。（1）一种是在反应器中间格室底部有一圆形开孔(圆孔尺寸可以调整)，底部的小孔可以使底物与污泥充分接触，保证污泥的迁移，同时可防止发生短路循环翻。当COD负荷增加
21、时，产气量也会增加从而导致进水室的扰动增大，污泥迁移速率增大，此时增加孔的尺寸可以显著地减小污泥迁移速率。这种型式的反应器的水力停留时间( )通常较长。（2）另外一种在相邻格室中间设置一系列垂直安装的导流板(导流板间距可调)，以减少底物的短路循环。导流板与反应器壁要有足够的距离以防止大的颗粒污泥通过时发生阻塞。该种构型的反应器适用于HRT较低的情况，此外在相同的条件下，使用具有导流板的反应器发生短路循环的机会将会大大降低。9.2 AMBR反应器的特点1）AMBR反应器运行方式灵活、结构简单，不需要气固分离系统和配水系统。2）装置采用隔室结构，废水以推流式运行， 出水室中H2分压和H2S水平低，有利于甲烷化反应。3）废水水平流动，出水室中的有机底物浓度最低，生物体对底物的利用效率也最低，产气量小，出水室可作为为内部澄清池。4）反应器内水流方向周期性改变，有利于污泥的迁移，防止污泥在最后隔室积累，还可防止VFA在进水室中积累。另外可为产甲烷创造有利条件，反应过程不需投加缓冲液或出水循环。5）系统工艺不需要预酸化，不会出现污泥膨胀和污泥上浮现象；且工艺耐冲击负荷能力强对有机物的去除效果好。
