1 污水厭氧處理的基本思路

　　厭氧處理高濃度有機(jī)廢水的思路就是營(yíng)造一個(gè)適合厭氧微生物生存和快速繁殖的環(huán)境，讓需要處理的污水和厭氧微生物充分接觸混合，產(chǎn)生生物反應(yīng)。通俗的說(shuō)就是厭氧微生物消化掉污水中的有機(jī)物，將有機(jī)物大分子降解為小分子，主要排放出甲烷氣體，使污水中的有機(jī)物含量大大降低。

　　2 較低懸浮物含量的污水處理工程

　　這是北京某食品加工廠排放的污水。食品廠排放的污水一般有機(jī)物含量很高，懸浮物含量相對(duì)比較少。取出一份水樣，經(jīng)化驗(yàn)污水中COD含量達(dá)到15000mg/L左右，在對(duì)污水厭氧處理之前必須進(jìn)行一定的預(yù)處理。

　　2.1 污水預(yù)處理

　?。?span style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; background: transparent; -webkit-font-smoothing: antialiased;">1）調(diào)節(jié)酸堿度

　　首先將廢水用泵抽到預(yù)處理部分。這是輸送污水的管道，污水首先被送到一個(gè)鐵罐中，這個(gè)罐稱(chēng)為酸堿度調(diào)節(jié)罐，也稱(chēng)pH值調(diào)節(jié)罐，在這里污水的酸堿度要得到連續(xù)檢測(cè)和調(diào)整，這是因?yàn)槲鬯谶M(jìn)行厭氧處理時(shí)，水環(huán)境的pH值必須控制在6到8.5之間，這樣的酸堿度才適合厭氧菌的繁殖。在罐的上方安裝有酸堿度檢測(cè)裝置，罐中污水的pH值隨時(shí)顯示在旁邊的數(shù)字顯示屏上。在隔壁的房間里有兩個(gè)酸堿溶液罐，它們通過(guò)管道與酸堿調(diào)節(jié)罐相連，溶液罐的開(kāi)關(guān)可以接受酸堿檢測(cè)裝置的信號(hào)控制：當(dāng)檢測(cè)到pH值低于6時(shí)，污水呈酸性，需要加堿，堿溶液罐的閥門(mén)打開(kāi)，向調(diào)節(jié)罐中加堿；當(dāng)pH值大于8.5時(shí)，污水呈堿性，需要加酸，酸溶液罐的閥門(mén)打開(kāi)，向調(diào)節(jié)罐中加酸。在調(diào)節(jié)罐的上方還有一個(gè)攪拌機(jī)，可以讓酸液或堿液同污水均勻快速混合，這樣不同時(shí)間送來(lái)的污水在這里經(jīng)過(guò)酸堿調(diào)整，達(dá)到厭氧處理需要的酸堿度。

　　從調(diào)節(jié)罐中出來(lái)的污水被送到一個(gè)地下蓄水池中儲(chǔ)存待用，也稱(chēng)為污水調(diào)節(jié)池。在這里大量的污水可以進(jìn)一步充分混合，酸堿度更穩(wěn)定。

　?。?span style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; background: transparent; -webkit-font-smoothing: antialiased;">2）調(diào)節(jié)溫度

　　厭氧處理的污水環(huán)境不僅需要一定的酸堿度，還需要合適的溫度。厭氧菌繁殖的最佳溫度在攝氏32至35度之間，因此在北方地區(qū)進(jìn)行廢水厭氧處理時(shí)，冬季要注意對(duì)污水進(jìn)行預(yù)熱處理。在污水進(jìn)入下級(jí)厭氧處理之前，要通過(guò)一個(gè)熱交換器，這個(gè)密封的鐵罐就是熱交換器，加工廠的余熱、熱水、熱氣被送到鐵罐，給鐵罐加熱，同時(shí)，污水池中的污水也被抽到鐵罐中，通過(guò)鐵罐內(nèi)部一定的結(jié)構(gòu)，完成對(duì)污水的加熱。溫度提升后的污水從上面的管道送進(jìn)厭氧處理罐。

　　2.2 UASB厭氧處理

　　（1）UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

　　這個(gè)高大的罐就是厭氧反應(yīng)器，是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的鐵罐，根據(jù)日處理污水量來(lái)設(shè)計(jì)反應(yīng)罐的大小。所有的厭氧反應(yīng)都是在這個(gè)密封的罐中完成的，專(zhuān)業(yè)上稱(chēng)為上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，也稱(chēng)UASB反應(yīng)器。污水通過(guò)這些管道從厭氧罐底部送到罐中。在厭氧罐的內(nèi)部可以分為三層，罐的最下面1/3是污泥層，這里是厭氧反應(yīng)的主體，罐的中部是過(guò)渡層，上部是固體、液體、沼氣的分離層。罐里的工作原理將在后面詳細(xì)介紹。

　　外面的污水分成幾路均勻地打進(jìn)厭氧罐底部各區(qū)域，便于污水與污泥充分接觸。污泥是從其它污水處理場(chǎng)拉來(lái)的，里面含有大量的厭氧微生物，這樣打進(jìn)的污水一邊被污泥層中的厭氧菌消耗，一邊向罐的上部移動(dòng)，最后從罐的上部排出清水。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，污水在這個(gè)厭氧反應(yīng)罐里，從進(jìn)水到出水共滯留3天左右。

　　這根管道是出水管道，經(jīng)過(guò)厭氧處理的清水從罐的上部溢流出來(lái)，進(jìn)入后續(xù)處理。整個(gè)反應(yīng)罐外部可以看到三根管道：最上面的是輸氣管道，罐中產(chǎn)生的沼氣通過(guò)此管道引出；中間的管道是循環(huán)水管道，將上部的水引到下部通過(guò)循環(huán)泵再打入到厭氧灌的底部。對(duì)罐底部的污泥進(jìn)行攪拌，目的是加快污泥中厭氧反應(yīng)速度。底部進(jìn)污水的管道也是排污泥的管道，厭氧罐中污泥沉積越來(lái)越多，需要定期從這些管道排出。

　?。?span style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; background: transparent; -webkit-font-smoothing: antialiased;">2）UASB反應(yīng)器工作原理

　　為了詳細(xì)了解它的工作原理，可以用一個(gè)實(shí)驗(yàn)室UASB反應(yīng)設(shè)備來(lái)說(shuō)明。它是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的透明裝置，污水從底部進(jìn)入罐中，罐的下部是污泥層，里面含有大量的厭氧菌，它們以污水中的有機(jī)物為食，大量繁殖，產(chǎn)生甲烷氣體，也就是沼氣。氣體包裹著細(xì)小的污泥顆粒向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)污泥層產(chǎn)生攪拌作用，氣體逐漸上升，到達(dá)反應(yīng)器的上部。反應(yīng)器的上部就是所謂的三相分離裝置，在這里完成氣體、液體、固體的分離，實(shí)際就是一個(gè)錐形的收集罩，它倒扣在水中，當(dāng)下面的氣泡帶著污泥顆粒碰到錐體內(nèi)壁時(shí)，就會(huì)聚居在錐形頂部，逐漸把水往下壓，形成錐形頂部氣體收集空間，而被氣泡帶上來(lái)的污泥顆粒比較重，就會(huì)慢慢沉降下來(lái)，完成固體和氣體的分離。同時(shí)，大量經(jīng)過(guò)下面厭氧反應(yīng)的污水可以通過(guò)錐形裝置周?chē)M縫區(qū)域向上流動(dòng)，因?yàn)殄F形裝置的直徑要等于或大于下面過(guò)渡層液面的直徑，這樣就保證產(chǎn)生的氣泡完全被錐形裝置罩住，沼氣被收集在錐形裝置上部，而通過(guò)錐形裝置四周進(jìn)入反應(yīng)器上部的液體中的氣泡很少，沒(méi)有氣泡的攪動(dòng)，水中所帶的污泥也逐漸沉淀，清水就從上面的出水口溢出，完成固體和液體的分離。這種三相分離器的設(shè)計(jì)是這類(lèi)厭氧處理灌的重要特點(diǎn)，因此也稱(chēng)為上流式厭氧反應(yīng)器。

　　在實(shí)驗(yàn)裝置中可以明顯看到反應(yīng)器中各層的分布情況：下面是污泥層，主要的厭氧反應(yīng)區(qū)，污泥濃度高，呈顆粒狀，產(chǎn)生的沼氣帶動(dòng)污泥顆粒向上運(yùn)動(dòng)；在反應(yīng)器的中部既有沼氣造成的向上運(yùn)動(dòng)，也有上面沉淀污泥向下的運(yùn)動(dòng)，在這里形成絮狀污水層，與下部污泥層形成明顯分界；再往上走，在錐形裝置的四周污泥繼續(xù)沉降，越往上水質(zhì)就越清澈，最后溢流出的清水通過(guò)管道流出；在錐形裝置的頂部是導(dǎo)氣管，產(chǎn)生的沼氣可以從這里輸出；裝置的上部還有一個(gè)導(dǎo)管，它是循環(huán)水裝置，用泵將上部的水打到厭氧罐的底部，對(duì)下部的污泥層起到適當(dāng)?shù)臄嚢枳饔?，增加厭氧反?yīng)速度和效率。這套實(shí)驗(yàn)裝置所展示的污水厭氧處理過(guò)程和食品加工廠這座實(shí)際應(yīng)用的厭氧罐工作原理基本一樣。

　　UASB是目前世界上發(fā)展最快的厭氧反應(yīng)器，該反應(yīng)器適用于處理可溶性高濃度有機(jī)廢水，要求固體懸浮物的含量較少，可以處理COD在300至4萬(wàn)mg/L的有機(jī)廢水。

　　2.3 與好氧處理結(jié)合使用

　　在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，厭氧反應(yīng)處理高濃度廢水效率高。這是厭氧處理后的出水，顏色變淺了，厭氧處理后水中的有機(jī)物含量大大降低，再進(jìn)一步使用好氧處理。所謂好氧處理就是利用好氧菌對(duì)水中的有機(jī)物進(jìn)行消化。將出水存放到一個(gè)水池中，也稱(chēng)為曝氣池，用鼓風(fēng)機(jī)向水中鼓進(jìn)空氣，為水中補(bǔ)充足夠的氧，這樣水中的好氧菌就會(huì)大量迅速繁殖，進(jìn)一步消耗掉水中的有機(jī)物，使COD值消耗到符合排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可以讓污泥進(jìn)一步沉淀。我們可以從好氧池溢出的水中取出水樣，可以看出水的顏色已經(jīng)比較清澈了。為了適合不同的排放標(biāo)準(zhǔn)，這些水還可能需要進(jìn)一部的處理。我們可以在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)出COD數(shù)值，基本可以達(dá)到不同級(jí)別的排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.4 厭氧處理的產(chǎn)物

　　厭氧處理還有重要的產(chǎn)物就是沼氣，主要成分是甲烷氣體，產(chǎn)生的沼氣要先進(jìn)行脫水、脫硫處理，然后將氣體輸送到大的儲(chǔ)氣罐中。使用沼氣時(shí)，從鐵罐上這個(gè)管道引出。下面我們來(lái)看看這個(gè)厭氧處理設(shè)備產(chǎn)生的沼氣燃燒時(shí)的效果。這是一個(gè)燃燒用的火炬，收集罐中的沼氣通過(guò)管道與火炬相通，點(diǎn)燃后可以看到火炬燃燒起來(lái)，這就是系統(tǒng)中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w：沼氣，是一種很好的燃料，由此可見(jiàn)，高濃度有機(jī)廢水通過(guò)厭氧處理變成了一種可再生的能源，達(dá)到變廢為寶的目的。

　　3 較高懸浮物含量的污水處理工程

　　在農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水中，有時(shí)會(huì)含有大量的固體懸浮物，這種污水如果進(jìn)入前面介紹的UASB反應(yīng)器中，會(huì)造成固體殘?jiān)谖勰啻仓械姆e累，污泥床被破壞，厭氧反應(yīng)效率會(huì)降低，因此對(duì)高懸浮物有機(jī)廢水的厭氧處理在工藝上必須有所不同。這是實(shí)際運(yùn)行中的一種厭氧處理罐，從外形上看，它比前面介紹的UASB反應(yīng)罐直徑要粗，高度要矮，適用于高固體懸浮物廢水的處理，專(zhuān)業(yè)上稱(chēng)為升流式固體反應(yīng)器，也簡(jiǎn)稱(chēng)為USR反應(yīng)器。它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用也較低。常用在土豆加工廢水、啤酒廢水和養(yǎng)殖場(chǎng)廢水的處理。下面以某豬場(chǎng)污水處理工程為例簡(jiǎn)單介紹它的運(yùn)行情況。

　　養(yǎng)殖場(chǎng)每天要產(chǎn)生大量的有機(jī)污水，豬場(chǎng)廢水中有豬尿、圈舍沖洗廢水、和豬糞渣等混合廢物。首先要將固態(tài)廢物和污水混合，然后利用攪拌機(jī)攪拌，使固體廢物和污水充分混合，形成均勻的糊狀，攪拌也可以使固體廢物中可溶解有機(jī)物充分溶解到污水中。這是典型的高懸浮物有機(jī)廢水，淀粉廠和酒廠加工中也會(huì)產(chǎn)生這種高懸浮物的有機(jī)廢水。污水?dāng)嚢韬螅?jīng)過(guò)一次過(guò)濾，目的是把一些木棍等體積比較大的雜物去掉，讓污水進(jìn)入到下一個(gè)池中。這是一個(gè)地下沉沙池，石頭沙子被沉淀下來(lái)，混合污水將進(jìn)入下級(jí)厭氧處理。在北方的冬季，處理之前還要對(duì)污水進(jìn)行加熱，這是對(duì)污水加熱的暖氣管道，讓污水溫度達(dá)到攝氏32至35度之間。

　　污水從反應(yīng)器的下面用動(dòng)力送進(jìn)罐中，罐的下部是厭氧污泥，可以用一個(gè)簡(jiǎn)圖說(shuō)明它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：污水在罐中的污泥部分被厭氧菌消化產(chǎn)生沼氣，在罐的頂部被收集起來(lái)，送到后續(xù)處理。沼液從這里排出，送到外面的沼液池，成為營(yíng)養(yǎng)豐富的有機(jī)肥，可以做肥料應(yīng)用。沼渣也是從罐的底部抽出。這種厭氧反應(yīng)罐最大的特點(diǎn)是反應(yīng)罐內(nèi)部沒(méi)有攪拌，不需要抽水進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)，消耗外部動(dòng)力很少，因此運(yùn)行費(fèi)用比較低。未消化的固體顆粒和微生物被動(dòng)沉降在消化罐的下部，沼液從消化罐的上部排出，沼氣從上面排出收集。

　　厭氧消化罐中需要保持足夠的污泥量，是保證消化器運(yùn)行效率的基礎(chǔ)，但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，污水中的污泥會(huì)不斷沉淀，當(dāng)罐中污泥量過(guò)多時(shí)，使罐中有效反應(yīng)容積減少，反而會(huì)降低厭氧消化效率，因此必須定期排除反應(yīng)后的污泥。

　　厭氧罐是培養(yǎng)微生物的地方，微生物將污水中的有機(jī)物分解為沼氣后，N、P、K等無(wú)機(jī)養(yǎng)分還保留在沼渣和沼液中，將它們施入土壤，是很好的肥料。從反應(yīng)罐中輸出的沼氣要經(jīng)過(guò)一系列的處理才可以貯存使用。首先要經(jīng)過(guò)冷卻罐，去掉沼氣中的水蒸汽，然后經(jīng)過(guò)脫硫塔，去掉硫化氫氣體，硫化氫是一種有毒有臭味的氣體，然后經(jīng)過(guò)流量表進(jìn)入集氣罐。如果產(chǎn)生的沼氣量比較大，需要輸送，還要通過(guò)壓縮機(jī)將沼氣壓縮，送到高壓氣罐儲(chǔ)存，以便裝罐運(yùn)輸。

 

 

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