 廢水處理 早在二十世紀八十年代，隨著BIOPAQ?UASB（上流式厭氧污泥床）反應(yīng)器的應(yīng)用，帕克公司已經(jīng)開始設(shè)計和供應(yīng)將COD轉(zhuǎn)化為沼氣的裝置。UASB是荷蘭瓦赫寧根農(nóng)業(yè)大學Gatze Lettinga教授的發(fā)明，該反應(yīng)器可用于多種類型廢水的處理，并從中試放大到了工業(yè)規(guī)模。 從市政污泥和有機廢水中生產(chǎn)沼氣一直引起學術(shù)界和工業(yè)界的興趣，產(chǎn)生的可再生能源有利于限制全球變暖，甲烷等產(chǎn)物可以用作發(fā)電、生產(chǎn)蒸汽和干燥工藝的燃料。 UASB/EGSB/IC廢水厭氧處理裝置 碧臣儀器專業(yè)定制的UASB（EGSB）和IC反應(yīng)器裝置，體積為10～20 L，高徑比分別為4～5:1和7～8:1。裝置分別配置保溫和循環(huán)系統(tǒng)，獨立運行。根據(jù)工藝模擬需要，水處理反應(yīng)器裝置可獨立運行也可以形成整套系統(tǒng)串聯(lián)運行。 廢水有機濃度及懸浮物濃度勻較高，在進UASB和IC前必須進行預(yù)處理、固液分離等。UASB的主體結(jié)構(gòu)包括： 進水布水系統(tǒng)，污泥反應(yīng)區(qū)，三相分離器，出水系統(tǒng)，集氣室，排泥系統(tǒng)，浮渣清除系統(tǒng)等。圖1為UASB反應(yīng)器的示意圖。要處理的污水從底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，在厭氧狀態(tài)下把它轉(zhuǎn)化為沼氣。顆粒污泥表面附著沼氣泡的浮力作用，以及游離上升沼氣泡的尾流作用下反應(yīng)器頂部上升。顆粒污泥碰撞三相分離器后附著沼氣泡釋放，沼氣匯集至三相分離器集氣室由導(dǎo)管引出；顆粒污泥與廢水進入三相分離器沉淀區(qū)發(fā)生離散型沉積，顆粒污泥沉淀至斜板后滑落至厭氧反應(yīng)區(qū)，實現(xiàn)厭氧微生物截留、累積；廢水與污泥分離后從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出厭氧反應(yīng)器。 圖1 UASB反應(yīng)器的示意圖 以UASB（EGSB）反應(yīng)器為例，根據(jù)負荷和污泥顆?；M程通常可分為三個階段，即： 1）啟動初始階段：反應(yīng)器負荷通常小于2 kg COD/m3.day。 2）顆粒污泥出現(xiàn)期：該期內(nèi)反應(yīng)器負荷逐漸從2 kg COD/m3.day上升5 kg COD/m3.day，同時伴隨大量細小絮狀污泥的洗出，而在該階段末期通常會有沉降性能良好的顆粒污泥的形成。 3）顆粒污泥成熟期：該期反應(yīng)器負荷會進一步增加到5 kg COD/m3.day以上，這期間絮狀污泥量會迅速減少，而顆粒污泥會加速生成。一旦反應(yīng)器內(nèi)充滿成熟顆粒污泥之后，其有機負荷有望超過20kg COD/m3.day。 IC反應(yīng)器同樣分為上述三個階段，但IC的有機負荷可達20-50 kg COD/m3.day。 有機廢水厭氧處理的在線檢測 ?高效水處理反應(yīng)器設(shè)置不同的采樣口（污水采樣口、污泥采樣口，配有閥門），可配置pH在線控制系統(tǒng)（可根據(jù)不同pH與酸堿調(diào)節(jié)泵聯(lián)動）、溫度控制系統(tǒng)、氣體收集裝置，流量顯示系統(tǒng)，計算機可調(diào)節(jié)各參數(shù)進行控制，并自動記錄數(shù)據(jù)。應(yīng)用在IC和UASB厭氧反應(yīng)系統(tǒng)的控制可以實現(xiàn)以下幾個功能： 1. 通過監(jiān)測有機物濃度變化的變化，自動調(diào)節(jié)進水流量和回流水量保證在維持不同運行階段的有機負荷的條件下，維持工藝運行所需最佳的水力停留時間； 2. 伴隨不同階段有機負荷的變化，在線監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)pH值、產(chǎn)氣以及相關(guān)氣體組分（根據(jù)需要），保障厭氧消解反應(yīng)在正常的條件下運行； 3. 在維系厭氧反應(yīng)器正常運行和出水COD達標的前提條件下，通過在線測試厭氧微生物的消化潛力，發(fā)掘系統(tǒng)處理廢水的潛力或者實現(xiàn)產(chǎn)能的最大化。 某木薯酒精廢水小試項目控制節(jié)點示意圖： 專家控制系統(tǒng) 耦合基于模型的專家系統(tǒng)控制器與實時在線監(jiān)測設(shè)備，開發(fā)適合石化行業(yè)廢水厭氧處理的自動控制系統(tǒng)。研究物料含水率、C/N比、適宜的回流、曝氣方式和比例、有效攪拌方式、適宜溫度、pH值和堿度等多因素對廢水生化處理的影響，實現(xiàn)以復(fù)雜物料為發(fā)酵原料的厭氧反應(yīng)器的高效運行；構(gòu)建系統(tǒng)數(shù)學模型，實現(xiàn)對新型高效厭氧反應(yīng)器的動態(tài)模擬；通過針對關(guān)鍵工藝參數(shù)和運行條件的在線監(jiān)測，采用數(shù)學模型的動態(tài)模擬和專家系統(tǒng)，實現(xiàn)對處理復(fù)雜物料的厭氧發(fā)酵裝置的實時自動控制，實現(xiàn)廢水評價裝置的自動高效運行。 |