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內部組件的優化促進了厭氧生物反應器的發展

目錄:新聞列表發布時間:2020-08-05 08:49點擊率:

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用於廢水處理的厭氧生物反應器具有低能耗,低二次汙染和可回收沼氣能源的優點,因此被廣泛使用。厭氧生物反應器內部組件的改性設計與內部流體狀態特性的變化密切相關。

通過添加內部組分可以獲得適當的流動特性,從而避免了更長的反應時間並提高了流出物的質量,從而實現了反應器的節能降耗,並改善了工藝容量。

在工程中,流態特性經常被用作評價厭氧生物反應器處理效率的重要評估指標,並且流態特性也是厭氧生物反應器改造設計的重要參考依據。在國內外,示蹤劑實驗和數值模擬通常用於分析厭氧生物反應器的流動特性。色散數D /(uL),色散數Pe和係列序列N是重要參數。本文總結並回顧了厭氧生物反應器內部組件的設計和開發過程。

1主要厭氧生物反應器內部組件的翻新設計

在厭氧生物反應器的初始階段,沒有內部組件,然後各種內部組件逐漸在內部出現,旨在改變內部流態,以提高廢水質量。內部組件通常分為水平內部組件,垂直內部組件和填充物。基於內部組分轉化設計的主要厭氧生物反應器如圖1所示。

 

 

圖1基於內部組件轉化設計的主要厭氧生物反應器

< p> 1.1沒有內部組件

 

1860年,厭氧消化處理的創始人L. Mouras改造了一個簡單的沉澱池; 1895年,唐納德設計了第一個厭氧化糞池,然後根據隔室將網格數分為單格,兩格和三格等,池的形狀分為平底,圓錐形和卵形。

1.2固定部件(水平和垂直內部構件)

(1)外部動力攪拌:Watson在1920年使用沼氣作為動力泵來實現傳統消化池的攪拌,然後高速厭氧消化池配有機械攪拌和加熱設備。

(2)添加固定的內部組件:由於水平和垂直內部組件的不斷優化,厭氧生物反應器的類型變得越來越豐富。

上流厭氧汙泥床反應器(UASB)由Lettinga在1970年代初開發,並於1980年代引入該國。該區域通常用於處理製藥和啤酒生產廢水,並且其三相分離作為特殊的內部組件,該區域實現了HRT和汙泥停留時間(SRT)的有效分離。

1980年代開始開發膨脹式顆粒汙泥床反應器(EGSB)。研究人員以不同的方式改進了關鍵的內部組件三相分離器,例如添加了攪拌器。在出口堰處添加了篩鼓或擋板。另外,較大的出口水回流用於增加液壓負荷。水流的上升速度和耐衝擊負荷比UASB反應器強,並且汙泥床處於膨脹狀態。

1982年,McCarty和Bachman等人開發了厭氧折流板反應器(ABR),增加了上下折流板作為內部組件,形成了具有不同處理效果的隔室,類似於多個UASB反應器。它串聯連接在水平方向上具有強大的微生物保留能力,對有毒物質的抗性和衝擊負荷,並且可以在每個反應室中培養具有不同功能的優勢細菌。

1985年,帕克斯(Paques BV)開發了厭氧內部循環反應器(IC),相當於兩個上下堆放的UASB反應器。它可以在不施加外力的情況下進行內部循環,並且占地麵積小。 1996年,沉陽華潤雪花啤酒廠引進了荷蘭第一套IC加工技術。

通過水平和垂直內部組件改進的高效厭氧生物反應器還包括厭氧生物轉盤(AnRBC),帶有多層傾斜板而不是三相分離器(USSB)的上流分段汙泥床,厭氧遷移汙泥床反應器(AMBR)在UASB和厭氧順序分批反應器(ASBR)的基礎上在每個隔室中配有額外的攪拌器,以濾膜為內部組件的厭氧膜生物反應器(AnMBR),間歇膨脹複合厭氧生物反應器

1.3非固定零件(采用間歇性脈衝進水和複合水解技術,以增加水分配垂直管,帶有倒置錐形集成內部組件的IC反應器以及分配器厭氧生物反應器的結構優化等)。

1.3

在1969年,Young和McCarty開發了一種厭氧過濾器(AF),該過濾器使用填料作為內部組件提供用於微生物生長的載體。廢水可以更充分地接觸,從而增強了生物降解和生物吸附的協同作用,但該載體易於阻塞管道,通常用於處理中等濃度的有機廢水。

帶有附加填料的厭氧生物反應器的典型代表是:厭氧流化床(AFB),以活性炭,沙子,陶粒和多孔玻璃為載體,結合了AF和UASB反應器的優勢集成的上流厭氧汙泥床濾床反應器(UBF)等

此外,Soepfer在1950年代開發的厭氧接觸反應器和1990年代出現的ASBR可以根據回水汙泥和顆粒汙泥的特殊填料進行區分。

1.4內部組件的組合

固定內部組件和非固定內部組件(填充劑)的組合可以改善厭氧生物反應器的流動狀態。李英傑等。在生化處理室中添加了人體彈性填料,在混合擋板發酵室中添加了分流管,並結合了ABR隔室廢水的多級處理和化糞池懸浮沉澱的優勢,開發了一種新型無動力混合厭氧生物反應器,可處理實際生活汙水和食堂廢水。

2厭氧生物反應器的流態表征

無論厭氧生物反應器是否加折板,三相分離器,攪拌裝置或複合措施,其結構變化的實質是內部流動模式的變化,通常通過跟蹤實驗和數值模擬來分析。厭氧生物反應器的流動狀態有多種形式的混合現象,軸向分散模型和多容器係列模型是分析流動狀態的兩個重要模型,軸向分散模型見方程(1): / p>

 

其中:θ維無時間; D軸擴散係數,m2 / s; u平均流速,m / s; L型反應器軸向長度,m。

其中,D /(uL)值可以表示厭氧生物反應器的混合狀態:D /(uL)= 0表示理想的PFR,D /(uL)為∞表示理想的CSTR。D /(uL)值越接近0,混合度越弱,且狀態趨於PFR。 D /(uL)值越接近∞,混合程度越強,則狀態接近CSTR。

在軸向彌散模型中,Pe值表示反應堆流體對流速率與擴散速率的比率,可以表示為彌散數的倒數(Pe = uL / D),其中Pe值趨於∞,這意味著電抗器狀態偏向PFR,而Pe值趨於0,電抗器狀態偏於CSTR。計算公式為:

 

在多容器係列模型中,δθ2= 1 / N,其中N值接近於1,

流體完全混合的流態;當N的值接近∞時,流動狀態偏向平坦流動狀態。

典型厭氧生物反應器的流動特性

對於典型厭氧生物反應器,例如EGSB,AnRBC,ABR,改性ABR,平板厭氧擋板過濾D /(uL),例如反應器( PABFR),超高效螺旋厭氧生物反應器(SSAB),螺旋對稱流厭氧生物反應器(SSSAB)和新型可控雙環厭氧生物反應器(CDCAR),測量了Pe或N值,發現其效率和穩定性厭氧生物反應器與其流動特性有關(如表2所示)。

 

表2厭氧生物反應器的流動特性

帶負載,上升流量和轉盤轉速增大,D /(uL)越大,Pe和N越小,則流態趨向於完全混合。隨著隔室的增加和HRT的增加,D /(uL)越小,Pe和N越大。流型傾向於將流推平。 D /(微升)0。2,N3,流動狀態趨於推動流動; D /(uL)≥0.2,N≤3,流動狀態趨於完全混合流動。通常,通過內部組件的變換設計,可以選擇0.08≤D/(uL)≤0.32,2.5≤N≤3.5。廢水處理能力。

3結論

(1)優化厭氧生物反應器內部組件的目的在於改善反應器的內部流型並促進反應器的更換。

(2)對於不包含或包含不同類型內部組分的厭氧生物反應器,可以通過跟蹤實驗和數值模擬方法(包括軸向擴散模型和多個釜)來揭示內部流體特性。經常使用模型。

(3)D /(uL)和N值是表征反應堆流動特性的重要參數。該設計提供了理論參考:當0.08≤D/(uL)≤0.32,2.5≤N≤3.5時,厭氧生物反應器中的流動狀態介於活塞流和完全混合流之間,這有助於改善其處理能力。各種類型的廢水。

 

原標題:工業水處理|內部組分的優化促進了厭氧生物反應器的發展

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