附件三:
《厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》
征求意见稿 编制说明
《厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》编制组
二〇一一年三月
目 次
1 任务来源.................................................................................................................................................1 2 标准制订必要性.....................................................................................................................................1 3 主要工作过程.........................................................................................................................................1 4 国内外相关标准研究.............................................................................................................................2 5 同类工程现状调研.................................................................................................................................3 6 主要技术内容及说明.............................................................................................................................7 7 标准实施的环境效益与经济技术分析...............................................................................................22 8 标准实施建议.......................................................................................................................................22
1 任务来源
2008年,原国家环境保护总局下达了“关于开展2008年国家环境保护标准制修订项目工作的通知(环办函[2008]44号)”,其中提出了制定《污水厌氧生物处理工程技术规范-生物流化床(EGSB)》(项目编号1453.13号)行业标准的任务。中国环境保护产业协会承担该标准的编制工作。参编单位有清华大学、北京市环境保护科学研究院、山东十方环保能源有限公司。
2 标准制订必要性
厌氧处理法作为一种节能的高浓度有机废水处理技术,成为世界各国争相研究的热门技术。迄今为止,大部分的厌氧反应器如厌氧接触反应器、升流式厌氧污泥床等,一般只适用于中高浓度有机废水,而对低浓度和复杂的有机废水的处理效果相对较差。为解决这一问题,20世纪90年代荷兰农业大学的Lettinga教授开发了第三代高效厌氧反应器---厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器。
很多管理部门、设计部门、技术研究单位,在从事厌氧颗粒污泥膨胀床污水处理工程的设计及运行管理工作中已积累了一些实践经验,但是目前国内尚缺乏可操作性的技术规范用以指导厌氧颗粒污泥膨胀床污水处理设施的建设与运行。据调查发现,由于长期以来缺乏规范指导,无论在工程建设还是设施运行管理方面都存在一些问题,影响了污水处理设施效能的充分发挥。因此,总结国内外厌氧颗粒污泥膨胀床的技术发展与应用经验,编制厌氧颗粒污泥膨胀床技术规范,对正确应用和科学管理采用厌氧颗粒污泥膨胀床的污水处理厂(站)具有积极意义。使基于厌氧颗粒污泥膨胀床的污水处理设施从建设到运行全过程能够有一个技术规范进行控制,对于保证厌氧颗粒污泥膨胀床处理工程的建设质量和稳定运行,以及保证环境保护主管部门的有序监管都具有重要的意义。另外,本规范的编写也是废水处理工艺方法标准体系建设的重要内容。 3 主要工作过程
2008年12月8日成立课题编制组。本标准的编制工作从国内外相关标准和文献资料调研开始,重点对厌氧颗粒污泥膨胀床反应器相关的标准规范、技术资料和工程实例进行了广泛的调研,编制了《规范编制大纲》和《规范开题报告》。2009年1月12日在环保部召开了《污水厌氧生物处理工程技术规范-生物流化床(EGSB)》开题论证会,会议建议将规范名称改为《污水厌氧生物处理工程技术规范——厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)》。于2010年8月完成了《污水厌氧生物处理工程技术规范——厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)》初稿和编制说明的编写工作,考虑到工程技术规范的科学性和严谨性,应业内有关专家建议更名为《厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》,于2011年3月向环保部提交了《厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》征求意见稿和《厌氧颗粒污
泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》(征求意见稿)编制说明。 4 国内外相关标准研究 4.1国内外相关标准研究
我国厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器水处理技术目前还没有十分系统的相关标准和规范。目前,《三废处理工程技术手册》、《废水处理工程技术手册》、《废水生物处理新技术》等对厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器的构造、原理、设计及启动等内容做了相关要求。 4.2 EGSB反应器的特点
EGSB反应器作为一种改进型的UASB反应器,虽然在结构形式、污泥形态等方面与UASB反应器非常相似,但其工作运行方式与UASB截然不同,较高的上升流速使颗粒污泥床处于膨胀状态,不仅能使进水与颗粒污泥充分接触,提高传质效率,而且有利于基质和代谢产物在颗粒污泥内外的扩散、传送,保证了反应器在较高的容积负荷条件下正常运行。与UASB反应器相比,EGSB反应器具有以下特点:
a)EGSB反应器能在高负荷下取得高处理效率,在处理CODCr浓度低于1000mg/L的废水时仍能有很高的负荷和去除率;
b)EGSB反应器内能维持很高的上升流速。UASB反应器中最大上升速度不宜超过0.5m/h,而EGSB反应器可高达3m/h~7m/h。可采用较大的高径比(3~8),细高型的反应器构造可有效减少占地面积;
c)EGSB反应器对布水系统要求较为宽松,但对三相分离器要求更为严格。高水力负荷使得反应器内搅拌强度加大,在保证颗粒污泥与废水充分接触的同时,有效地解决了UASB常见的短流、死角和堵塞问题。但高水力负荷和生物气浮力搅拌的共同作用使污泥易流失。因此三相分离器的设计成为EGSB反应器高效稳定运行的关键;
d)EGSB反应器采用处理水回流技术,对于常温和低负荷有机废水,回流可增加反应器的水力负荷,保证处理效果。对于超高浓度或含有毒物质的废水,回流可以稀释进入反应器内的基质浓度和有毒物质浓度,降低其对微生物的抑制和毒害,这是EGSB区别于UASB反应器最为突出的特点之一。
EGSB反应器与UASB反应器的显著不同可归纳于表1。
表1 EGSB反应器与UASB反应器的主要区别
项目 适用范围
①适合处理常温低浓度废水
②对难降解有机物、大分子脂肪酸类化合物、高含盐量、高悬浮物固体的废水有相当好的适应性
结构方面
①高径比大、占地面积小
②布水系统要求较宽松,污泥床处于膨胀状态,不易产生沟流和死角 ③三相分离器工作状态稳定
特点
操作方面 ①启动时间短,CODCr有机负荷高 ②上升流速高,固液混合状态好
③设有出水回流系统,更适合于处理含有悬浮性固体和毒物质的废水 ④以颗粒污泥接种,污泥活性高、沉降性能好、颗粒强度高
5 同类工程现状调研
EGSB反应器可以应用于各种类型、各种浓度的废水处理,如制酒废水、制糖废水、造纸废水、饮料加工废水、食品加工废水、农产品加工废水、屠宰废水等。除此以外,EGSB反应器对硫酸盐废水、有毒性废水、难降解废水也有很好的效果。 5.1山东保龄宝生物科技有限公司废水处理工程
山东保龄宝生物科技有限公司主要生产菊粉、高果糖浆、低聚糖、氨基酸、赤藓糖醇、异麦芽糖醇等系列产品,年生产规模近15万吨。公司新增玉米淀粉及淀粉糖项目,需配套相应的污水处理设施。废水的水质特点为有机污染物含量高;具有较高的BOD5与CODCr比值,可生化性好;含有丰富的碳水化合物及氮磷等营养物质;pH值呈酸性。
本废水处理工程的设计进出水水质见表2,废水经处理后达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的“一级”标准(98年后新扩改),处理工艺流程见图1。该工程处理水量5000m/d,总投资1096.45万元,处理运行费用1.26元/吨水。
表2 山东保龄宝生物科技有限公司废水处理工程设计进出水水质
CODCr BOD5 SS
pH
(mg/L) (mg/L) (mg/L) 10000 100
6000 20
2000 70
5~9 6~9
总氮
(mg/L) 145 15
3
项目 进水水质 出水水质
鼓风机
图例:污水管路
气管路
污泥管路
图1 山东保龄宝生物科技有限公司废水处理工艺流程
5.2云南燃二化工有限公司柠檬酸废水处理改造工程
云南燃二化工有限公司(原国营云南燃料二厂)是国家定点生产索类爆破器材,同时生产玻璃输液瓶、柠檬酸、柠檬酸钠、衣康酸等产品的国家大二型企业。
柠檬酸由淀粉或糖质原料经发酵精制而成。本废水的水质特点为CODCr、BOD5浓度较高,可生化性好;pH值较低,污水呈酸性;温度较高;SS沉降性能好。
本废水处理工程的设计进出水水质见表3,废水经处理后达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的“二级”标准(98年后新扩改),处理工艺流程见图2。该工程处理水量1200m/d,总投资435.30万元,处理运行费用0.68元/吨水。
表3 云南燃二化工有限公司柠檬酸废水处理改造工程设计进出水水质
CODCr BOD5 SS
pH
(mg/L) (mg/L) (mg/L)
10000 150
6000 30
2000 150
5~9 6~9
3
项目 进水水质 出水水质
总氮
(mg/L) 145
pH调节、温度
污水管路
气管路
污泥管路
图2 云南燃二化工有限公司柠檬酸废水处理改造工程工艺流程
5.3华润雪花啤酒(宁波)股份有限公司废水处理工程
华润雪花啤酒(宁波)股份有限公司是雪花啤酒旗下的新建企业,企业与污水处理设施同步建设。废水的水质特点为废水量较大,悬浮物含量较高,可生化性较好,季节性生产,水量变化较大。
本废水处理工程的设计进出水水质见表4,处理工艺流程见图3。该工程处理水量7000m/d,总投资1012.10万元,处理运行费用0.74元/吨水。
表4 华润雪花啤酒(宁波)股份有限公司污水处理工程设计进出水水质 CODCr
项目
(mg/L)
进水水质 出水水质
3500 500
(mg/L) 1500 300
(mg/L)1000 400
(mg/L)
80 35
(mg/L)145 —
(mg/L)
20 8
5.0~12.0 6.0~9.0
BOD5
SS
NH3-N
总氮
磷酸盐
pH
(℃) 10~45 — 水温
3
污水管路
气管路
污泥管路
图3 华润雪花啤酒(宁波)股份有限公司污水处理工艺流程
5.4山东天力生物科技有限公司废水处理工程
该工程废水的水质特点为污染物浓度较高,可生化性好,水质变化大,pH值波动较大。 本废水处理工程的设计进出水水质见表5,废水经处理后应达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的“二级”标准(98年后新扩改),处理工艺流程见图4。该工程处理水量3000m/d,总投资485.90万元,处理运行费用1.16 元/吨水。
表5 山东天力生物科技有限公司废水处理工程设计进出水水质
项目 进水水质 出水水质
CODCr
(mg/L) 4500 150
BOD5
(mg/L) 2500 30
SS (mg/L) 1000 150
总氮 (mg/L)
25
pH 2.5~10.5 6~9
3
鼓风机
达标排放
图例:
污水管路
气管路
污泥管路沼气利用
图4 山东天力生物科技有限公司废水处理工艺流程
6 主要技术内容及说明
本规范正文部分共分十一章,包括规范的适用范围、规范性引用文件、术语和定义、总体要求、水量和水质、工艺设计、检测和控制、辅助工程、劳动安全与职业卫生、施工与验收、运行与维护。 6.1 EGSB反应器的适用性
厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器主要适用于酒精、制糖、啤酒、淀粉加工、皮革、罐头、饮料、牛奶与乳制品、蔬菜加工、豆制品、肉类加工、造纸、制药、石油精炼及石油化工、屠宰等各种工业废水处理工程。
内循环厌氧反应器和厌氧流化床反应器的设计、运行等可参考本标准。 本标准为推荐性规范。 6.2 水量和水质
对于工业废水处理,大多数企业都是根据市场的需求决定产量,废水波动性较大,因此应根据实际调查和测定的水量水质进行设计。
现有企业的新建和改扩建废水处理工程,要根据实际生产中水质水量的排放规律来确定工程设计水量、水质和变化系数;新建企业的废水处理工程,应根据企业的生产工艺、产品产量及环保部门批复的环境影响评价报告,并参考同类产品生产企业废水处理的相关数据确定。由于企业所处地域、水资源条件等外界因素不同,废水水量会有较大变化,EGSB反应器应按最高日平均时污水量设计,EGSB反应器前、后的水泵、管道等输水设施应按最高日最高时污水量设计。设计出水应根据出水排放地点的不同,满足相应的排放标准。
工业园区合建的处理设施的设计水质水量,要考虑所需处理的企业废水的排放规律以及整体规划与中近期规划等因素,来确定分期工程的设计水量、水质。 6.3 预处理的选择 6.3.1 格栅
废水中可能含有纤维、纸张、塑料制品等大小不一的固体杂质,为防止机械设备以及管道磨损或堵塞,保证后续处理构筑物和设备的正常运行,应设置格栅进行预处理。格栅设计可参照GB50014第6.3节的规定。 6.3.2 沉砂池
某些工业废水,如以薯干为原料的酿酒废水和禽类加工废水、畜禽粪便废水等,常含有砂砾等无机颗粒,为有效防止无机固体在反应器内积累,应设置沉砂池进行预处理。考虑到水中溶解氧的存在对产甲烷菌有毒害作用,一般不宜采用曝气沉砂池作为厌氧预处理装置。沉砂池设计应符合GB50014第6.4节的规定。 6.3.3 沉淀池
某些工业废水,如造纸废水和淀粉加工废水中含有大量悬浮物,为防止有机性悬浮物流入厌氧反应器,造成有机物负荷的增加,同时为有效防止无机固体在反应器内积累,应设置初沉池进行预处理,初沉池设计应符合GB50014第6.5节的规定。 6.3.4 调节池
企业废水一般均间歇排放,水质水量波动较大,而厌氧反应对水质、水量较大的冲击负荷比较敏感,所以设置调节池以稳定水质水量,保证系统的处理负荷在平稳的范围内波动。调节池容量应根据废水流量变化曲线确定;没有流量变化曲线时,调节池的容量应满足生产排水周期中水质水量均化的要求,停留时间宜为6h~12h;如为间歇运行,调节池容量宜按一至二个周期设置。
调节池除均质和均量的作用外,一般还可考虑兼具混合、加药和中和等功能。考虑到废水可能会出现沉淀现象,同时也为了更好的均化混合水质,要求调节池设置搅拌设施;根据颗粒化和pH值调节的要求,当废水碱度和营养盐(N、P)等需要补充时,可采用计量泵自动投加酸、碱和营养盐药剂,并通过机械搅拌进行中和。 6.3.5 pH值调节及加药装置
pH值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一。通常对pH敏感的甲烷菌适宜生长的pH值范围为6.5~7.8,这也是厌氧处理通常所需控制的pH值范围。这一范围是指反应器内反应区的pH值。为了保持厌氧反应器中pH值稳定在适宜的范围内,在实际运行中,主要是通过向进水中加入碱性或酸性物质。经常投加的碱性物质主要有Na2CO3、NaHCO3、NaOH等,酸性物质主要有盐酸等。石灰是一种成本较低的碱性物质,但因为难以去除沉淀的碳酸钙,使得碳酸钙逐渐占据反应器的有效容积,对反应器的正常运行存在潜在危害,因此石灰是一种容易带来问题的碱度来源,应该核实利弊后再行采用。
药剂要有一定的储存量和相应的储存设备,在投加现场要设药剂溶解、调配和定量投加设备,根据pH值调节情况,必要时设二次调节。
6.3.6 加热保温
EGSB反应器可在常温、中温、高温范围内运行。常温厌氧的温度宜保持在20℃~25℃,中温厌氧宜保持在30℃~35℃,高温厌氧宜保持在50℃~55℃,如不能满足设计温度要求应设置加热装置。
提供给厌氧反应器的热量包括使新投入的物料加热到设计温度所耗的热量和补给反应器的热耗等。
加热方式分池外加热和池内加热两类。池外加热是指将废水在池外进行加热,有加热池和循环加热两种方法;加热池是将废水在加热池内首先加热到所需要的温度,再进入反应器;循环加热是将反应器内废水抽出,加热至要求的温度后再打回反应器内。池内加热是热量直接通入反应器内,通常采用热水盘管的方式对废水进行加热。在很多厌氧反应系统中,上述加热方式经常组合采用。
6.3.7 有毒有害物质控制
工业废水中常含有毒化合物,而厌氧处理中甲烷菌对毒性物质往往比发酵菌更为敏感,因此毒性物质的存在及其浓度是影响厌氧处理的重要因素。
废水中最常见的抑制性物质为氨氮、硫化物、重金属、氰化物、酚类等物质。
废水中氨氮浓度高于3000mg/L时,不论pH值如何,铵离子都有很大的毒性,厌氧反应器将无法运转。进水氨氮浓度最好控制在2000mg/L以内,可通过稀释废水、去除氨氮源和调节碳氮比等方式实现。
当废水中含有高浓度的硫酸盐时,会对厌氧反应产生不利的影响,主要表现在以下两个方面:一是由于硫酸盐还原菌和产甲烷菌都可以利用乙酸和H2产生基质竞争性抑制作用;二是硫酸盐还原的最终产物—硫化物对产甲烷菌和其它厌氧菌直接产生毒害作用。一般厌氧反应器中硫酸盐离子的浓度宜小于1000mg/L。在厌氧处理体系中硫化物处理可分为物理-化学法和生物法两类。物理-化学法主要包括直接气提吹脱、化学沉淀和氧化法等。
重金属常能使厌氧消化过程失效,表现为产气量降低和挥发酸的累积,其原因是细菌的代谢酶受到破坏而失活,是一种非竞争抑制。氰化物对厌氧消化的抑制作用决定于其浓度和接触时间。一些化学物质的抑制浓度见表6。 表6 重金属和盐抑制50%产甲烷作用的临界值
盐
Mg2+
Ca2+
K+
Na+
50%抑制浓度(mg/L) 1930 4700 6100 7600 重金属 Cr3+ Cr4+ Cu2+ Ni2+ Zn2+ 50%抑制浓度(mg/L) >224 ≈30 15 200 ≈90 底物 乙酸 乙酸 乙酸 乙酸 乙酸
Pb2+ Cd2+ ≈300 80 乙酸 乙酸
有机毒物的种类不同,对处理过程的抑制形式及抑制浓度也不尽相同,但有机毒物主要对产甲烷过程有影响。表7列出了几种有机毒物抑制50%产甲烷作用的临界值。
表7 几种有毒物抑制50%产甲烷作用的临界值
临界浓度
有机物名称
苯酚
对苯酚
邻苯酚
吡啶
苯胺
1—苯酚 50%抑制乙酸产甲烷 1500~3000 750~2500 2000~4000 5000~11000 5000~7000 100~700 50%抑制丙酸产甲烷 1500~3000 750~2500 2000~4000 5000~8000 5000~6000 600~700
6.4 EGSB反应器系统
6.4.1 反应器容积
(1)反应器的容积
EGSB反应器的有效容积是指沉淀区和反应区的总容积,目前EGSB反应器有效容积可采用公式(1)计算,即:V=
式中:
V——反应器有效容积,m;
Q——EGSB反应器设计流量,m/d;
; NV——容积负荷,kgCODCr/(m·d)
SO——进水有机物浓度,kgCODCr/m;
反应器容积取决于其容积负荷的大小与进液浓度,而反应器采用的负荷值与废水的性质、浓度,以及反应器的运行温度有关。对某种特定废水,EGSB反应器的负荷一般应通过实验确定,也可参考同类型的废水处理资料。表8为国内外实际工程EGSB反应器的设计负荷,可作为设计参考。 表8 国内外实际工程EGSB反应器的设计负荷统计表
国内外
序号 废水类型
平均
1
2
3
4 化工 啤酒厂 甜菜糖等 土豆加工 12.0 10.0 20.0 14 负荷kgCODCr/(m3·d) 最高 25.8 30.2 22.8 17.1 最低 5.3 16.6 18.7 9.3 统计 厂家数 14 5 3 3 3333Q⋅So…………………………………………………………(1) Nv
5
6
7
8
9 酵母业、玉米加工 柠檬酸、蔬菜加工 食品加工 制药厂 淀粉和乙醇、调味品 23.9 18.5 14.2 16.2 15.1 29.0 25.1 18.9 22.5 20.0 14.6 12.0 10.0 12.0 9.0 3 2 7 8 8
3反应器的单体最大容积宜小于1500m,因为容积过大,在运行、管理、配水及启动等方
面都存在困难。
(2)反应器池体
EGSB反应器单体池容不宜过大,且鉴于采用的高径比较大,故EGSB厌氧反应器一般采用圆柱形结构。圆形反应器具有结构稳定的优点,建造费用比具有相同面积的矩形反应器至少要低12%。
(3)反应器的高度
EGSB反应器通过设计较大的高径比(3~8之间),同时采用出水循环,来提高反应器内的液体上升流速,使颗粒污泥床层充分膨胀,这样就可以保证污泥与污水的充分混合,减少反应器内的死角。EGSB反应器的有效水深一般宜在16m~24m之间。
(4)反应器内废水的上升流速
反应器上升流速与高度之间的关系表达式如下:
ν=QH…………………………………………(2) =AHRT
式中:
ν——反应器上升流速,m;
Q——EGSB反应器设计流量,m/h;
A——反应器表面积,m;
H——反应器高度,m;
HRT——反应器停留时间,h。
EGSB和UASB反应器主要的差异是EGSB反应器通过采用出水回流和较大的高径比形成了相当较高的上升流速(3m/h~7m/h之间)。较高的上升流速可以使反应器中污泥与废水得以充分的接触,并引起颗粒污泥床的膨胀。
(5)反应器的建筑材料
不锈钢、碳钢等是EGSB反应器最为常见的结构材料形式。EGSB反应器最严重的腐蚀出现在反应器上部,主要是气、液交界面处。此处硫化氢可能造成直接腐蚀,同时硫化氢被空气氧化为硫酸或硫酸盐,这使得局部pH值下降造成间接腐蚀。硫化氢或者酸造成的腐蚀属于化学腐蚀,更严重的是在气液接触面处还存在电化学腐蚀。由于厌氧环境下的氧化-还原电位为-300mV,而在气液交界面处的氧化-还原电位为100mV,这就在气液交界面处构成了微电233
池,形成电化学腐蚀。无论普通钢材或一般不锈钢在此处都会被腐蚀,因此EGSB反应器必须进行防腐处理。
钢制EGSB反应器常用的保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、玻璃丝棉、泡沫混凝土、膨胀珍珠岩等,当保温不能满足工艺运行要求时,宜采用伴热保温模式。
6.4.2 反应器组成
EGSB反应器主要由布水装置、三相分离器、出水收集装置、循环装置及排泥装置组成。
6.4.3 布水装置
进水分配系统的主要作用是将进水均匀地分配到整个反应器的底部,并产生一个均匀的上升流速。与UASB反应器相比,EGSB反应器由于高径比大,其所需要的配水面积会较小,同时采用了出水循环,其配水孔口的流速大,更容易保证配水均匀。因此EGSB反应器对布水装置的要求较UASB反应器宽松。目前EGSB反应器经常采用一管多孔式布水方式。
反应器的承托层采用的材质应具有良好的机械强度和化学稳定性,一般选用卵石作为承托层材料。用作承托层的卵石直径宜为8mm~16mm,卵石层高度200mm~300mm。
6.4.4 三相分离器
三相分离器是EGSB反应器最关键的构件,其主要作用是将出水、沼气、污泥三相进行有效分离,使污泥在反应器内有效持留。与UASB反应器相比,EGSB反应器内的上升流速要大得多,高水力负荷和气体搅拌作用,容易发生污泥流失。因此,EGSB反应器对三相分离器的要求更严格,三相分离器的设计也成为EGSB反应器高效稳定运行的关键。
三相分离器同时具有收集从下部反应室产生的沼气、沉淀分离器上部的悬浮物、污泥回流三个功能。上述功能均要求三相分离器的设计应能避免沼气气泡上升到沉淀区,如其上升到表面将引起出水混浊,沉淀效率降低,沼气损失等后果。
EGSB反应器可采用单层三相分离器,也可采用双层三相分离器。设置双层三相分离器时,下层三相分离器设置在反应器中部,上层三相分离器设置在反应器上部。两层三相分离器将整个反应区分为上、下两个区域,下部为高负荷区域,上部为精处理区域。废水通过厌氧反应器下部的颗粒污泥层时,大部分的有机物被降解,同时产生大量的沼气;经过下三相分离器的废水继续进入上部的精处理区,废水中的剩余有机物可被上部的厌氧颗粒污泥进一步降解,产生的沼气由上层三相分离器分离收集。
因设置双层三相分离器,使得反应器上部的污泥负荷较低,水力停留时间相对较长,水力流态接近于推流状态,因此废水在此得到有效处理并避免了污泥的流失,废水中的可生物
因此上部精处降解有机物几乎得到完全的去除。由于大量的CODCr已在反应器下部予以去除,
理区的产气量很小,不足以产生很大的流体湍动,使污泥能很好地保留在反应器内,保证了出水水质。
6.4.5 出水收集装置
出水装置应设置在EGSB反应器的顶部,尽可能保证均匀地收集处理后的废水。大部分厌
氧反应器的出水堰与传统沉淀池的出水装置相同,即在水平汇水槽内一定距离间隔设三角堰。为保证出水均匀,大部分的EGSB反应器采用多槽式出水方式,每个槽两侧设有三角堰,设计时应考虑三角堰高度的可调性,堰上水头不小于25mm。
当处理废水中含有蛋白质、脂肪或大量悬浮固体时,出水一般也夹带有大量悬浮固体或漂浮污泥,为了减少出水悬浮固体量,在出水槽前设置挡板,这样可减少出水中悬浮固体数量,有利于提高出水水质。但是设有出水挡板容易形成污渣层,此时可采用浮沫撇除装置,如刮渣机等,因此是否设挡板需根据处理废水的实际情况确定。
6.3.6循环装置
出水循环是EGSB反应器不同于UASB反应器之处,其主要目的是提高反应器内的液体上升流速,使颗粒污泥床层充分膨胀,污水与微生物之间充分接触,加强传质效果,还可以避免反应器内死角和短流的产生。由于反应器上升流速较高,在运行过程中会有大量的厌氧颗粒污泥流失,因此在反应器的出水和回流线路之间装置了一个细格筛,可有效利用回流的方式进行污泥回收。
EGSB反应器通过出水回流,使其具有抗冲击负荷的能力,使进水中的毒性物质浓度被稀释至对微生物不再具有毒害作用,同时可改善废水与污泥的混合。所以EGSB反应器可处理含有毒性物质的高浓度有机废水。对含有高浓度脂肪或类脂的废水,通过出水循环可改善混合效果。初次启动时,出水循环使进水CODCr浓度稀释至5g/L以下,这对启动和颗粒污泥的形成是极有利的。
EGSB反应器的循环系统有出水外回流和气提式内回流(如气提式内循环反应器)两种方式。EGSB反应器的出水外回流系统是由水泵加压实现,须消耗一部分动力;回流比一般控制在100%~300%之间。外回流进入点宜设置在进水管道上,与原水一起在反应器内进行布水;出水回流可采用低扬程管道泵直接加压回流。
气提式内回流系统(如气提式内循环反应器)以自身产生的沼气作为提升动力,实现混合液的内循环。气提式内循环反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成,每个厌氧反应室的顶部各设一个气-固-液三相分离器,如同两个UASB反应器的上下重叠串联。
在EGSB反应器的顶部设有气液分离器,被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统,泥水混合物则沿着回流管返回到下端的混合区,与反应器内的污泥和进水充分混合,实现了混合液的内部循环。
气提式内循环反应器的特点主要体现在以下几个方面:
a)气提式内循环反应器是基于UASB反应器内污泥已颗粒化为基础构造的新型厌氧反应器,在构造上采用了两级三相分离器,通过结构形式划分为下部的高负荷区和上部的低负荷区,两个区域内的有机负荷和水力负荷都不相同,保证了颗粒污泥的有效滞留;
b)较高的上升流速及回流促进了污水和污泥的充分接触,为保持污泥活性创造了条件; c)内回流不必另设水泵实现强制循环,其回流量根据下层三相分离器的产气量(进水
CODCr浓度)确定,具有自调节性,可节省能耗;
d)通过反应器内空间的分级,形成了底部较高的CODCr容积负荷及较高的产气率。根据气体提升原理,利用沼气膨胀作功实现了内部循环;
e)由于实行两级分离,使上部处理区液体和沼气的上升速度大大降低,为污泥颗粒沉降创造了良好环境,为解决高CODCr容积负荷下污泥流失这一限制高效厌氧反应器发展的关键技术问题奠定了基础。
6.4.7 排泥装置
厌氧反应器内保持足够的污泥量,是保证反应器高效运行的基础。但经过较长时间的运行,污泥量过度时,会因污泥沉淀使有效容积缩小而降低处理效率,甚至会因堵塞而影响正常运行,或使出水中夹带大量污泥,影响出水水质,因此必须定期对厌氧反应器进行适量的排泥。EGSB反应器一般采用重力方式排泥。
反应器的排泥频率根据污泥浓度分布曲线确定。即在反应器不同高度设置若干(5个~6个)取样管,取反应器内的污泥样品,以获得污泥浓度沿深度的分布曲线,通过计算反应器的存泥总量,以确定是否需要排泥。排泥点宜设在污泥区中上部和底部两点。一般在污泥床的底层宜形成浓污泥,浓污泥由于颗粒和小砂粒积累等原因活性变低,因此建议从反应器的底部排泥,这样可以避免或减少在反应器内积累砂砾;中上部排泥点宜保持在距出水堰口0.5m~1.5m的位置,这样既可保证水力运行的畅通,又可使悬浮污泥有沉降的空间。
6.5 颗粒污泥
颗粒污泥是EGSB反应器获得高处理效果的原因所在。一方面,颗粒污泥具有良好的沉降性能,可以防止污泥随出水流失;另一方面,颗粒污泥可使反应器内最大限度地滞留高活性污泥,因此反应器在较高的有机负荷和水力负荷条件下仍能有效地去除废水中的有机物。
一个运行良好的厌氧反应器里的颗粒污泥,应具有沉速大、机械强度高、活性高等特点。颗粒污泥沉速大,可经受较高的进水上升流速,对反应器保持生物量是十分重要的。根据沉降速率可将颗粒污泥分为3类:第一类,沉降性能不好,其沉降速度小于20m/h;第二类,沉降性能满意,沉降速度为20m/h~50m/h;第三类,沉降性能良好, 沉降速度为50m/h~100m/h。为了避免反应器内生物量的损失,形成的颗粒污泥必须十分稳定,因此反应器内具有较高机械强度的颗粒污泥是十分必要的。颗粒污泥的比甲烷活性越高,转化和去除废水中有机组分的能力就越强。
EGSB反应器内沉降性能良好的颗粒污泥的物理特征:
a)形状:具有相对规则的球形或椭球形的外观,表面边界清晰;
b)颜色:以黑色或深浅不同的黑灰色居多;
c)直径:0.5mm~3mm;
d)密度:1.03kg/m~1.08×10kg/m;
e)沉降速度:20m/h~100m/h;
333
f)机械强度:高于0.3×10Pa;
g)EGSB污泥活性变化很大,一般为0.7kgCODCr/kgVSS·d~1.9kgCODCr/kgVSS·d。
EGSB反应器可以看作是流化床反应器的一种改良,区别在于EGSB反应器不使用任何惰性填料作为厌氧菌的载体,同时EGSB反应器的上流速度小于流化床反应器,颗粒污泥并未达到流态化的状态,仅是不同程度的膨胀而已。
6.6 剩余污泥
EGSB反应器应设置污泥储存装置,经过静置排水后作为接种污泥,也可和好氧池剩余污泥合并后一同脱水处理。污泥处理和处置要求参照GB50014中第7章的规定,经处理后的污泥应符合CJ 3025 的规定。
6.7 沼气系统
沼气系统设施应划出独立区域设计,实行封闭管理。符合NY/T1220.1和NY/T1220.2的有关规定。
(1)沼气的成分与产量
厌氧消化过程中产生的一种混合气体,习惯上称为沼气。沼气的成分比较复杂,其中最主要的成分是CH4和CO2,其中甲烷约占55%~70%,二氧化碳约占28%~43%左右,还含有少量的其他气体,如H2、H2S、CO、N2、O2以及除甲烷外的其他碳氢化合物。
实际运行中,由于有机物的种类不同,每去除1.0kgCODCr的沼气产量是不同的,一般为0.45Nm~0.50Nm。
(2)沼气净化
a)沼气脱水
沼气在利用和排放前均需进行脱水和脱硫处理。沼气中的水分采用重力法脱除,根据NY/T1220.2之5.2.3的规定,沼气气液分离器空塔流速宜为0.21m/s~0.23m/s。据NY/T1220.2之5.2.6的规定,沼气气液分离器内宜装入填料,填料可选用不锈钢丝网、紫铜丝、聚乙烯丝网、聚四氟丝网或陶瓷拉西环。
b)沼气脱硫
沼气中的H2S是一种腐蚀性气体,体积含量一般为0.005%~0.01%。湿态时的腐蚀性要比干态时大得多。另外,沼气燃烧时,H2S会转化为腐蚀性很强的亚硫酸气雾,污染环境和腐蚀设备。为了防止H2S的危害,通常需要对沼气进行脱硫处理。脱除沼气中硫化氢可采用物化脱硫和生物脱硫,物化脱硫装置有干法脱硫和湿法脱硫两种。
1) 干法脱硫
如预留面积有限,采用干式脱硫装置。一般采用常压氧化铁法脱硫,选用经过氧化处理的铸铁屑做脱硫剂,疏松剂一般为木屑,放在脱硫箱中,气体以0.4m/min~0.6m/min的速度通过。当沼气中硫化氢含量较低时,气速可适当提高,接触时间一般为2min~3min。吸附塔最少应设两组,以便交换使用;设计温度为25℃~35℃,脱硫装置应有保温措施。脱硫装置
335
前应有凝结水疏水器。脱硫剂一般需三个月更换一次。
2) 湿法脱硫
一般当沼气中硫化氢含量较高,且气量较大时,适于采用湿式脱硫方法,同时还可去除部分二氧化碳,提高沼气中甲烷的含量。湿式脱硫装置由吸收塔和再生塔两部份组成。2%~3%的碳酸钠溶液由吸收塔塔顶向下喷淋,沼气由下而上逆流接触,脱除硫化氢。碳酸钠溶液吸收硫化氢后,经再生塔,通过催化剂作用使其再生,可以反复使用。
3) 生物脱硫
为从废水中除去硫化物,现在普遍使用物理—化学处理方法。化学氧化法和化学沉淀法都要外加氧化剂和沉淀剂,需消耗大量能量,增加了化学药品及后处理的费用,这是此类方法的最大不足。
生物法脱硫是一种比较理想的处理方法。硫化物的氧化可以在好氧、厌氧或兼氧条件下
+ S 完成。生物脱硫是利用无色细菌将硫化物氧化成单质硫。在反应器中发生如下反应:H2O
+ 1/2O2 = S + 2OH,反应形成单质硫,包含少量杂质,回收硫可以用在硫酸工业。采用生物脱硫应先脱硫再脱水。生物脱硫工艺与传统脱硫工艺相比,具有下列特点:
a)替代传统的化学技术(氧化),操作简单;
b)化学药剂消耗量小;
c)在废气处理的同时又实现了硫的回收;
d)硫化氢的去除率可以达到99.99%以上,其中单质硫的回收率也可达到95%~98%; e)适用范围广,H2S处理浓度可从100ppm到100%(体积),同时适用于大规模的废气处理设施。
(3)沼气储存
为平衡产气量和用气量,必须设置储气柜进行调节。储气柜可以采用低压湿式储气柜、低压干式储气柜和高压储气罐进行储气。储气柜体积应按最大调节容量确定,民用沼气按平均日产气量的50%~60%设计。对于锅炉和发电项目,可以按日产量的10%设计。
储气柜有多种形式,目前常用的是浮罩式储气柜。浮罩式储气柜有低压柜和中压柜两种,
后者维持的沼气压前者维持的沼气压力为0.98kPa~2.94kPa(相当于100mmH2O~300mmH2O),
。低压储气柜在国内应用最广,其由力为3.92kPa~5.88kPa(相当于400mmH2O~600mmH2O)
水封池和浮罩组成。水封池是一个由钢、钢筋混凝土或其他材料制造的圆筒形池子,建于地面或地下,池内装满水。浮罩是一个用钢板或其他材料制作的有顶盖的圆筒,筒壁插入水池内。当有沼气进入时,浮罩上浮;而当沼气排出时,浮罩下降。输、配气管路所需的静压,由浮动罩的质量和面积决定。中压储气柜一般多用于大型污水处理厂,其沼气可不经加压泵,直接供沼气风机、小型燃气锅炉、食堂炉灶等使用。详细内容可参见NY/T1220.2之6沼气储存部分。
储气柜与周围建构筑物应有一定的安全防火距离。
-2-
a)湿式储气柜之间的防火间距,应等于或大于相邻较大柜的半径;
b)干式储气柜之间的防火间距,应大于相邻较大柜直径的2/3;
c)湿式储气柜与其它建筑(构)筑物的防火间距应不小于表9中的规定;
d)对容积小于20m的储气柜与站内厂房的防火间距不限。
表9 湿式储气柜与建筑物的防火间距 储气柜总容积/m3
名称
≤1000
明火或散发火花的地点、民用建筑、
甲类物品库房、易燃材料堆场
其它建筑耐火等级 一二 级
三 级
四 级 25 12 15 20 1001~10000 30 15 20 25 3
(4)沼气利用方式
沼气的利用基本上依照其产气能力,通常情况下1m沼气的热值约为20MJ/m~25MJ/m。333
沼气可发电1.5kW•h~2.0kW•h,目前国内100KW以上的发电机组已较为成熟,因此建议日产气量在1200m~1600m的UASB反应器即可装配100KW的发电机组进行发电利用,产气量低于1200m的可用于炊事、采暖或作为厌氧换热的热源。
构成沼气发电系统的主要设备有沼气发动机、发电机和热回收装置。沼气经脱硫器由贮气罐供给燃气发动机,从而驱动与沼气内燃机相连的发电机而产生电力。沼气发动机排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收后,可作为沼气发生器的加温热源等。
沼气发动机要求沼气在进气前必须进行脱水、脱硫、脱二氧化碳及卤化物,否则会对发动机造成腐蚀作用。在我国,目前有全部使用沼气的单燃料沼气发动机及部分使用沼气的双燃料沼气-柴油发动机,表10为两种发动机的性能比较。
表10 两种沼气发动机的性能比较
项目
点火方式 单燃料式发动机 电点火方式
将“空气-沼气”的混合物在气缸内压缩,用
原理 火花塞使其燃烧,通过活塞的往复运动得到
动力
1、不需要辅助燃料油及其供给设备
2、燃料为一个系统,在控制方面比可烧两种
优点 燃料的发动机简单
3、维修较可烧两种燃料的发动机简单
4、发动机价格较低 1、用液体燃料或气体燃料都可工作 2、对沼气的产量和甲烷浓度的变化能够适应3、耐腐蚀性好 双燃料式发动机 压缩点火方式 将“空气燃料气体”的混合物在汽缸内压缩,用点火燃料使其燃烧,通过活塞的往复运动达到动力,是复合燃料发动机 333
1、用气体燃料工作时也需要液体辅助燃料
2、需要液体燃料供给设备
缺点 工作受到供给的沼气数量和质量的影响
3、控制机构稍复杂
4、价格较单燃料式发动机稍高
发电机是将发动机的输出转变为电力,而发电机有同步发电机和感应发电机两种。由于同步发电机能够自己发出电力作为励磁电源,因此,它可以单独工作。
沼气发电装置废热回收方法可参考图5。
发动机输出— 发电机输出—电力—提供场内负荷 加热 废热锅炉—蒸汽—厌氧反应器装置 发电机废热 —热水—厌氧反应器装置加热 废气吸收式热水器—空调—提供场内冷、暖气 — 热水热交换器—热水—厌氧反应器装置加热
图5 沼气发电装置废热回收方法
沼气发电的特点:
a)由于沼气中CO2的存在,它既能减缓火焰传播速度,又能在发动机高温高压的工作条件下,起到抑制“爆燃”倾向的作用。这是沼气较甲烷具有更好抗爆特性的原因,因此,可在高压缩比下平稳工作,同时使发动机获得较大功率;
b)用于发电的沼气,其组分中甲烷含量应大于60%,硫化氢含量应小于0.05%,供气压力不低于6Kpa。
沼气利用工程应设燃烧器。当突发紧急状况或发电设备出现故障时,沼气必须通过燃烧器直接燃烧掉,防止沼气向空气中排放,污染大气。燃烧器应安装在安全地区,并应在其前安装阀门和阻火器。燃烧器是一种安全装置,可自动点火和自动灭火。
6.8 检测与控制
为提高厌氧反应器的运行可靠性,必须设置各种类型的计量设备。对EGSB反应器实行监控的目的主要有两个:一是了解进出水的情况,以便观测出水是否满足工艺设计条件;二是为了控制各工艺单元运行,判断工艺运行是否正常,以便及时调整运行工况。
一般检测系统主要由在线监测、现场监测和实验室检测等组成。为保证设施正常运行,及时发现异常现象,应按照污水处理系统运行操作规程规定的检测项目、检测频率和取样点
、生化需氧量(BOD5)、悬浮物(SS)等进行操作和管理。监测项目一般包括化学需氧量(CODCr)
及反应器内pH值、温度、挥发性脂肪酸(VFA)、碱度、污泥浓度和沼气组分等。
6.9 施工与验收
本章节根据国家有关的法律法规和EGSB反应器的特殊性,制定了施工与验收的管理规
定。
6.10 运行与维护 6.10.1反应器启动 6.10.1.1 启动时间
EGSB反应器启动周期短,明显优于UASB反应器。其原因在于EGSB反应器内较高的上升流速能够强化传质过程,使颗粒污泥重新产生分级,粒径大的颗粒污泥沉于反应器底部,性能差的污泥逐渐被淘汰。反应器内的颗粒污泥可以在常温条件下保存很长时间而不损失其活性,因此停止运行后的再次启动可以迅速完成。 6.10.1.2 接种污泥
EGSB反应器应采用颗粒污泥进行启动。接种污泥的数量和活性是影响反应器成功启动的重要因素。为减少启动初期反应器内细小污泥的流失,可对种泥在接种前进行必要的淘洗,去除絮状及细小污泥,提高污泥的沉降性能,提高出水水质。
启动时间的长短很大程度上取决一般颗粒污泥接种量控制在10kgVSS/m~20kgVSS/m。
于颗粒污泥的来源,即颗粒污泥在原反应器中的培养条件以及原来处理的废水种类。新启动的反应器应尽量选择与处理废水种类相似的种泥,废水种类与性质越接近,驯化所需时间则越少,可大大缩短启动时间。启动中可能遇到的问题及解决方案可参考表11。
表11 EGSB反应器启动过程中可能遇到的问题及解决方案一览表
问题
原因
解决
a)提高进水中微量或营养元素浓度 b)减少预酸化的程度 c)增加反应器负荷
3
3
1.污泥生长不a)微量或营养元素限制 充分
b)进水预酸化程度太高 c)污泥负荷太低
d)颗粒污泥流失(见4,5)
e)颗粒污泥解体(见6),悬浮污泥冲出
2.甲烷菌能力a)反应器内没有足够的污泥 不足(超负荷)
b)甲烷活性不足(见3)
3.甲烷菌活性a)微量或营养元素缺乏 小
b)酸化菌大量生长
c)污泥床累积大量有机悬浮物 d)工艺温度太低
e)进水含毒性物质或抑制活性的物质(见6)
4.颗粒流失
a)提高污泥量降低负荷。采用外部接种,促进污泥生长(见1),减少污泥流失(见3-6) b)减少污泥负荷,增加污泥活性(见3) a)增加营养或微量元素
b)增加污水的预酸化程度,减少负荷 c)降低进水中悬浮物浓度 d)增加温度
a)增加对颗粒的驱动力,减小颗粒的尺寸。 低进水浓度下易形成大而中空的颗粒污泥
b)由于颗粒形成分层结构,产酸菌在颗粒污泥外b)用更稳定工艺条件,增加污水的预酸化程度 大量覆盖使产气聚集在颗粒内
5.污泥流失,形a)由于进液中的悬浮产酸菌的作用,颗粒污泥结a)去除进水悬浮物质,减少预酸化程度 成膨胀污泥和聚成团
蓬松的颗粒污b)大量悬浮或酸化菌附着颗粒表面 泥
c)形成蓬松颗粒污泥,附着酸化菌生长迅速
b)增加预酸化程度,增加混合强度。 c)增加预酸化程度,降低污泥负荷。 a)启动策略(增加污泥负荷)选择接种物 b)采用更加稳定的工艺条件
6.颗粒污泥的a)“延迟”启动问题 解体
b)突然变化负荷率和/或进水浓度
c)突然增加预酸化程度,使酸化菌呈“饥饿”状c)采用更稳定的预酸化条件(启动选择其他接种污态
d)(周期性的)暴露在毒性物质的条件下 e)机械搅拌力太强
f)由于不充足的选择压形成絮状污泥
泥)
d)去除毒物或解毒,长驯化期,较大水力缓冲 e)防止太强的机械搅拌力,降低水流的剪切力 f)稳定工艺条件,增加选择压(出水回流)
6.10.1.3 启动方式
EGSB反应器的初次启动宜采用低进水浓度、高有机负荷的方式。具体按以下三个步骤进行:
a)低进水浓度、高进水流量和回流量;
b)低进水流量和回流量、然后逐步提高进水浓度; c)快速提高进水浓度和进水流量。
EGSB反应器的二次启动从一开始就应保持在较高的有机负荷下运行,而且在启动过程中采用快速提高负荷的方式。 6.10.1.4 启动过程
启动过程中应注意以下几点:
,上升流速应小于0.5m/h; a)EGSB反应器的启动负荷应小于2kgCODCr/(m·d)
b)应逐步升温(以每日升温2℃为宜)使EGSB反应器达到设计的运行温度;
c)当出水CODCr去除率达到80%以上,或出水有机酸浓度低于200mg/L~300mg/L后,可逐步提高进水容积负荷;负荷的提高幅度一般在设计负荷的20%~30%为宜,直至达到设计负荷和设计去除率。 6.10.1.5 环境因素
a)常温厌氧的温度宜保持在20℃~25℃,中温厌氧宜保持在30℃~35℃,高温厌氧宜保持在50℃~55℃;
b)EGSB反应器内pH值宜保持在6.5~7.8之间; c)适宜的营养,保持CODCr:N:P=100~500:5:1;
d)厌氧反应池中碱度(以CaCO3计)宜高于2000mg/L,挥发性脂肪酸(VFA)宜控制在2000mg/L以内,氧化还原电位(ORP)应在+100mV~-400mV之间;
e)N、P、S等营养物质和微量元素应当满足微生物生长的需要。 6.10.2 运行控制
3
启动后厌氧反应器系统的运行,应控制好各项工艺参数,保持厌氧系统的平衡性。EGSB反应器正常运行控制的工艺条件如下:
a)严禁进水有机负荷过高或过低、温度骤升或骤降等情况的发生; b)符合6.10.1.5的规定;
c)厌氧反应器污泥层应维持在出水口下0.5m~1.5m,污泥过多时,应进行排泥; d)采用热交换器加热时,应每日测量热交换器进、出口的水温。 EGSB反应器运行过程中经常发生的异常现象及解决方案可参考表12。 6.10.3停产控制
工业废水处理项目因工厂停产检修或因季节性生产等原因,厌氧反应器可能会有停运情况发生。这种停运对厌氧消化系统的保持并无重大的影响,因为在不进水运行的条件下,厌氧颗粒污泥的活性可以保持一年或更长时间。
在停运期间,应采取相应的防冻措施。停运后的再启动,一般只需将系统的温度增高,再按原来运行中的平均负荷率进水运行,在短时间内就能够达到停运前的效能水平。
表12 EGSB反应器运行时发生异常现象的原因及解决方案
问题
1.产气量下降
原因
解决
a)接种污泥浓度过低,甲烷菌的底物不a)提高接种污泥浓度 足
b)减少排泥量
b)污泥排量过大,破坏了甲烷菌和营养 的平衡
c)减少投配量,检查加温设备,保持反
c)反应器温度降低,可能是投配污泥过应器消化温度 多或加热设备发生故障 d)反应器的容积太小
e)有机酸累积,碱度不足
f)进水条件变化
2.上清液水质恶化
a)排泥量不够 b)固体负荷过大 c)进水条件变化
d)检查沉砂池的沉砂效果,并及时排除浮渣与沉砂
e)减少投配量,继续加热,观察池内碱度变化,如不能改善,应增加碱度,如投加NaHCO3等
如pH、温度、负荷等参数 a)增加排泥量 b)减少固体负荷
如pH、温度、负荷等参数
3.沼气的气泡异常
a)减少或停止排泥
b)破碎浮渣层
c)可暂时减少或停止投加污泥
a 连续喷出像啤酒开盖后出现的气a)排泥量过大或有机物负荷过高 泡,这是消化状态严重恶化的征兆
b 大量气泡剧烈喷出,但产气量正常 b)浮渣层过厚 c 不起泡
c)污泥投加过量
7 标准实施的环境效益与经济技术分析
本标准作为环境管理技术标准体系中的一个规范性文件,配合环境保护政策、法律、法规、环境标准的实施,可用来指导政府部门的环境管理,使环保法规与社会、经济发展相协调。
标准实施后,不但可大幅度削减各行业工业废水排放的污染物对水体的污染,改善区域生态环境,解决环境污染问题,而且厌氧工程产生的沼气可转化成电能和热能,提供一种清洁能源。环境效益和经济效益都是十分显著的。 8 标准实施建议
在国家现行建设项目环境保护条例和相关环境监督管理法律法规中,对环境保护设施的建设与正确使用均提出了要求。本标准属于环境污染治理工艺方法规范,是国家环境标准体系之环境工程技术规范的一个组成部分,与环境污染治理工程技术规范并用,将为环境保护设施的建设、运行以及环境监督管理的标准化提供技术支撑。
建议各级环境保护行政主管部门及相关监督管理部门,在环境影响评价、建设项目环境保护管理、排污许可证管理和日常环境监督管理等项工作中积极采用本规范,以加强对环境保护设施的监管。
附件三:
《厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》
征求意见稿 编制说明
《厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》编制组
二〇一一年三月
目 次
1 任务来源.................................................................................................................................................1 2 标准制订必要性.....................................................................................................................................1 3 主要工作过程.........................................................................................................................................1 4 国内外相关标准研究.............................................................................................................................2 5 同类工程现状调研.................................................................................................................................3 6 主要技术内容及说明.............................................................................................................................7 7 标准实施的环境效益与经济技术分析...............................................................................................22 8 标准实施建议.......................................................................................................................................22
1 任务来源
2008年,原国家环境保护总局下达了“关于开展2008年国家环境保护标准制修订项目工作的通知(环办函[2008]44号)”,其中提出了制定《污水厌氧生物处理工程技术规范-生物流化床(EGSB)》(项目编号1453.13号)行业标准的任务。中国环境保护产业协会承担该标准的编制工作。参编单位有清华大学、北京市环境保护科学研究院、山东十方环保能源有限公司。
2 标准制订必要性
厌氧处理法作为一种节能的高浓度有机废水处理技术,成为世界各国争相研究的热门技术。迄今为止,大部分的厌氧反应器如厌氧接触反应器、升流式厌氧污泥床等,一般只适用于中高浓度有机废水,而对低浓度和复杂的有机废水的处理效果相对较差。为解决这一问题,20世纪90年代荷兰农业大学的Lettinga教授开发了第三代高效厌氧反应器---厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器。
很多管理部门、设计部门、技术研究单位,在从事厌氧颗粒污泥膨胀床污水处理工程的设计及运行管理工作中已积累了一些实践经验,但是目前国内尚缺乏可操作性的技术规范用以指导厌氧颗粒污泥膨胀床污水处理设施的建设与运行。据调查发现,由于长期以来缺乏规范指导,无论在工程建设还是设施运行管理方面都存在一些问题,影响了污水处理设施效能的充分发挥。因此,总结国内外厌氧颗粒污泥膨胀床的技术发展与应用经验,编制厌氧颗粒污泥膨胀床技术规范,对正确应用和科学管理采用厌氧颗粒污泥膨胀床的污水处理厂(站)具有积极意义。使基于厌氧颗粒污泥膨胀床的污水处理设施从建设到运行全过程能够有一个技术规范进行控制,对于保证厌氧颗粒污泥膨胀床处理工程的建设质量和稳定运行,以及保证环境保护主管部门的有序监管都具有重要的意义。另外,本规范的编写也是废水处理工艺方法标准体系建设的重要内容。 3 主要工作过程
2008年12月8日成立课题编制组。本标准的编制工作从国内外相关标准和文献资料调研开始,重点对厌氧颗粒污泥膨胀床反应器相关的标准规范、技术资料和工程实例进行了广泛的调研,编制了《规范编制大纲》和《规范开题报告》。2009年1月12日在环保部召开了《污水厌氧生物处理工程技术规范-生物流化床(EGSB)》开题论证会,会议建议将规范名称改为《污水厌氧生物处理工程技术规范——厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)》。于2010年8月完成了《污水厌氧生物处理工程技术规范——厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)》初稿和编制说明的编写工作,考虑到工程技术规范的科学性和严谨性,应业内有关专家建议更名为《厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》,于2011年3月向环保部提交了《厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》征求意见稿和《厌氧颗粒污
泥膨胀床(EGSB)反应器污水处理工程技术规范》(征求意见稿)编制说明。 4 国内外相关标准研究 4.1国内外相关标准研究
我国厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器水处理技术目前还没有十分系统的相关标准和规范。目前,《三废处理工程技术手册》、《废水处理工程技术手册》、《废水生物处理新技术》等对厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器的构造、原理、设计及启动等内容做了相关要求。 4.2 EGSB反应器的特点
EGSB反应器作为一种改进型的UASB反应器,虽然在结构形式、污泥形态等方面与UASB反应器非常相似,但其工作运行方式与UASB截然不同,较高的上升流速使颗粒污泥床处于膨胀状态,不仅能使进水与颗粒污泥充分接触,提高传质效率,而且有利于基质和代谢产物在颗粒污泥内外的扩散、传送,保证了反应器在较高的容积负荷条件下正常运行。与UASB反应器相比,EGSB反应器具有以下特点:
a)EGSB反应器能在高负荷下取得高处理效率,在处理CODCr浓度低于1000mg/L的废水时仍能有很高的负荷和去除率;
b)EGSB反应器内能维持很高的上升流速。UASB反应器中最大上升速度不宜超过0.5m/h,而EGSB反应器可高达3m/h~7m/h。可采用较大的高径比(3~8),细高型的反应器构造可有效减少占地面积;
c)EGSB反应器对布水系统要求较为宽松,但对三相分离器要求更为严格。高水力负荷使得反应器内搅拌强度加大,在保证颗粒污泥与废水充分接触的同时,有效地解决了UASB常见的短流、死角和堵塞问题。但高水力负荷和生物气浮力搅拌的共同作用使污泥易流失。因此三相分离器的设计成为EGSB反应器高效稳定运行的关键;
d)EGSB反应器采用处理水回流技术,对于常温和低负荷有机废水,回流可增加反应器的水力负荷,保证处理效果。对于超高浓度或含有毒物质的废水,回流可以稀释进入反应器内的基质浓度和有毒物质浓度,降低其对微生物的抑制和毒害,这是EGSB区别于UASB反应器最为突出的特点之一。
EGSB反应器与UASB反应器的显著不同可归纳于表1。
表1 EGSB反应器与UASB反应器的主要区别
项目 适用范围
①适合处理常温低浓度废水
②对难降解有机物、大分子脂肪酸类化合物、高含盐量、高悬浮物固体的废水有相当好的适应性
结构方面
①高径比大、占地面积小
②布水系统要求较宽松,污泥床处于膨胀状态,不易产生沟流和死角 ③三相分离器工作状态稳定
特点
操作方面 ①启动时间短,CODCr有机负荷高 ②上升流速高,固液混合状态好
③设有出水回流系统,更适合于处理含有悬浮性固体和毒物质的废水 ④以颗粒污泥接种,污泥活性高、沉降性能好、颗粒强度高
5 同类工程现状调研
EGSB反应器可以应用于各种类型、各种浓度的废水处理,如制酒废水、制糖废水、造纸废水、饮料加工废水、食品加工废水、农产品加工废水、屠宰废水等。除此以外,EGSB反应器对硫酸盐废水、有毒性废水、难降解废水也有很好的效果。 5.1山东保龄宝生物科技有限公司废水处理工程
山东保龄宝生物科技有限公司主要生产菊粉、高果糖浆、低聚糖、氨基酸、赤藓糖醇、异麦芽糖醇等系列产品,年生产规模近15万吨。公司新增玉米淀粉及淀粉糖项目,需配套相应的污水处理设施。废水的水质特点为有机污染物含量高;具有较高的BOD5与CODCr比值,可生化性好;含有丰富的碳水化合物及氮磷等营养物质;pH值呈酸性。
本废水处理工程的设计进出水水质见表2,废水经处理后达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的“一级”标准(98年后新扩改),处理工艺流程见图1。该工程处理水量5000m/d,总投资1096.45万元,处理运行费用1.26元/吨水。
表2 山东保龄宝生物科技有限公司废水处理工程设计进出水水质
CODCr BOD5 SS
pH
(mg/L) (mg/L) (mg/L) 10000 100
6000 20
2000 70
5~9 6~9
总氮
(mg/L) 145 15
3
项目 进水水质 出水水质
鼓风机
图例:污水管路
气管路
污泥管路
图1 山东保龄宝生物科技有限公司废水处理工艺流程
5.2云南燃二化工有限公司柠檬酸废水处理改造工程
云南燃二化工有限公司(原国营云南燃料二厂)是国家定点生产索类爆破器材,同时生产玻璃输液瓶、柠檬酸、柠檬酸钠、衣康酸等产品的国家大二型企业。
柠檬酸由淀粉或糖质原料经发酵精制而成。本废水的水质特点为CODCr、BOD5浓度较高,可生化性好;pH值较低,污水呈酸性;温度较高;SS沉降性能好。
本废水处理工程的设计进出水水质见表3,废水经处理后达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的“二级”标准(98年后新扩改),处理工艺流程见图2。该工程处理水量1200m/d,总投资435.30万元,处理运行费用0.68元/吨水。
表3 云南燃二化工有限公司柠檬酸废水处理改造工程设计进出水水质
CODCr BOD5 SS
pH
(mg/L) (mg/L) (mg/L)
10000 150
6000 30
2000 150
5~9 6~9
3
项目 进水水质 出水水质
总氮
(mg/L) 145
pH调节、温度
污水管路
气管路
污泥管路
图2 云南燃二化工有限公司柠檬酸废水处理改造工程工艺流程
5.3华润雪花啤酒(宁波)股份有限公司废水处理工程
华润雪花啤酒(宁波)股份有限公司是雪花啤酒旗下的新建企业,企业与污水处理设施同步建设。废水的水质特点为废水量较大,悬浮物含量较高,可生化性较好,季节性生产,水量变化较大。
本废水处理工程的设计进出水水质见表4,处理工艺流程见图3。该工程处理水量7000m/d,总投资1012.10万元,处理运行费用0.74元/吨水。
表4 华润雪花啤酒(宁波)股份有限公司污水处理工程设计进出水水质 CODCr
项目
(mg/L)
进水水质 出水水质
3500 500
(mg/L) 1500 300
(mg/L)1000 400
(mg/L)
80 35
(mg/L)145 —
(mg/L)
20 8
5.0~12.0 6.0~9.0
BOD5
SS
NH3-N
总氮
磷酸盐
pH
(℃) 10~45 — 水温
3
污水管路
气管路
污泥管路
图3 华润雪花啤酒(宁波)股份有限公司污水处理工艺流程
5.4山东天力生物科技有限公司废水处理工程
该工程废水的水质特点为污染物浓度较高,可生化性好,水质变化大,pH值波动较大。 本废水处理工程的设计进出水水质见表5,废水经处理后应达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的“二级”标准(98年后新扩改),处理工艺流程见图4。该工程处理水量3000m/d,总投资485.90万元,处理运行费用1.16 元/吨水。
表5 山东天力生物科技有限公司废水处理工程设计进出水水质
项目 进水水质 出水水质
CODCr
(mg/L) 4500 150
BOD5
(mg/L) 2500 30
SS (mg/L) 1000 150
总氮 (mg/L)
25
pH 2.5~10.5 6~9
3
鼓风机
达标排放
图例:
污水管路
气管路
污泥管路沼气利用
图4 山东天力生物科技有限公司废水处理工艺流程
6 主要技术内容及说明
本规范正文部分共分十一章,包括规范的适用范围、规范性引用文件、术语和定义、总体要求、水量和水质、工艺设计、检测和控制、辅助工程、劳动安全与职业卫生、施工与验收、运行与维护。 6.1 EGSB反应器的适用性
厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器主要适用于酒精、制糖、啤酒、淀粉加工、皮革、罐头、饮料、牛奶与乳制品、蔬菜加工、豆制品、肉类加工、造纸、制药、石油精炼及石油化工、屠宰等各种工业废水处理工程。
内循环厌氧反应器和厌氧流化床反应器的设计、运行等可参考本标准。 本标准为推荐性规范。 6.2 水量和水质
对于工业废水处理,大多数企业都是根据市场的需求决定产量,废水波动性较大,因此应根据实际调查和测定的水量水质进行设计。
现有企业的新建和改扩建废水处理工程,要根据实际生产中水质水量的排放规律来确定工程设计水量、水质和变化系数;新建企业的废水处理工程,应根据企业的生产工艺、产品产量及环保部门批复的环境影响评价报告,并参考同类产品生产企业废水处理的相关数据确定。由于企业所处地域、水资源条件等外界因素不同,废水水量会有较大变化,EGSB反应器应按最高日平均时污水量设计,EGSB反应器前、后的水泵、管道等输水设施应按最高日最高时污水量设计。设计出水应根据出水排放地点的不同,满足相应的排放标准。
工业园区合建的处理设施的设计水质水量,要考虑所需处理的企业废水的排放规律以及整体规划与中近期规划等因素,来确定分期工程的设计水量、水质。 6.3 预处理的选择 6.3.1 格栅
废水中可能含有纤维、纸张、塑料制品等大小不一的固体杂质,为防止机械设备以及管道磨损或堵塞,保证后续处理构筑物和设备的正常运行,应设置格栅进行预处理。格栅设计可参照GB50014第6.3节的规定。 6.3.2 沉砂池
某些工业废水,如以薯干为原料的酿酒废水和禽类加工废水、畜禽粪便废水等,常含有砂砾等无机颗粒,为有效防止无机固体在反应器内积累,应设置沉砂池进行预处理。考虑到水中溶解氧的存在对产甲烷菌有毒害作用,一般不宜采用曝气沉砂池作为厌氧预处理装置。沉砂池设计应符合GB50014第6.4节的规定。 6.3.3 沉淀池
某些工业废水,如造纸废水和淀粉加工废水中含有大量悬浮物,为防止有机性悬浮物流入厌氧反应器,造成有机物负荷的增加,同时为有效防止无机固体在反应器内积累,应设置初沉池进行预处理,初沉池设计应符合GB50014第6.5节的规定。 6.3.4 调节池
企业废水一般均间歇排放,水质水量波动较大,而厌氧反应对水质、水量较大的冲击负荷比较敏感,所以设置调节池以稳定水质水量,保证系统的处理负荷在平稳的范围内波动。调节池容量应根据废水流量变化曲线确定;没有流量变化曲线时,调节池的容量应满足生产排水周期中水质水量均化的要求,停留时间宜为6h~12h;如为间歇运行,调节池容量宜按一至二个周期设置。
调节池除均质和均量的作用外,一般还可考虑兼具混合、加药和中和等功能。考虑到废水可能会出现沉淀现象,同时也为了更好的均化混合水质,要求调节池设置搅拌设施;根据颗粒化和pH值调节的要求,当废水碱度和营养盐(N、P)等需要补充时,可采用计量泵自动投加酸、碱和营养盐药剂,并通过机械搅拌进行中和。 6.3.5 pH值调节及加药装置
pH值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一。通常对pH敏感的甲烷菌适宜生长的pH值范围为6.5~7.8,这也是厌氧处理通常所需控制的pH值范围。这一范围是指反应器内反应区的pH值。为了保持厌氧反应器中pH值稳定在适宜的范围内,在实际运行中,主要是通过向进水中加入碱性或酸性物质。经常投加的碱性物质主要有Na2CO3、NaHCO3、NaOH等,酸性物质主要有盐酸等。石灰是一种成本较低的碱性物质,但因为难以去除沉淀的碳酸钙,使得碳酸钙逐渐占据反应器的有效容积,对反应器的正常运行存在潜在危害,因此石灰是一种容易带来问题的碱度来源,应该核实利弊后再行采用。
药剂要有一定的储存量和相应的储存设备,在投加现场要设药剂溶解、调配和定量投加设备,根据pH值调节情况,必要时设二次调节。
6.3.6 加热保温
EGSB反应器可在常温、中温、高温范围内运行。常温厌氧的温度宜保持在20℃~25℃,中温厌氧宜保持在30℃~35℃,高温厌氧宜保持在50℃~55℃,如不能满足设计温度要求应设置加热装置。
提供给厌氧反应器的热量包括使新投入的物料加热到设计温度所耗的热量和补给反应器的热耗等。
加热方式分池外加热和池内加热两类。池外加热是指将废水在池外进行加热,有加热池和循环加热两种方法;加热池是将废水在加热池内首先加热到所需要的温度,再进入反应器;循环加热是将反应器内废水抽出,加热至要求的温度后再打回反应器内。池内加热是热量直接通入反应器内,通常采用热水盘管的方式对废水进行加热。在很多厌氧反应系统中,上述加热方式经常组合采用。
6.3.7 有毒有害物质控制
工业废水中常含有毒化合物,而厌氧处理中甲烷菌对毒性物质往往比发酵菌更为敏感,因此毒性物质的存在及其浓度是影响厌氧处理的重要因素。
废水中最常见的抑制性物质为氨氮、硫化物、重金属、氰化物、酚类等物质。
废水中氨氮浓度高于3000mg/L时,不论pH值如何,铵离子都有很大的毒性,厌氧反应器将无法运转。进水氨氮浓度最好控制在2000mg/L以内,可通过稀释废水、去除氨氮源和调节碳氮比等方式实现。
当废水中含有高浓度的硫酸盐时,会对厌氧反应产生不利的影响,主要表现在以下两个方面:一是由于硫酸盐还原菌和产甲烷菌都可以利用乙酸和H2产生基质竞争性抑制作用;二是硫酸盐还原的最终产物—硫化物对产甲烷菌和其它厌氧菌直接产生毒害作用。一般厌氧反应器中硫酸盐离子的浓度宜小于1000mg/L。在厌氧处理体系中硫化物处理可分为物理-化学法和生物法两类。物理-化学法主要包括直接气提吹脱、化学沉淀和氧化法等。
重金属常能使厌氧消化过程失效,表现为产气量降低和挥发酸的累积,其原因是细菌的代谢酶受到破坏而失活,是一种非竞争抑制。氰化物对厌氧消化的抑制作用决定于其浓度和接触时间。一些化学物质的抑制浓度见表6。 表6 重金属和盐抑制50%产甲烷作用的临界值
盐
Mg2+
Ca2+
K+
Na+
50%抑制浓度(mg/L) 1930 4700 6100 7600 重金属 Cr3+ Cr4+ Cu2+ Ni2+ Zn2+ 50%抑制浓度(mg/L) >224 ≈30 15 200 ≈90 底物 乙酸 乙酸 乙酸 乙酸 乙酸
Pb2+ Cd2+ ≈300 80 乙酸 乙酸
有机毒物的种类不同,对处理过程的抑制形式及抑制浓度也不尽相同,但有机毒物主要对产甲烷过程有影响。表7列出了几种有机毒物抑制50%产甲烷作用的临界值。
表7 几种有毒物抑制50%产甲烷作用的临界值
临界浓度
有机物名称
苯酚
对苯酚
邻苯酚
吡啶
苯胺
1—苯酚 50%抑制乙酸产甲烷 1500~3000 750~2500 2000~4000 5000~11000 5000~7000 100~700 50%抑制丙酸产甲烷 1500~3000 750~2500 2000~4000 5000~8000 5000~6000 600~700
6.4 EGSB反应器系统
6.4.1 反应器容积
(1)反应器的容积
EGSB反应器的有效容积是指沉淀区和反应区的总容积,目前EGSB反应器有效容积可采用公式(1)计算,即:V=
式中:
V——反应器有效容积,m;
Q——EGSB反应器设计流量,m/d;
; NV——容积负荷,kgCODCr/(m·d)
SO——进水有机物浓度,kgCODCr/m;
反应器容积取决于其容积负荷的大小与进液浓度,而反应器采用的负荷值与废水的性质、浓度,以及反应器的运行温度有关。对某种特定废水,EGSB反应器的负荷一般应通过实验确定,也可参考同类型的废水处理资料。表8为国内外实际工程EGSB反应器的设计负荷,可作为设计参考。 表8 国内外实际工程EGSB反应器的设计负荷统计表
国内外
序号 废水类型
平均
1
2
3
4 化工 啤酒厂 甜菜糖等 土豆加工 12.0 10.0 20.0 14 负荷kgCODCr/(m3·d) 最高 25.8 30.2 22.8 17.1 最低 5.3 16.6 18.7 9.3 统计 厂家数 14 5 3 3 3333Q⋅So…………………………………………………………(1) Nv
5
6
7
8
9 酵母业、玉米加工 柠檬酸、蔬菜加工 食品加工 制药厂 淀粉和乙醇、调味品 23.9 18.5 14.2 16.2 15.1 29.0 25.1 18.9 22.5 20.0 14.6 12.0 10.0 12.0 9.0 3 2 7 8 8
3反应器的单体最大容积宜小于1500m,因为容积过大,在运行、管理、配水及启动等方
面都存在困难。
(2)反应器池体
EGSB反应器单体池容不宜过大,且鉴于采用的高径比较大,故EGSB厌氧反应器一般采用圆柱形结构。圆形反应器具有结构稳定的优点,建造费用比具有相同面积的矩形反应器至少要低12%。
(3)反应器的高度
EGSB反应器通过设计较大的高径比(3~8之间),同时采用出水循环,来提高反应器内的液体上升流速,使颗粒污泥床层充分膨胀,这样就可以保证污泥与污水的充分混合,减少反应器内的死角。EGSB反应器的有效水深一般宜在16m~24m之间。
(4)反应器内废水的上升流速
反应器上升流速与高度之间的关系表达式如下:
ν=QH…………………………………………(2) =AHRT
式中:
ν——反应器上升流速,m;
Q——EGSB反应器设计流量,m/h;
A——反应器表面积,m;
H——反应器高度,m;
HRT——反应器停留时间,h。
EGSB和UASB反应器主要的差异是EGSB反应器通过采用出水回流和较大的高径比形成了相当较高的上升流速(3m/h~7m/h之间)。较高的上升流速可以使反应器中污泥与废水得以充分的接触,并引起颗粒污泥床的膨胀。
(5)反应器的建筑材料
不锈钢、碳钢等是EGSB反应器最为常见的结构材料形式。EGSB反应器最严重的腐蚀出现在反应器上部,主要是气、液交界面处。此处硫化氢可能造成直接腐蚀,同时硫化氢被空气氧化为硫酸或硫酸盐,这使得局部pH值下降造成间接腐蚀。硫化氢或者酸造成的腐蚀属于化学腐蚀,更严重的是在气液接触面处还存在电化学腐蚀。由于厌氧环境下的氧化-还原电位为-300mV,而在气液交界面处的氧化-还原电位为100mV,这就在气液交界面处构成了微电233
池,形成电化学腐蚀。无论普通钢材或一般不锈钢在此处都会被腐蚀,因此EGSB反应器必须进行防腐处理。
钢制EGSB反应器常用的保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、玻璃丝棉、泡沫混凝土、膨胀珍珠岩等,当保温不能满足工艺运行要求时,宜采用伴热保温模式。
6.4.2 反应器组成
EGSB反应器主要由布水装置、三相分离器、出水收集装置、循环装置及排泥装置组成。
6.4.3 布水装置
进水分配系统的主要作用是将进水均匀地分配到整个反应器的底部,并产生一个均匀的上升流速。与UASB反应器相比,EGSB反应器由于高径比大,其所需要的配水面积会较小,同时采用了出水循环,其配水孔口的流速大,更容易保证配水均匀。因此EGSB反应器对布水装置的要求较UASB反应器宽松。目前EGSB反应器经常采用一管多孔式布水方式。
反应器的承托层采用的材质应具有良好的机械强度和化学稳定性,一般选用卵石作为承托层材料。用作承托层的卵石直径宜为8mm~16mm,卵石层高度200mm~300mm。
6.4.4 三相分离器
三相分离器是EGSB反应器最关键的构件,其主要作用是将出水、沼气、污泥三相进行有效分离,使污泥在反应器内有效持留。与UASB反应器相比,EGSB反应器内的上升流速要大得多,高水力负荷和气体搅拌作用,容易发生污泥流失。因此,EGSB反应器对三相分离器的要求更严格,三相分离器的设计也成为EGSB反应器高效稳定运行的关键。
三相分离器同时具有收集从下部反应室产生的沼气、沉淀分离器上部的悬浮物、污泥回流三个功能。上述功能均要求三相分离器的设计应能避免沼气气泡上升到沉淀区,如其上升到表面将引起出水混浊,沉淀效率降低,沼气损失等后果。
EGSB反应器可采用单层三相分离器,也可采用双层三相分离器。设置双层三相分离器时,下层三相分离器设置在反应器中部,上层三相分离器设置在反应器上部。两层三相分离器将整个反应区分为上、下两个区域,下部为高负荷区域,上部为精处理区域。废水通过厌氧反应器下部的颗粒污泥层时,大部分的有机物被降解,同时产生大量的沼气;经过下三相分离器的废水继续进入上部的精处理区,废水中的剩余有机物可被上部的厌氧颗粒污泥进一步降解,产生的沼气由上层三相分离器分离收集。
因设置双层三相分离器,使得反应器上部的污泥负荷较低,水力停留时间相对较长,水力流态接近于推流状态,因此废水在此得到有效处理并避免了污泥的流失,废水中的可生物
因此上部精处降解有机物几乎得到完全的去除。由于大量的CODCr已在反应器下部予以去除,
理区的产气量很小,不足以产生很大的流体湍动,使污泥能很好地保留在反应器内,保证了出水水质。
6.4.5 出水收集装置
出水装置应设置在EGSB反应器的顶部,尽可能保证均匀地收集处理后的废水。大部分厌
氧反应器的出水堰与传统沉淀池的出水装置相同,即在水平汇水槽内一定距离间隔设三角堰。为保证出水均匀,大部分的EGSB反应器采用多槽式出水方式,每个槽两侧设有三角堰,设计时应考虑三角堰高度的可调性,堰上水头不小于25mm。
当处理废水中含有蛋白质、脂肪或大量悬浮固体时,出水一般也夹带有大量悬浮固体或漂浮污泥,为了减少出水悬浮固体量,在出水槽前设置挡板,这样可减少出水中悬浮固体数量,有利于提高出水水质。但是设有出水挡板容易形成污渣层,此时可采用浮沫撇除装置,如刮渣机等,因此是否设挡板需根据处理废水的实际情况确定。
6.3.6循环装置
出水循环是EGSB反应器不同于UASB反应器之处,其主要目的是提高反应器内的液体上升流速,使颗粒污泥床层充分膨胀,污水与微生物之间充分接触,加强传质效果,还可以避免反应器内死角和短流的产生。由于反应器上升流速较高,在运行过程中会有大量的厌氧颗粒污泥流失,因此在反应器的出水和回流线路之间装置了一个细格筛,可有效利用回流的方式进行污泥回收。
EGSB反应器通过出水回流,使其具有抗冲击负荷的能力,使进水中的毒性物质浓度被稀释至对微生物不再具有毒害作用,同时可改善废水与污泥的混合。所以EGSB反应器可处理含有毒性物质的高浓度有机废水。对含有高浓度脂肪或类脂的废水,通过出水循环可改善混合效果。初次启动时,出水循环使进水CODCr浓度稀释至5g/L以下,这对启动和颗粒污泥的形成是极有利的。
EGSB反应器的循环系统有出水外回流和气提式内回流(如气提式内循环反应器)两种方式。EGSB反应器的出水外回流系统是由水泵加压实现,须消耗一部分动力;回流比一般控制在100%~300%之间。外回流进入点宜设置在进水管道上,与原水一起在反应器内进行布水;出水回流可采用低扬程管道泵直接加压回流。
气提式内回流系统(如气提式内循环反应器)以自身产生的沼气作为提升动力,实现混合液的内循环。气提式内循环反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成,每个厌氧反应室的顶部各设一个气-固-液三相分离器,如同两个UASB反应器的上下重叠串联。
在EGSB反应器的顶部设有气液分离器,被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统,泥水混合物则沿着回流管返回到下端的混合区,与反应器内的污泥和进水充分混合,实现了混合液的内部循环。
气提式内循环反应器的特点主要体现在以下几个方面:
a)气提式内循环反应器是基于UASB反应器内污泥已颗粒化为基础构造的新型厌氧反应器,在构造上采用了两级三相分离器,通过结构形式划分为下部的高负荷区和上部的低负荷区,两个区域内的有机负荷和水力负荷都不相同,保证了颗粒污泥的有效滞留;
b)较高的上升流速及回流促进了污水和污泥的充分接触,为保持污泥活性创造了条件; c)内回流不必另设水泵实现强制循环,其回流量根据下层三相分离器的产气量(进水
CODCr浓度)确定,具有自调节性,可节省能耗;
d)通过反应器内空间的分级,形成了底部较高的CODCr容积负荷及较高的产气率。根据气体提升原理,利用沼气膨胀作功实现了内部循环;
e)由于实行两级分离,使上部处理区液体和沼气的上升速度大大降低,为污泥颗粒沉降创造了良好环境,为解决高CODCr容积负荷下污泥流失这一限制高效厌氧反应器发展的关键技术问题奠定了基础。
6.4.7 排泥装置
厌氧反应器内保持足够的污泥量,是保证反应器高效运行的基础。但经过较长时间的运行,污泥量过度时,会因污泥沉淀使有效容积缩小而降低处理效率,甚至会因堵塞而影响正常运行,或使出水中夹带大量污泥,影响出水水质,因此必须定期对厌氧反应器进行适量的排泥。EGSB反应器一般采用重力方式排泥。
反应器的排泥频率根据污泥浓度分布曲线确定。即在反应器不同高度设置若干(5个~6个)取样管,取反应器内的污泥样品,以获得污泥浓度沿深度的分布曲线,通过计算反应器的存泥总量,以确定是否需要排泥。排泥点宜设在污泥区中上部和底部两点。一般在污泥床的底层宜形成浓污泥,浓污泥由于颗粒和小砂粒积累等原因活性变低,因此建议从反应器的底部排泥,这样可以避免或减少在反应器内积累砂砾;中上部排泥点宜保持在距出水堰口0.5m~1.5m的位置,这样既可保证水力运行的畅通,又可使悬浮污泥有沉降的空间。
6.5 颗粒污泥
颗粒污泥是EGSB反应器获得高处理效果的原因所在。一方面,颗粒污泥具有良好的沉降性能,可以防止污泥随出水流失;另一方面,颗粒污泥可使反应器内最大限度地滞留高活性污泥,因此反应器在较高的有机负荷和水力负荷条件下仍能有效地去除废水中的有机物。
一个运行良好的厌氧反应器里的颗粒污泥,应具有沉速大、机械强度高、活性高等特点。颗粒污泥沉速大,可经受较高的进水上升流速,对反应器保持生物量是十分重要的。根据沉降速率可将颗粒污泥分为3类:第一类,沉降性能不好,其沉降速度小于20m/h;第二类,沉降性能满意,沉降速度为20m/h~50m/h;第三类,沉降性能良好, 沉降速度为50m/h~100m/h。为了避免反应器内生物量的损失,形成的颗粒污泥必须十分稳定,因此反应器内具有较高机械强度的颗粒污泥是十分必要的。颗粒污泥的比甲烷活性越高,转化和去除废水中有机组分的能力就越强。
EGSB反应器内沉降性能良好的颗粒污泥的物理特征:
a)形状:具有相对规则的球形或椭球形的外观,表面边界清晰;
b)颜色:以黑色或深浅不同的黑灰色居多;
c)直径:0.5mm~3mm;
d)密度:1.03kg/m~1.08×10kg/m;
e)沉降速度:20m/h~100m/h;
333
f)机械强度:高于0.3×10Pa;
g)EGSB污泥活性变化很大,一般为0.7kgCODCr/kgVSS·d~1.9kgCODCr/kgVSS·d。
EGSB反应器可以看作是流化床反应器的一种改良,区别在于EGSB反应器不使用任何惰性填料作为厌氧菌的载体,同时EGSB反应器的上流速度小于流化床反应器,颗粒污泥并未达到流态化的状态,仅是不同程度的膨胀而已。
6.6 剩余污泥
EGSB反应器应设置污泥储存装置,经过静置排水后作为接种污泥,也可和好氧池剩余污泥合并后一同脱水处理。污泥处理和处置要求参照GB50014中第7章的规定,经处理后的污泥应符合CJ 3025 的规定。
6.7 沼气系统
沼气系统设施应划出独立区域设计,实行封闭管理。符合NY/T1220.1和NY/T1220.2的有关规定。
(1)沼气的成分与产量
厌氧消化过程中产生的一种混合气体,习惯上称为沼气。沼气的成分比较复杂,其中最主要的成分是CH4和CO2,其中甲烷约占55%~70%,二氧化碳约占28%~43%左右,还含有少量的其他气体,如H2、H2S、CO、N2、O2以及除甲烷外的其他碳氢化合物。
实际运行中,由于有机物的种类不同,每去除1.0kgCODCr的沼气产量是不同的,一般为0.45Nm~0.50Nm。
(2)沼气净化
a)沼气脱水
沼气在利用和排放前均需进行脱水和脱硫处理。沼气中的水分采用重力法脱除,根据NY/T1220.2之5.2.3的规定,沼气气液分离器空塔流速宜为0.21m/s~0.23m/s。据NY/T1220.2之5.2.6的规定,沼气气液分离器内宜装入填料,填料可选用不锈钢丝网、紫铜丝、聚乙烯丝网、聚四氟丝网或陶瓷拉西环。
b)沼气脱硫
沼气中的H2S是一种腐蚀性气体,体积含量一般为0.005%~0.01%。湿态时的腐蚀性要比干态时大得多。另外,沼气燃烧时,H2S会转化为腐蚀性很强的亚硫酸气雾,污染环境和腐蚀设备。为了防止H2S的危害,通常需要对沼气进行脱硫处理。脱除沼气中硫化氢可采用物化脱硫和生物脱硫,物化脱硫装置有干法脱硫和湿法脱硫两种。
1) 干法脱硫
如预留面积有限,采用干式脱硫装置。一般采用常压氧化铁法脱硫,选用经过氧化处理的铸铁屑做脱硫剂,疏松剂一般为木屑,放在脱硫箱中,气体以0.4m/min~0.6m/min的速度通过。当沼气中硫化氢含量较低时,气速可适当提高,接触时间一般为2min~3min。吸附塔最少应设两组,以便交换使用;设计温度为25℃~35℃,脱硫装置应有保温措施。脱硫装置
335
前应有凝结水疏水器。脱硫剂一般需三个月更换一次。
2) 湿法脱硫
一般当沼气中硫化氢含量较高,且气量较大时,适于采用湿式脱硫方法,同时还可去除部分二氧化碳,提高沼气中甲烷的含量。湿式脱硫装置由吸收塔和再生塔两部份组成。2%~3%的碳酸钠溶液由吸收塔塔顶向下喷淋,沼气由下而上逆流接触,脱除硫化氢。碳酸钠溶液吸收硫化氢后,经再生塔,通过催化剂作用使其再生,可以反复使用。
3) 生物脱硫
为从废水中除去硫化物,现在普遍使用物理—化学处理方法。化学氧化法和化学沉淀法都要外加氧化剂和沉淀剂,需消耗大量能量,增加了化学药品及后处理的费用,这是此类方法的最大不足。
生物法脱硫是一种比较理想的处理方法。硫化物的氧化可以在好氧、厌氧或兼氧条件下
+ S 完成。生物脱硫是利用无色细菌将硫化物氧化成单质硫。在反应器中发生如下反应:H2O
+ 1/2O2 = S + 2OH,反应形成单质硫,包含少量杂质,回收硫可以用在硫酸工业。采用生物脱硫应先脱硫再脱水。生物脱硫工艺与传统脱硫工艺相比,具有下列特点:
a)替代传统的化学技术(氧化),操作简单;
b)化学药剂消耗量小;
c)在废气处理的同时又实现了硫的回收;
d)硫化氢的去除率可以达到99.99%以上,其中单质硫的回收率也可达到95%~98%; e)适用范围广,H2S处理浓度可从100ppm到100%(体积),同时适用于大规模的废气处理设施。
(3)沼气储存
为平衡产气量和用气量,必须设置储气柜进行调节。储气柜可以采用低压湿式储气柜、低压干式储气柜和高压储气罐进行储气。储气柜体积应按最大调节容量确定,民用沼气按平均日产气量的50%~60%设计。对于锅炉和发电项目,可以按日产量的10%设计。
储气柜有多种形式,目前常用的是浮罩式储气柜。浮罩式储气柜有低压柜和中压柜两种,
后者维持的沼气压前者维持的沼气压力为0.98kPa~2.94kPa(相当于100mmH2O~300mmH2O),
。低压储气柜在国内应用最广,其由力为3.92kPa~5.88kPa(相当于400mmH2O~600mmH2O)
水封池和浮罩组成。水封池是一个由钢、钢筋混凝土或其他材料制造的圆筒形池子,建于地面或地下,池内装满水。浮罩是一个用钢板或其他材料制作的有顶盖的圆筒,筒壁插入水池内。当有沼气进入时,浮罩上浮;而当沼气排出时,浮罩下降。输、配气管路所需的静压,由浮动罩的质量和面积决定。中压储气柜一般多用于大型污水处理厂,其沼气可不经加压泵,直接供沼气风机、小型燃气锅炉、食堂炉灶等使用。详细内容可参见NY/T1220.2之6沼气储存部分。
储气柜与周围建构筑物应有一定的安全防火距离。
-2-
a)湿式储气柜之间的防火间距,应等于或大于相邻较大柜的半径;
b)干式储气柜之间的防火间距,应大于相邻较大柜直径的2/3;
c)湿式储气柜与其它建筑(构)筑物的防火间距应不小于表9中的规定;
d)对容积小于20m的储气柜与站内厂房的防火间距不限。
表9 湿式储气柜与建筑物的防火间距 储气柜总容积/m3
名称
≤1000
明火或散发火花的地点、民用建筑、
甲类物品库房、易燃材料堆场
其它建筑耐火等级 一二 级
三 级
四 级 25 12 15 20 1001~10000 30 15 20 25 3
(4)沼气利用方式
沼气的利用基本上依照其产气能力,通常情况下1m沼气的热值约为20MJ/m~25MJ/m。333
沼气可发电1.5kW•h~2.0kW•h,目前国内100KW以上的发电机组已较为成熟,因此建议日产气量在1200m~1600m的UASB反应器即可装配100KW的发电机组进行发电利用,产气量低于1200m的可用于炊事、采暖或作为厌氧换热的热源。
构成沼气发电系统的主要设备有沼气发动机、发电机和热回收装置。沼气经脱硫器由贮气罐供给燃气发动机,从而驱动与沼气内燃机相连的发电机而产生电力。沼气发动机排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收后,可作为沼气发生器的加温热源等。
沼气发动机要求沼气在进气前必须进行脱水、脱硫、脱二氧化碳及卤化物,否则会对发动机造成腐蚀作用。在我国,目前有全部使用沼气的单燃料沼气发动机及部分使用沼气的双燃料沼气-柴油发动机,表10为两种发动机的性能比较。
表10 两种沼气发动机的性能比较
项目
点火方式 单燃料式发动机 电点火方式
将“空气-沼气”的混合物在气缸内压缩,用
原理 火花塞使其燃烧,通过活塞的往复运动得到
动力
1、不需要辅助燃料油及其供给设备
2、燃料为一个系统,在控制方面比可烧两种
优点 燃料的发动机简单
3、维修较可烧两种燃料的发动机简单
4、发动机价格较低 1、用液体燃料或气体燃料都可工作 2、对沼气的产量和甲烷浓度的变化能够适应3、耐腐蚀性好 双燃料式发动机 压缩点火方式 将“空气燃料气体”的混合物在汽缸内压缩,用点火燃料使其燃烧,通过活塞的往复运动达到动力,是复合燃料发动机 333
1、用气体燃料工作时也需要液体辅助燃料
2、需要液体燃料供给设备
缺点 工作受到供给的沼气数量和质量的影响
3、控制机构稍复杂
4、价格较单燃料式发动机稍高
发电机是将发动机的输出转变为电力,而发电机有同步发电机和感应发电机两种。由于同步发电机能够自己发出电力作为励磁电源,因此,它可以单独工作。
沼气发电装置废热回收方法可参考图5。
发动机输出— 发电机输出—电力—提供场内负荷 加热 废热锅炉—蒸汽—厌氧反应器装置 发电机废热 —热水—厌氧反应器装置加热 废气吸收式热水器—空调—提供场内冷、暖气 — 热水热交换器—热水—厌氧反应器装置加热
图5 沼气发电装置废热回收方法
沼气发电的特点:
a)由于沼气中CO2的存在,它既能减缓火焰传播速度,又能在发动机高温高压的工作条件下,起到抑制“爆燃”倾向的作用。这是沼气较甲烷具有更好抗爆特性的原因,因此,可在高压缩比下平稳工作,同时使发动机获得较大功率;
b)用于发电的沼气,其组分中甲烷含量应大于60%,硫化氢含量应小于0.05%,供气压力不低于6Kpa。
沼气利用工程应设燃烧器。当突发紧急状况或发电设备出现故障时,沼气必须通过燃烧器直接燃烧掉,防止沼气向空气中排放,污染大气。燃烧器应安装在安全地区,并应在其前安装阀门和阻火器。燃烧器是一种安全装置,可自动点火和自动灭火。
6.8 检测与控制
为提高厌氧反应器的运行可靠性,必须设置各种类型的计量设备。对EGSB反应器实行监控的目的主要有两个:一是了解进出水的情况,以便观测出水是否满足工艺设计条件;二是为了控制各工艺单元运行,判断工艺运行是否正常,以便及时调整运行工况。
一般检测系统主要由在线监测、现场监测和实验室检测等组成。为保证设施正常运行,及时发现异常现象,应按照污水处理系统运行操作规程规定的检测项目、检测频率和取样点
、生化需氧量(BOD5)、悬浮物(SS)等进行操作和管理。监测项目一般包括化学需氧量(CODCr)
及反应器内pH值、温度、挥发性脂肪酸(VFA)、碱度、污泥浓度和沼气组分等。
6.9 施工与验收
本章节根据国家有关的法律法规和EGSB反应器的特殊性,制定了施工与验收的管理规
定。
6.10 运行与维护 6.10.1反应器启动 6.10.1.1 启动时间
EGSB反应器启动周期短,明显优于UASB反应器。其原因在于EGSB反应器内较高的上升流速能够强化传质过程,使颗粒污泥重新产生分级,粒径大的颗粒污泥沉于反应器底部,性能差的污泥逐渐被淘汰。反应器内的颗粒污泥可以在常温条件下保存很长时间而不损失其活性,因此停止运行后的再次启动可以迅速完成。 6.10.1.2 接种污泥
EGSB反应器应采用颗粒污泥进行启动。接种污泥的数量和活性是影响反应器成功启动的重要因素。为减少启动初期反应器内细小污泥的流失,可对种泥在接种前进行必要的淘洗,去除絮状及细小污泥,提高污泥的沉降性能,提高出水水质。
启动时间的长短很大程度上取决一般颗粒污泥接种量控制在10kgVSS/m~20kgVSS/m。
于颗粒污泥的来源,即颗粒污泥在原反应器中的培养条件以及原来处理的废水种类。新启动的反应器应尽量选择与处理废水种类相似的种泥,废水种类与性质越接近,驯化所需时间则越少,可大大缩短启动时间。启动中可能遇到的问题及解决方案可参考表11。
表11 EGSB反应器启动过程中可能遇到的问题及解决方案一览表
问题
原因
解决
a)提高进水中微量或营养元素浓度 b)减少预酸化的程度 c)增加反应器负荷
3
3
1.污泥生长不a)微量或营养元素限制 充分
b)进水预酸化程度太高 c)污泥负荷太低
d)颗粒污泥流失(见4,5)
e)颗粒污泥解体(见6),悬浮污泥冲出
2.甲烷菌能力a)反应器内没有足够的污泥 不足(超负荷)
b)甲烷活性不足(见3)
3.甲烷菌活性a)微量或营养元素缺乏 小
b)酸化菌大量生长
c)污泥床累积大量有机悬浮物 d)工艺温度太低
e)进水含毒性物质或抑制活性的物质(见6)
4.颗粒流失
a)提高污泥量降低负荷。采用外部接种,促进污泥生长(见1),减少污泥流失(见3-6) b)减少污泥负荷,增加污泥活性(见3) a)增加营养或微量元素
b)增加污水的预酸化程度,减少负荷 c)降低进水中悬浮物浓度 d)增加温度
a)增加对颗粒的驱动力,减小颗粒的尺寸。 低进水浓度下易形成大而中空的颗粒污泥
b)由于颗粒形成分层结构,产酸菌在颗粒污泥外b)用更稳定工艺条件,增加污水的预酸化程度 大量覆盖使产气聚集在颗粒内
5.污泥流失,形a)由于进液中的悬浮产酸菌的作用,颗粒污泥结a)去除进水悬浮物质,减少预酸化程度 成膨胀污泥和聚成团
蓬松的颗粒污b)大量悬浮或酸化菌附着颗粒表面 泥
c)形成蓬松颗粒污泥,附着酸化菌生长迅速
b)增加预酸化程度,增加混合强度。 c)增加预酸化程度,降低污泥负荷。 a)启动策略(增加污泥负荷)选择接种物 b)采用更加稳定的工艺条件
6.颗粒污泥的a)“延迟”启动问题 解体
b)突然变化负荷率和/或进水浓度
c)突然增加预酸化程度,使酸化菌呈“饥饿”状c)采用更稳定的预酸化条件(启动选择其他接种污态
d)(周期性的)暴露在毒性物质的条件下 e)机械搅拌力太强
f)由于不充足的选择压形成絮状污泥
泥)
d)去除毒物或解毒,长驯化期,较大水力缓冲 e)防止太强的机械搅拌力,降低水流的剪切力 f)稳定工艺条件,增加选择压(出水回流)
6.10.1.3 启动方式
EGSB反应器的初次启动宜采用低进水浓度、高有机负荷的方式。具体按以下三个步骤进行:
a)低进水浓度、高进水流量和回流量;
b)低进水流量和回流量、然后逐步提高进水浓度; c)快速提高进水浓度和进水流量。
EGSB反应器的二次启动从一开始就应保持在较高的有机负荷下运行,而且在启动过程中采用快速提高负荷的方式。 6.10.1.4 启动过程
启动过程中应注意以下几点:
,上升流速应小于0.5m/h; a)EGSB反应器的启动负荷应小于2kgCODCr/(m·d)
b)应逐步升温(以每日升温2℃为宜)使EGSB反应器达到设计的运行温度;
c)当出水CODCr去除率达到80%以上,或出水有机酸浓度低于200mg/L~300mg/L后,可逐步提高进水容积负荷;负荷的提高幅度一般在设计负荷的20%~30%为宜,直至达到设计负荷和设计去除率。 6.10.1.5 环境因素
a)常温厌氧的温度宜保持在20℃~25℃,中温厌氧宜保持在30℃~35℃,高温厌氧宜保持在50℃~55℃;
b)EGSB反应器内pH值宜保持在6.5~7.8之间; c)适宜的营养,保持CODCr:N:P=100~500:5:1;
d)厌氧反应池中碱度(以CaCO3计)宜高于2000mg/L,挥发性脂肪酸(VFA)宜控制在2000mg/L以内,氧化还原电位(ORP)应在+100mV~-400mV之间;
e)N、P、S等营养物质和微量元素应当满足微生物生长的需要。 6.10.2 运行控制
3
启动后厌氧反应器系统的运行,应控制好各项工艺参数,保持厌氧系统的平衡性。EGSB反应器正常运行控制的工艺条件如下:
a)严禁进水有机负荷过高或过低、温度骤升或骤降等情况的发生; b)符合6.10.1.5的规定;
c)厌氧反应器污泥层应维持在出水口下0.5m~1.5m,污泥过多时,应进行排泥; d)采用热交换器加热时,应每日测量热交换器进、出口的水温。 EGSB反应器运行过程中经常发生的异常现象及解决方案可参考表12。 6.10.3停产控制
工业废水处理项目因工厂停产检修或因季节性生产等原因,厌氧反应器可能会有停运情况发生。这种停运对厌氧消化系统的保持并无重大的影响,因为在不进水运行的条件下,厌氧颗粒污泥的活性可以保持一年或更长时间。
在停运期间,应采取相应的防冻措施。停运后的再启动,一般只需将系统的温度增高,再按原来运行中的平均负荷率进水运行,在短时间内就能够达到停运前的效能水平。
表12 EGSB反应器运行时发生异常现象的原因及解决方案
问题
1.产气量下降
原因
解决
a)接种污泥浓度过低,甲烷菌的底物不a)提高接种污泥浓度 足
b)减少排泥量
b)污泥排量过大,破坏了甲烷菌和营养 的平衡
c)减少投配量,检查加温设备,保持反
c)反应器温度降低,可能是投配污泥过应器消化温度 多或加热设备发生故障 d)反应器的容积太小
e)有机酸累积,碱度不足
f)进水条件变化
2.上清液水质恶化
a)排泥量不够 b)固体负荷过大 c)进水条件变化
d)检查沉砂池的沉砂效果,并及时排除浮渣与沉砂
e)减少投配量,继续加热,观察池内碱度变化,如不能改善,应增加碱度,如投加NaHCO3等
如pH、温度、负荷等参数 a)增加排泥量 b)减少固体负荷
如pH、温度、负荷等参数
3.沼气的气泡异常
a)减少或停止排泥
b)破碎浮渣层
c)可暂时减少或停止投加污泥
a 连续喷出像啤酒开盖后出现的气a)排泥量过大或有机物负荷过高 泡,这是消化状态严重恶化的征兆
b 大量气泡剧烈喷出,但产气量正常 b)浮渣层过厚 c 不起泡
c)污泥投加过量
7 标准实施的环境效益与经济技术分析
本标准作为环境管理技术标准体系中的一个规范性文件,配合环境保护政策、法律、法规、环境标准的实施,可用来指导政府部门的环境管理,使环保法规与社会、经济发展相协调。
标准实施后,不但可大幅度削减各行业工业废水排放的污染物对水体的污染,改善区域生态环境,解决环境污染问题,而且厌氧工程产生的沼气可转化成电能和热能,提供一种清洁能源。环境效益和经济效益都是十分显著的。 8 标准实施建议
在国家现行建设项目环境保护条例和相关环境监督管理法律法规中,对环境保护设施的建设与正确使用均提出了要求。本标准属于环境污染治理工艺方法规范,是国家环境标准体系之环境工程技术规范的一个组成部分,与环境污染治理工程技术规范并用,将为环境保护设施的建设、运行以及环境监督管理的标准化提供技术支撑。
建议各级环境保护行政主管部门及相关监督管理部门,在环境影响评价、建设项目环境保护管理、排污许可证管理和日常环境监督管理等项工作中积极采用本规范,以加强对环境保护设施的监管。