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内部组件的优化促进了厌氧生物反应器的发展

目录:新闻列表发布时间:2020-08-05 08:49点击率:

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用于废水处理的厌氧生物反应器具有低能耗,低二次污染和可回收沼气能源的优点,因此被广泛使用。厌氧生物反应器内部组件的改性设计与内部流体状态特性的变化密切相关。

通过添加内部组分可以获得适当的流动特性,从而避免了更长的反应时间并提高了流出物的质量,从而实现了反应器的节能降耗,并改善了工艺容量。

在工程中,流态特性经常被用作评价厌氧生物反应器处理效率的重要评估指标,并且流态特性也是厌氧生物反应器改造设计的重要参考依据。在国内外,示踪剂实验和数值模拟通常用于分析厌氧生物反应器的流动特性。色散数D /(uL),色散数Pe和系列序列N是重要参数。本文总结并回顾了厌氧生物反应器内部组件的设计和开发过程。

1主要厌氧生物反应器内部组件的翻新设计

在厌氧生物反应器的初始阶段,没有内部组件,然后各种内部组件逐渐在内部出现,旨在改变内部流态,以提高废水质量。内部组件通常分为水平内部组件,垂直内部组件和填充物。基于内部组分转化设计的主要厌氧生物反应器如图1所示。

 

 

图1基于内部组件转化设计的主要厌氧生物反应器

< p> 1.1没有内部组件

 

1860年,厌氧消化处理的创始人L. Mouras改造了一个简单的沉淀池; 1895年,唐纳德设计了第一个厌氧化粪池,然后根据隔室将网格数分为单格,两格和三格等,池的形状分为平底,圆锥形和卵形。

1.2固定部件(水平和垂直内部构件)

(1)外部动力搅拌:Watson在1920年使用沼气作为动力泵来实现传统消化池的搅拌,然后高速厌氧消化池配有机械搅拌和加热设备。

(2)添加固定的内部组件:由于水平和垂直内部组件的不断优化,厌氧生物反应器的类型变得越来越丰富。

上流厌氧污泥床反应器(UASB)由Lettinga在1970年代初开发,并于1980年代引入该国。该区域通常用于处理制药和啤酒生产废水,并且其三相分离作为特殊的内部组件,该区域实现了HRT和污泥停留时间(SRT)的有效分离。

1980年代开始开发膨胀式颗粒污泥床反应器(EGSB)。研究人员以不同的方式改进了关键的内部组件三相分离器,例如添加了搅拌器。在出口堰处添加了筛鼓或挡板。另外,较大的出口水回流用于增加液压负荷。水流的上升速度和耐冲击负荷比UASB反应器强,并且污泥床处于膨胀状态。

1982年,McCarty和Bachman等人开发了厌氧折流板反应器(ABR),增加了上下折流板作为内部组件,形成了具有不同处理效果的隔室,类似于多个UASB反应器。它串联连接在水平方向上具有强大的微生物保留能力,对有毒物质的抗性和冲击负荷,并且可以在每个反应室中培养具有不同功能的优势细菌。

1985年,帕克斯(Paques BV)开发了厌氧内部循环反应器(IC),相当于两个上下堆放的UASB反应器。它可以在不施加外力的情况下进行内部循环,并且占地面积小。 1996年,沉阳华润雪花啤酒厂引进了荷兰第一套IC加工技术。

通过水平和垂直内部组件改进的高效厌氧生物反应器还包括厌氧生物转盘(AnRBC),带有多层倾斜板而不是三相分离器(USSB)的上流分段污泥床,厌氧迁移污泥床反应器(AMBR)在UASB和厌氧顺序分批反应器(ASBR)的基础上在每个隔室中配有额外的搅拌器,以滤膜为内部组件的厌氧膜生物反应器(AnMBR),间歇膨胀复合厌氧生物反应器

1.3非固定零件(采用间歇性脉冲进水和复合水解技术,以增加水分配垂直管,带有倒置锥形集成内部组件的IC反应器以及分配器厌氧生物反应器的结构优化等)。

1.3

在1969年,Young和McCarty开发了一种厌氧过滤器(AF),该过滤器使用填料作为内部组件提供用于微生物生长的载体。废水可以更充分地接触,从而增强了生物降解和生物吸附的协同作用,但该载体易于阻塞管道,通常用于处理中等浓度的有机废水。

带有附加填料的厌氧生物反应器的典型代表是:厌氧流化床(AFB),以活性炭,沙子,陶粒和多孔玻璃为载体,结合了AF和UASB反应器的优势集成的上流厌氧污泥床滤床反应器(UBF)等

此外,Soepfer在1950年代开发的厌氧接触反应器和1990年代出现的ASBR可以根据回水污泥和颗粒污泥的特殊填料进行区分。

1.4内部组件的组合

固定内部组件和非固定内部组件(填充剂)的组合可以改善厌氧生物反应器的流动状态。李英杰等。在生化处理室中添加了人体弹性填料,在混合挡板发酵室中添加了分流管,并结合了ABR隔室废水的多级处理和化粪池悬浮沉淀的优势,开发了一种新型无动力混合厌氧生物反应器,可处理实际生活污水和食堂废水。

2厌氧生物反应器的流态表征

无论厌氧生物反应器是否加折板,三相分离器,搅拌装置或复合措施,其结构变化的实质是内部流动模式的变化,通常通过跟踪实验和数值模拟来分析。厌氧生物反应器的流动状态有多种形式的混合现象,轴向分散模型和多容器系列模型是分析流动状态的两个重要模型,轴向分散模型见方程(1): / p>

 

其中:θ维无时间; D轴扩散系数,m2 / s; u平均流速,m / s; L型反应器轴向长度,m。

其中,D /(uL)值可以表示厌氧生物反应器的混合状态:D /(uL)= 0表示理想的PFR,D /(uL)为∞表示理想的CSTR。D /(uL)值越接近0,混合度越弱,且状态趋于PFR。 D /(uL)值越接近∞,混合程度越强,则状态接近CSTR。

在轴向弥散模型中,Pe值表示反应堆流体对流速率与扩散速率的比率,可以表示为弥散数的倒数(Pe = uL / D),其中Pe值趋于∞,这意味着电抗器状态偏向PFR,而Pe值趋于0,电抗器状态偏于CSTR。计算公式为:

 

在多容器系列模型中,δθ2= 1 / N,其中N值接近于1,

流体完全混合的流态;当N的值接近∞时,流动状态偏向平坦流动状态。

典型厌氧生物反应器的流动特性

对于典型厌氧生物反应器,例如EGSB,AnRBC,ABR,改性ABR,平板厌氧挡板过滤D /(uL),例如反应器( PABFR),超高效螺旋厌氧生物反应器(SSAB),螺旋对称流厌氧生物反应器(SSSAB)和新型可控双环厌氧生物反应器(CDCAR),测量了Pe或N值,发现其效率和稳定性厌氧生物反应器与其流动特性有关(如表2所示)。

 

表2厌氧生物反应器的流动特性

带负载,上升流量和转盘转速增大,D /(uL)越大,Pe和N越小,则流态趋向于完全混合。随着隔室的增加和HRT的增加,D /(uL)越小,Pe和N越大。流型倾向于将流推平。 D /(微升)0。2,N3,流动状态趋于推动流动; D /(uL)≥0.2,N≤3,流动状态趋于完全混合流动。通常,通过内部组件的变换设计,可以选择0.08≤D/(uL)≤0.32,2.5≤N≤3.5。废水处理能力。

3结论

(1)优化厌氧生物反应器内部组件的目的在于改善反应器的内部流型并促进反应器的更换。

(2)对于不包含或包含不同类型内部组分的厌氧生物反应器,可以通过跟踪实验和数值模拟方法(包括轴向扩散模型和多个釜)来揭示内部流体特性。经常使用模型。

(3)D /(uL)和N值是表征反应堆流动特性的重要参数。该设计提供了理论参考:当0.08≤D/(uL)≤0.32,2.5≤N≤3.5时,厌氧生物反应器中的流动状态介于活塞流和完全混合流之间,这有助于改善其处理能力。各种类型的废水。

 

原标题:工业水处理|内部组分的优化促进了厌氧生物反应器的发展

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