一、概述
厭氧生物反應(yīng)器是一種利用厭氧微生物處理污水中有機(jī)污染物的主要設(shè)備之一。其特點(diǎn)是處理費(fèi)用低(無(wú)需鼓風(fēng)曝氣)、可處理高濃度有機(jī)污染物污水、可回收利用沼氣、設(shè)備占地面積小(容積負(fù)荷高、設(shè)備高度高)等。隨著研究的深入,厭氧生物反應(yīng)器在處理高難度有機(jī)廢水方面的特殊效果也引起了高度觀注。
目前世界上應(yīng)用多的厭氧生物反應(yīng)器是UASB厭氧生物反應(yīng)器。這種反應(yīng)器被稱為第二代厭氧生物反應(yīng)器。其特點(diǎn)是技術(shù)成熟、制造簡(jiǎn)便。隨著流化反應(yīng)理論的運(yùn)用,以相對(duì)穩(wěn)定的厭氧生物床為特點(diǎn)的UASB反應(yīng)器顯示出反應(yīng)效率低的劣勢(shì)。而主流第三代反應(yīng)器如EGSB、IC等厭氧生物反應(yīng)器運(yùn)用流化反應(yīng)理論,將厭氧生物反應(yīng)器的應(yīng)用領(lǐng)域和反應(yīng)效率都大大推進(jìn)一步,市場(chǎng)占有率也逐年提升。
CASB(專利號(hào)ZL 200720037207.1)也是一種在UASB基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型高效厭氧生物反應(yīng)器,且同時(shí)也是對(duì)EGSB、IC等第三代厭氧生物反應(yīng)器的改進(jìn)。從外形上看,CASB、EGSB、IC等都較UASB高大,因此在相同的容積下,CASB、EGSB、IC等都較UASB占地面積??;但EGSB一般擁有一個(gè)巨大的“腦殼”,這個(gè)“腦殼”的作用是用來(lái)進(jìn)行氣、固、液三相分離,如果這個(gè)“腦殼”不夠大則氣、固、液三相分離的效果達(dá)不到,這種情況給EGSB的建造帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān);EGSB還擁有一個(gè)外回流系統(tǒng),依靠此系統(tǒng),反應(yīng)器內(nèi)的厭氧生物得以流化,但也增加了大量的動(dòng)力消耗;IC不需要巨大的“腦殼”,也不需要外回流系統(tǒng),但需要更高的“個(gè)頭”,這個(gè)高出的“個(gè)頭”的作用除提供氣、固、液三相分離外,更主要的作用是實(shí)現(xiàn)依靠反應(yīng)器自身產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行反應(yīng)器內(nèi)回流,但這個(gè)高出的“個(gè)頭”卻不參與厭氧生物流化反應(yīng),因此消耗了部分反應(yīng)器有效容積。CASB采用了特殊的內(nèi)部構(gòu)造,使其不需要巨大的“腦殼”,不需要外回流系統(tǒng),也不需要額外高出的“個(gè)頭”,卻能獲得更好的流化效果,適用領(lǐng)域更為廣闊。
因此我公司擬采用CASB反應(yīng)器對(duì)該污水進(jìn)行處理。
二、CASB工作原理
如圖1所示,CASB厭氧生物反應(yīng)器中A區(qū)是主反應(yīng)區(qū),進(jìn)水與反應(yīng)器中的厭氧生物菌在該區(qū)充分混合并反應(yīng),是反應(yīng)器的主要產(chǎn)沼氣區(qū)。在A區(qū),厭氧生物菌和進(jìn)水混合物隨沼氣向上移動(dòng),水質(zhì)逐漸被凈化,到達(dá)B區(qū)時(shí),進(jìn)水中有機(jī)物已經(jīng)大部分得到降解,產(chǎn)氣量明顯降低。在B區(qū),A區(qū)所產(chǎn)沼氣被分離出來(lái)由沼氣管排出,厭氧生物菌和水流夾帶著少量的沼氣進(jìn)入C區(qū)。C區(qū)是副反應(yīng)區(qū),在C區(qū),水中有機(jī)物進(jìn)一步被厭氧生物菌降解,有少量產(chǎn)氣,比重較大的厭氧生物菌直接落入A區(qū),比重較小的厭氧生物菌附著著少量沼氣隨出水到達(dá)三相分離器。在經(jīng)過(guò)三相分離器時(shí),沼氣被分離出來(lái)通過(guò)沼氣管排出,比重較大的厭氧生物菌重新回到C區(qū),比重較小的厭氧生物菌則隨出水到達(dá)D區(qū)。在D區(qū),比重較大的厭氧生物菌會(huì)形成一個(gè)不穩(wěn)定的厭氧床繼續(xù)降解有機(jī)物,比重較小的厭氧生物菌則隨出水排出反應(yīng)器。
如圖1所示,CASB厭氧生物反應(yīng)器中A區(qū)是主反應(yīng)區(qū),進(jìn)水與反應(yīng)器中的厭氧生物菌在該區(qū)充分混合并反應(yīng),是反應(yīng)器的主要產(chǎn)沼氣區(qū)。在A區(qū),厭氧生物菌和進(jìn)水混合物隨沼氣向上移動(dòng),水質(zhì)逐漸被凈化,到達(dá)B區(qū)時(shí),進(jìn)水中有機(jī)物已經(jīng)大部分得到降解,產(chǎn)氣量明顯降低。在B區(qū),A區(qū)所產(chǎn)沼氣被分離出來(lái)由沼氣管排出,厭氧生物菌和水流夾帶著少量的沼氣進(jìn)入C區(qū)。C區(qū)是副反應(yīng)區(qū),在C區(qū),水中有機(jī)物進(jìn)一步被厭氧生物菌降解,有少量產(chǎn)氣,比重較大的厭氧生物菌直接落入A區(qū),比重較小的厭氧生物菌附著著少量沼氣隨出水到達(dá)三相分離器。在經(jīng)過(guò)三相分離器時(shí),沼氣被分離出來(lái)通過(guò)沼氣管排出,比重較大的厭氧生物菌重新回到C區(qū),比重較小的厭氧生物菌則隨出水到達(dá)D區(qū)。在D區(qū),比重較大的厭氧生物菌會(huì)形成一個(gè)不穩(wěn)定的厭氧床繼續(xù)降解有機(jī)物,比重較小的厭氧生物菌則隨出水排出反應(yīng)器。
如圖1所示,A區(qū)與B區(qū)、B區(qū)與C區(qū)、C區(qū)與A區(qū)之間分別有一豎向通道,三個(gè)通道中,A區(qū)與B區(qū)通道內(nèi)的沼氣含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其余兩通道,從而A區(qū)與B通道區(qū)內(nèi)的混合液比重也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其余兩通道,由此使A區(qū)與C區(qū)之間產(chǎn)生了壓力差,C區(qū)壓力大于A區(qū),因此C區(qū)的厭氧生物菌和水重新回到A區(qū),從而產(chǎn)生了由A區(qū)到B區(qū)、B區(qū)到C區(qū)、C區(qū)再回到A區(qū)的內(nèi)循環(huán)。
內(nèi)循環(huán)增大了A區(qū)的上升流速,使A區(qū)的有機(jī)物與厭氧生物菌接觸面積增大,加快了水質(zhì)凈化速率;內(nèi)循環(huán)稀釋了進(jìn)水濃度,減小了反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)酸濃度梯度,改善了厭氧生物菌的生存環(huán)境,提高了厭氧生物菌的降解速率。由于CASB構(gòu)造巧妙,其內(nèi)循環(huán)量可數(shù)倍于現(xiàn)有厭氧反應(yīng)器,同時(shí)出水水質(zhì)高且穩(wěn)定,不需要多級(jí)設(shè)置即可一次達(dá)到設(shè)計(jì)厭氧出水要求,處理效率因此可高于現(xiàn)有厭氧生物反應(yīng)器一倍以上,投資可減少50%以上。