厌氧处理技术

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  摘 要:2015 年国家新环保法的颁布以及水十条的发布,给造纸工业在环保领域提出了新的要求,特别是在当下造纸工业总体去产能的环境下,选择高效、节能的废 水处理工艺和设备,显得尤为重要,深度厌氧反应器 UMIC 就是在造纸废水处理项目中得到验证的高效废水处理设备,它 COD 一次去除率达到 75- 95%,为后续废水处理节约大量的成本。

  厌氧处理工艺在工业污水的运用已有 30 多年的历史。近 20 年来,随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的积累,通过不断的开发,克服了传统的厌氧部分水力停留时间长,有机负荷低等缺点,使它在理论和实践上有了很大进步,在处理高浓有机废水方面取得了良好效果。厌氧处理是利用厌氧菌的作 用,去除污水中的有机物,通常需要时间较长。厌氧过 程可分为水解阶段、酸化阶段和产甲烷阶段,水解酸化的产物主要是小分子有机物,使污水中溶解性有机物显著提高,而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内,而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。经研究发现,将厌氧过程控制在水解和酸化阶段,可以在短时间内和相对高的负荷下获得较高的悬浮物去除率,改善和提高废水的可生化性和溶解性。

  在厌氧转化中,在无需充氧的条件下,大部分(污染)有机物的能量转化为以甲烷为主的沼气,只有很少部分用于合成细胞物质,这部分能量被释放,万博网页版登录,而产生的沼气可用于锅炉燃烧或加热,可以描述为以下生化反应方程式:

  因此,从生化反应的原理上,显而易见,厌氧处理工业废水存在很大的优势,厌氧工艺有以下优势:

  无需曝气,节省用电:去除 1kgCOD,好氧曝气需要耗电大约 1。17 kWhr。

  产生有价值的能源-沼气:去除 1kgCOD,厌氧可以产生 0。5m3 沼气,每 1m3 沼气具有约 7000 千卡热值,如用于发电,可产生电力 1。86kWhr。

  产生污泥量少,颗粒厌氧污泥同时是有价值的接种产品,去除 1kgCOD,传统的活性污泥法好氧反应会产生 0。4~0。5kg 很难处理的好氧污泥;而去除 1kg-COD,IC 厌氧反应器仅产生 0。01~0。02kg 厌氧颗粒污泥。

  由于合成新生细胞少,合成细胞所需的氮、磷营养盐也少,针对去除的 COD,传统的活性污泥法好氧反应对氮、磷的需求比例是:CODBD∶N∶P=100∶5∶1;而在厌氧反应,对应的比例是 CODBD∶N∶P=350∶5∶1。

  作为世界上容积负荷最高的厌氧反应器,容积负荷率可高达 20~40kgCOD/m3/d。

  对于传统的活性污泥法好氧系统,当 COD 浓度高于 1000mg/l 负荷冲击时,完全好氧系统容易发生诸如活性污泥膨胀等一系列问题。

  厌氧反应作为整个污水处理的预处理,不仅承受了大量的负荷波动,而且出水浓度稳定,并去除了大量复杂的底物,从而使后续的好氧处理变得非常稳定。

  污水厌氧处理技术与其它污水处理技术相比无疑是生态的和绿色的技术,同时更具有成本 - 效果优势。上世纪 70 年代以来,厌氧反应器在研究和应用方面取得了长足进步。特别是水力停留时间(HRT)与生物固体停留时间(SRT)的分离而导致高效反应器的研制和推广,使污水厌氧处理技术成为污水生物处理两大技术之一。

  目前在制浆造纸废水应用最多的是第三代 IC 厌氧反应器,但 IC 的应用也面临一些问题,主要有:1。初次启动需投加大量的颗粒污泥,费用高,2。厌氧颗粒污泥流失,补充颗粒污泥需要费用,3。厌氧颗粒污泥钙化后,厌氧反应器效率直线下降,不得不补充大量的厌氧颗粒污泥,增加了厌氧反应器的运行费用。为克服目前第三代 IC 厌氧反应器的以上缺陷,因此发展了第四代厌氧反应器 UMIC。上图为第四代厌氧反应器 UMIC 的结构示意图。

  浙江景兴纸业股份有限公司(以下简称“景兴纸业公司”)位于浙江省平湖市曹桥街道九里亭,是以专业生产 AA 级、A 级牛皮箱板纸为主的造纸企业,主导产品为牛皮箱板纸、白面牛卡纸和高强度瓦楞原纸等系列产品,目前已形成年产 130 万吨的生产能力, 成为一家以造纸为龙头、集纸制品加工为一体且拥有多家子公司的上市公司。景兴纸业公司是中国包装纸板重要的生产研发基地,也是浙江省先进制造业基地之一。景兴纸业通过积极探索,最大可能的实施了车间内部的水资源循环,万博水晶宫,从而降低了污水排放量,提高了水资源综合利用率,目前景兴纸业公司的吨纸废水排放已控制在 3。5 吨以下,万博水晶宫是造纸行业用水标杆企业,处于国内同行业领先水平。景兴纸业对废水处理极为重视,先后采用国际知名公司 IC 厌氧反应器,引进德国的 R2S 厌氧反应器,但一直存在厌氧污泥流失及污泥钙化的问题,在运行中每年都要补充厌氧颗粒污泥。针对厌氧污泥流失及钙化问题采用了公司的UMIC 厌氧反应器,目前可以每个月有 150~200 吨的高价值颗粒厌氧污泥出售,而且厌氧出水 COD 比以前有大幅度下降,为后续的好氧及深度处理创造了良好的条件。

  UMIC 厌氧反应器在制浆造纸废水的应用表明:UMIC 厌氧反应器具有良好的 COD 除去效率,同时克服了第三代厌氧反应器初次启动需投加大量颗粒污泥、容易跑泥、颗粒污泥钙化的问题,具有优良的应用前景,UMIC 厌氧反应器为造纸厂新上废水处理项目和造纸废水处理提升改造项目提供选择。

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