王加峰

(吉林省遼電紙業(yè)有限公司,吉林 遼源 132000)

0 引 言

高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)含有上下兩個UASB(上流式厭氧污泥床反應(yīng)器)的反應(yīng)室。分別為負(fù)荷高與負(fù)荷低反應(yīng)室，這樣反應(yīng)器中的沼氣便可以分兩個階段分離，這是它的特點。第一階段能形成內(nèi)部循環(huán)流是因為收集的氣體驅(qū)動著氣流上升。綜合來說，高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)工藝技術(shù)關(guān)鍵如下：

(1)多級處理結(jié)構(gòu)：采用兩級處理結(jié)構(gòu)，提升了反應(yīng)器抗沖擊能力并且有效防止了污泥膨脹和污泥流失；

(2)流化床結(jié)構(gòu)：流化床結(jié)構(gòu)使得顆粒污泥與進(jìn)水混合均勻，便于污泥顆?；?/p>

(3)三相分離技術(shù)：優(yōu)良的三相分離功能，保證了反應(yīng)器高效的運行；

(4) 新增強制內(nèi)循環(huán)技術(shù)：反應(yīng)器就算是在處理極端負(fù)荷下的廢水(10kgCOD/(m3·d)以下以及30～50kgCOD/(m3·d)之間)情況下也能正常運行處理能力得到加強，應(yīng)用領(lǐng)域得到拓寬。

由于以上綜合關(guān)鍵技術(shù)，高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)有效克服了反應(yīng)器內(nèi)部短流或堵塞問題，提升了反應(yīng)器抗沖擊能力并且有效防止了污泥膨脹和污泥流失，從而達(dá)到了高效穩(wěn)定的處理效果。

1 設(shè)計水量和水質(zhì)

黑龍江銀泉紙業(yè)有限公司污水處理車間建于2010年，設(shè)計處理水量15000T/d, 處理的廢水可分為三部分，第一部分為螺旋擠漿機擠壓出來的高濃制漿廢液，這種高濃制漿廢液是由稻草化機漿清潔制漿車間化學(xué)助劑對稻草秸稈預(yù)處理后產(chǎn)生的；第二部分為稻草化機漿的漿料洗滌廢水；第三部分為廢紙制漿車間產(chǎn)生的制漿廢水。

2 廢水處理的工藝流程

生產(chǎn)廢水的處理方法采用目前在國內(nèi)制漿造紙廠廣泛應(yīng)用的預(yù)處理+厭氧+好氧生物法+深度處理工藝,工藝流程見圖1。

高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)工作原理見參考文獻(xiàn)[1～3]。

高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)系統(tǒng)分區(qū)

將高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)分三個不同的系統(tǒng)，并且這三個系統(tǒng)分別獨立，這是由于再循環(huán)作用，這也成為了高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)獨特的工藝，這三個系統(tǒng)包括：

(1)在反應(yīng)器底部，進(jìn)水與污泥和內(nèi)循環(huán)區(qū)的出水充分混合，導(dǎo)致進(jìn)水立即被稀釋和調(diào)和，它借助特殊的大開孔噴嘴將進(jìn)水均衡地分布在膨脹區(qū)。

(2)含有高濃度的膨脹的顆粒污泥床。污泥的膨脹率最大可達(dá)到100%，能達(dá)到很高的轉(zhuǎn)化率和有機負(fù)荷率。在顆粒污泥床中污泥能有很高的活性，是因為在向上流動的進(jìn)水和內(nèi)循環(huán)作用以及產(chǎn)生氣體的擾動的共同作用下，使得污泥床呈膨脹懸浮狀態(tài)，微生物(污泥)與廢水在懸浮狀態(tài)下的污泥床中便能夠接觸充分。比較測試表明，在HSASB厭氧厭氧反應(yīng)器中，顆粒污泥的產(chǎn)甲烷活性高于UASB反應(yīng)器的2倍，在這個區(qū)內(nèi)HSASB厭氧反應(yīng)器之所以具有處理高濃度廢水的能力，是因為高活性混合的微生物的作用。

圖1

(3)后處理區(qū) 在這個區(qū)內(nèi)，由于較低的污泥負(fù)荷，產(chǎn)生了有效的再處理和微生物的滯留，幾乎去除了所有的可降解COD。第二個反應(yīng)區(qū)能有效的避免在峰值負(fù)荷產(chǎn)生較大沖擊時的污泥流失，因為這里的污泥濃度很低，使得膨脹污泥床有足夠的空間膨脹，有利于污泥的滯留，具有SRT>HRT的特性。所以在后處理區(qū)中，它不僅能增強傳質(zhì)過程，還能使污泥維持很高的濃度，從而達(dá)到 “高負(fù)荷與污泥流失相分離” 的效果，當(dāng)然就會需要比較高的有機負(fù)荷。

3 高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)工藝優(yōu)勢

(1) 占地面積少，基建投資省

反應(yīng)器占地很小，高度很高，為立式結(jié)構(gòu)，故對于那些用地比較緊張的企業(yè)來說是首選。上流式多級厭氧反應(yīng)器能夠節(jié)省基建投資，對于容積大小的要求要比普通UASB小的多，因為它的容積負(fù)荷大小約4倍左右于普通UASB的容積負(fù)荷，所以容積只需普通UASB的1/4～1/3。大多采用高徑比為4～8的瘦高型塔式外形是上流式多級厭氧反應(yīng)器占地面積小的另一原因。

(2) 水力停留時間短，有機負(fù)荷高

上流式多級處理反應(yīng)器不僅能增強傳質(zhì)過程，而且還能使有較大作用的污泥滯留下來。內(nèi)循環(huán)提高了第一反應(yīng)區(qū)的液相上升流速，強化了廢水中有機物和顆粒污泥間的傳質(zhì)，高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)之所以比其它的反應(yīng)器有著很高的有機負(fù)荷，是因為它能夠增強顆粒污泥與廢水中有機物的傳質(zhì)效果，而這是第一反應(yīng)區(qū)中內(nèi)循環(huán)提高了液相上升流速產(chǎn)生的。

表1 各種厭氧反應(yīng)器的有機負(fù)荷與水力停留時間

(3) 節(jié)約能耗

沒有依靠外部動力進(jìn)行攪拌混合，而是通過沼氣的提升產(chǎn)生循環(huán)使污泥回流，從而節(jié)約能耗。

(4) 高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)同樣適于處理濃度較低和溫度較低有機廢水

高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)的產(chǎn)氣負(fù)荷和水力負(fù)荷是UASB的2～5倍，傳質(zhì)過程較UASB好得多。因此，HSASB同樣適合于處理濃度較低和溫度較低的有機廢水。

(5) 具有緩沖pH的能力見參考文獻(xiàn)[4～6]

(6) 抗沖擊負(fù)荷能力見參考文獻(xiàn)[4～6]

(7)運行穩(wěn)定性好

高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)中有起著“精”于“粗”兩種作用的反應(yīng)器。能夠達(dá)到處理效果精確的是負(fù)荷較低的上面那個UASB反應(yīng)器，而處理效果屬于粗糙的則是有機負(fù)荷率很高的下面那個UASB反應(yīng)器；上下這兩個UASB反應(yīng)器相當(dāng)于串聯(lián)運行。在出水水質(zhì)這方面，兩級處理要比單級處理穩(wěn)定，是因為兩級處理穩(wěn)定性好，通常情況都是這樣的。

(8) 產(chǎn)出的顆粒污泥特性好

剩余污泥為顆粒污泥，干度非常高，自然沉淀后的干度可達(dá)8%～12%，無需進(jìn)行處理，可存放在厭氧污泥池中或外賣。具有經(jīng)濟價值。

4 結(jié) 語

系統(tǒng)啟動成功后，筆者連續(xù)監(jiān)測了6個月高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)處理CODcr的數(shù)據(jù)，其高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)進(jìn)水CODcr的均值2520mg/L，出水CODcr的均值805mg/L，去除率68%左右。高速厭氧污泥床反應(yīng)器(HSASB)日產(chǎn)生沼氣8000m3，每立方米沼氣發(fā)電1.8度電，每天發(fā)14400度電,基本解決污水車間全部用電,每度電安0.75元計算,每天節(jié)約10800元,全年累計節(jié)約成本400萬元左右。

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[3] 張巍.內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器[P].中國專利:ZL CN200420082452.0, 2005-10-12.

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