厭氧接觸工藝的原理

 氧接觸工藝是在傳統(tǒng)的完全混合反應(yīng)器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其工藝流程如圖6-1所示。傳統(tǒng)的完全混合反應(yīng)器體積大，負(fù)荷低，其根本原因是它的污泥停留時間等于水力停留時間，即 SRT=HRT 。由于SRT很低，它不能在反應(yīng)器中積累起足夠濃度的污泥。因此傳統(tǒng)上僅用于城市污水污泥、好氧處理剩余污泥以及糞肥的厭氧消化。而厭氧接觸工藝在厭氧完全混合反應(yīng)器基礎(chǔ)上增加了污泥分離和回流裝置，從而使SRT 大于 HRT，有效地增加了反應(yīng)器中的污泥濃度。其消化池是一個完全混合厭氧活性污泥反應(yīng)器或帶有攪拌的槽罐。廢水進(jìn)入完全混合厭氧活性污泥反應(yīng)器，在攪拌作用下與厭氧污泥充分混合并進(jìn)行消化反應(yīng)處理后的水與厭氧污泥的混合液從上部流出。

 厭氧接觸工藝反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度通過沉淀器中污泥的回流來保證，一般可達(dá)到5~10gVSS/L左右。例如在處理造紙廢水的厭氧接觸工藝中，Schlnutzler 和 Walters報道的反應(yīng)器污泥濃度分別為3~5gVSS/L和10gVSS/L ，相應(yīng)的反應(yīng)器負(fù)荷為 1~2kgBOD/(m3·d) BOD 去除率大于90% ，反應(yīng)器運(yùn)行溫度為 30~40℃。反應(yīng)器內(nèi)污泥和廢水的混合多數(shù)通過連續(xù)的或間歇的機(jī)械攪拌來實(shí)現(xiàn)。攪拌器的功率根據(jù)經(jīng)驗(yàn)約為0.005kW/m3反應(yīng)器容積。混合也可以采用一些其他的方式，例如在反應(yīng)器內(nèi)裝射流泵，其原理類似于文丘里管，進(jìn)液在高壓下通過射流泵，在泵的收縮部分由于流速的急劇增加將反應(yīng)器內(nèi)的液體與污泥吸入并與進(jìn)液混合。也有的工藝采用低壓泵從反應(yīng)器內(nèi)抽出液體進(jìn)行循環(huán)或通過所產(chǎn)沼氣的回流達(dá)到攪拌的目的。

 與其他的高速厭氧反應(yīng)器相比較，厭氧接觸工藝負(fù)荷率較低，其負(fù)荷率僅相當(dāng)于UASB反應(yīng)器的1/3~1/5。厭氧接觸工藝的負(fù)荷率受其中污泥濃度的制約。在高的污泥負(fù)荷下，厭氧接觸工藝也會產(chǎn)生污泥膨脹問題。一般認(rèn)為反應(yīng)器中污泥的體積指數(shù) (SVI)應(yīng)在70~150mL/g。當(dāng)反應(yīng)器的污泥負(fù)荷(SLR)超過 025kgCD/(kgVSSd) 時，污泥的沉淀即可發(fā)生惡化。反應(yīng)器內(nèi)厭氧污泥的濃度也是有限度的，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度超過18gVSS/L時污泥的固液分離會更加困難。這是厭氧接觸工藝負(fù)荷率不能提高的重要原因之一。在一般情況下，完全混合厭氧反應(yīng)器的污泥活性要低于厭氧升流反應(yīng)器的厭氧顆粒污泥活性，這也是厭氧接觸工藝負(fù)荷率不高的原因。

 在厭氧接觸工藝中不能形成顆粒污泥，只能形成絮狀厭氧污泥，反應(yīng)器中的正壓使懸浮液體中的溶解氣體過于飽和，當(dāng)廢水進(jìn)入沉淀池中，這些氣體將釋放出并被絮狀污泥吸附，同時絮狀污泥在反應(yīng)器中吸附的殘余有機(jī)物在沉淀池中仍繼續(xù)轉(zhuǎn)化為少量氣體，這些氣體也會吸附于污泥上，從而使原本難于沉降的絮狀污泥，沉降更加困難。若不控制污泥的流失，污泥本身會給出水帶來一定的BOD 和COD值。另外，系統(tǒng)的SRT會降低，相對會提高消化池的F/M 值，有可能進(jìn)一步降低污泥的沉降性能。目前除了采用有效的沉淀裝置外，對固液分離問題尚沒有滿意的解決方法，一般在沉淀前采用真空脫氣處理或使出水溫度急劇冷卻從而使產(chǎn)氣過程停止。

 從研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，厭氧接觸工藝適宜處理含有懸浮固體在10000~20000mg/L COD在2000~10000mg/L的廢水。 Benefield等認(rèn)為由于高濃度的懸浮顆粒有利于微生物的絮集和附著，所以在二次沉淀池內(nèi)易于固液分離和污泥回流到消化池中。但大量的懸浮固體積累會影響污泥的分離，同時會引起污泥中細(xì)胞物質(zhì)比例的下降，從而會降低反應(yīng)器的負(fù)荷率或降低處理效率，所以對含懸浮固體濃度較高的廢水，在厭氧接觸工藝之前采用固液分離預(yù)處理是必須的，使進(jìn)人反應(yīng)器的懸浮固體濃度在 10000~20000mg/L 之間，確保反應(yīng)器的處理效果和運(yùn)行效率。