最强汇总!13种厌氧生物反应器原理与结构图

时间:2019-07-22 来源:www.ican-cintest.com

厌氧微生物处理是目前高浓度有机废水处理过程中不可缺少的处理部分。最好不仅以低能耗处理氧气微生物,而且还生产沼气作为二次能源。厌氧反应具有高的体积负荷,氧气反应更高,并且在相同量的COD厌氧反应中的投资较低。

目前常用的厌氧处理方法是:UASB,EGSB,CSTR,IC,ABR,UBF等。其他厌氧处理方法包括:AF,AFBR,USSB,AAFEB,USR,FPR,两相厌氧反应器等。

1. UASB - 上流式厌氧污泥床反应器

UASB是(Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket)的缩写。该名称是上流式厌氧污泥床反应器,是一种处理污水的厌氧生物方法,也称为上流式厌氧污泥床。 1977年由荷兰Lettinga教授发明(丁一年)。

UASB由污泥反应区,气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室组成。大部分厌氧污泥残留在底部反应区,具有良好沉降性能和粘结性的污泥在下部形成污泥层。待处理的污水从厌氧污泥床的底部流入与污泥层中的污泥的混合接触,污泥中的微生物分解污水中的有机物并将其转化为沼气。沼气以微小气泡的形式不断释放。在上升过程中,微小气泡逐渐融合并逐渐形成较大的气泡。在污泥床中,由于沼气的搅动,污泥浓度相对较小的污泥和水进入三者。当生物气体撞击分离器下部的反射器时,相分离器围绕反射器折叠,然后穿过水层进入气室,集中在气室中的气体上,并由导管引出并且固液混合物被反射到三相中在分离器的沉降区中,污水中的污泥絮凝,颗粒逐渐增加,并在重力作用下沉降。沉积在倾斜壁上的污泥沿着倾斜壁向后滑回厌氧反应区,使得反应区中积聚了大量污泥,从污泥上部溢出的污水处理后的污水溢出沉淀区域,然后排出污水。泥床。结构如图1所示。

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2. EGSB - 厌氧颗粒污泥膨胀床反应器

EGSB(Expanded Granular Sludge Blanket Reactor)是一种中文名称膨胀颗粒污泥床,是第三代厌氧反应器。它最初由Lettinga等人于20世纪90年代初开发。在荷兰瓦根根农业大学。

其构造与UASB反应器有相似之处,可以分为进水配水系统,反应区,三相分离区和出水渠系统。与UASB反应器不同之处是,EGSB反应器设有专门的出水回流系统.EGSB反应器一般为圆柱状塔形,特点是具有很大的高径比,一般可达35,生产装置反应器的高度可达1520米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触,强化了传质效果,提高了反应器的生化反应速度,从而大大提高了反应器的处理效能。

由底部的污泥区和中上部的气,液,固三相分离区组合为一体的,通过回流和结构设计使废水在反应区内具有较高的上升流速,反应器内部颗粒污泥处于膨胀状态下厌氧反应器。结构形式见图2。

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3,CSTR - 完全混合式厌氧反应器(也有称为:连续流式混合搅拌反应器)

连续搅拌反应器系统,或称全混合厌氧反应器(continuous stir tank reactor),简称CSTR,是一种使发酵原料和微生物处于完全混合状态的厌氧处理技术。

在一个密闭罐体内完成料液的发酵,沼气产生的过程。消化器内安装有搅拌装置,使发酵原料和微生物处于完全混合状态。投料方式采用恒温连续投料或半连续投料运行。新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵器内的全部发酵液菌种混合,使发酵底物浓度始终保持相对较低状态,以降解废水中有机污染物,并去除悬浮物的厌氧废水生物处理器。结构形式见图3。

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4,IC--内循环厌氧反应器

XX通过将两层UASB反应器串联连接,类似地形成IC塔,并且每个厌氧反应器在顶部设置有气体,固体和液体三相分离器。它由两个上部和下部反应室组成。废水在反应器中从底部流到顶部,污染物被细菌吸附和降解,净化水从反应器的上部流出。

IC塔由下面第一个UASB反应堆产生的沼气组成,作为电梯的内部动力。提升管和返回管的混合物产生密度差,这实现了下部混合物的内部循环并且能够对废水进行强烈的预处理。上面的第二个UASB对废水进行后处理(或完成)以使废水达到所需的处理要求。底部污泥区和中间上部的气体,液体和固体三相分离区集成为一体。回流和结构设计使得废水在反应区中具有高的上升流速,并且反应器内的颗粒污泥被充气。该州的厌氧反应器。结构如图4所示。

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5. ABR-厌氧折流板反应器

厌氧折流板反应器(Anaerobicba edreactor,ABR)是由McCarty和Bachmann等人开发和开发的一种新型高效解剖学。 1982年基于第二代厌氧反应器的工艺性能总结。氧气生物处理装置。本实用新型的特点是反应器有一个垂直导流板,反应器分为几个串联的反应室,每个反应室是一个相对独立的上流式污泥床系统,污泥形式为造粒或存在絮状物。

水流由挡板引导,一个接一个地上下通过反应室中的污泥床,并且流入物中的基质与微生物完全接触以降解和除去。当废水通过ABR时,它从底部流到顶部,并在流动过程中多次接触污泥,这大大增加了反应器的体积利用率,并且可以省略三相分离器。结构如图5所示。

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6.两相厌氧反应器

在该条件下的生长不仅有利于充分发挥各自的活性,而且提高了处理效果,达到了提高容积负荷率,减小反应器容积,提高运行稳定性的目的。

在传统应用中,产酸细菌和产甲烷菌在单一反应器中,两种细菌之间的平衡是脆弱的。这是由于生理,营养需求,生长速度和对周围环境的敏感性的巨大差异。传统设计应用中遇到的稳定性和控制问题迫使研究人员寻找新的解决方案。

例如,可以调整保持一定温度和增加反应时间,特别是对于耐火或有毒废水的长期驯化。在该条件下的生长不仅有利于充分发挥各自的活性,而且提高了处理效果,达到了提高体积负荷率,减少反应量,提高操作稳定性的目的。结构如图6所示。

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7. UBF - 上流式厌氧污泥床过滤反应堆

上流式污泥床过滤器(简称UBF)由Canadian Guiot在厌氧过滤器(AF)和上流式厌氧污泥床(UASB)的基础上开发。一种新型复合厌氧流化床反应器。 UBF具有高生物固体停留时间(SRT),可有效降解有毒物质。它是一种有效,经济的高浓度有机废水处理技术。

复合厌氧流化床工艺是参考流化技术处理生物的反应装置。它在设备中使用沙子和软填料作为流化载体。污水用作流动介质。厌氧微生物以生物膜的形式沉积在沙子和软填料的表面上。当在循环泵或污水处理过程中产生甲烷气体时,它会自行混合以使污水流动。当污水以上升流模式通过床时,它与载体连续接触并与附着在床上的厌氧生物膜反应,达到分解厌氧反应和吸附污水中有机物的目的。 UBF复合厌氧流化床具有效率高,占地面积小的优点,适用于高浓度有机废水处理工程。

其主要结构特征是:下部为厌氧污泥床,与UASB反应器下部的污泥床相同。上部是厌氧过滤器(AF)的类似过滤层,并且大量的厌氧微生物可以附着到包装层。这改善了整个反应器的生物量并改善了反应器的处理能力和抗冲击性。结构如图7所示。

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8,AF - 厌氧生物滤池

AF是Anaerobic Biofilter的缩写。该过程是在传统的厌氧活性污泥法的基础上开发的。

反应堆由五部分组成,即底部进水配水系统,底部配水系统与过滤层之间的污泥层,生物填料,池面出水供水系统和沼气收集系统。在AF中,厌氧污泥的保留以两种方式完成。一个是细菌在固定填料的表面上形成生物膜;另一种是在反应器空间中形成细菌聚集体。与传统的厌氧生物处理结构和其他新型厌氧生物反应器相比,厌氧生物滤池具有生物固体浓度高,有机负荷高的优点。微生物固体具有长的停留时间并且可以缩短。水力停留时间和抗冲击负荷也很高;启动时间短,停止运行后更容易启动;剩余污泥量极小,不需要污泥回流,不需要多余的污泥处理设施,投资高。它易于操作和管理;在水量和负荷变化较大的情况下,其运行可以保持较大的稳定性;通过实际应用,处理低浓度废水时不需要沼气处理系统。

在AF中,水从反应器底部进入。在配水系统均匀布置后,废水依次通过悬浮污泥层和生物过滤层。有机物接触并固定污泥和生物膜上的微生物,然后溶解。水从池表面上的流出水合系统均匀地排出,并进入下一级处理器。厌氧生物滤池可根据水流方向分为上流式厌氧过滤器和下流式厌氧过滤器。通过反应器的废水向上流动是上流式厌氧过滤器,相反地是下流式厌氧过滤器。结构如图8所示。

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9. USSB - Upflow Staged Sludge Blanket

USSB是Upflow Staged Sludge Bed反应器的缩写。在反应器中,反应区分为几个部分,水封后各部分的气体产生分别释放,整个反应装置相当于一系列UASB反应器组件。结构如图9所示。

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10. USR - 上流式厌氧固体反应器

上流式固体厌氧反应器(USR)是一种适用于高悬浮固体有机物质的简单反应器。

原料从底部进入蒸煮器,与蒸煮器中的活性污泥接触,使原料迅速消化。未消化的有机固体颗粒和沼气发酵微生物通过自然沉降保留在消化器中,上清液从消化器的上部溢出,从而获得远高于消化器的固体保留期(SRT)和微生物保留期。水力停留期(MRT),从而提高固体有机物的分解速率和蒸煮器的效率。在目前的畜禽养殖业中,粪肥资源的利用有很多应用。许多大中型沼气项目都使用这一过程。

USR主要处理高有机固体(> 5%的有机固体)废液。废液从底部水分配系统进入。在上升过程中,废液中的固体固体通过高浓度厌氧微生物的固体床。氧气微生物完全暴露于反应中,有机固体被液化并厌氧分解以实现厌氧消化。结构如图10所示。

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11,AAFEB - 厌氧胶膜膨胀床

厌氧附着微生物膜膨胀床(AAFEB)反应器是由Jewell等人开发的厌氧消化过程。在20世纪70年代中期。在AAFEB反应器中,大多数微生物以与载体连接的形式存在,并且通过扩散模式在生物膜的废水中的营养物在厌氧发酵细菌和产氢产乙酸的共同作用下产生。氢。

AAFEB在结构上与EGSB基本相似,但反应器中充满了大量固体颗粒介质(粒径小于0.5-1mm)。

It can maintain high biomass and high mass transfer efficiency and is stable in operation. A typical anaerobic attached membrane expanded bed reactor bed is filled with Granular Activated Carbon (GAC). GAC is generally considered to be a better carrier for immobilized microorganisms in the reactor. In the AAFEB reactor, after the sludge is inoculated, the biofilm is attached to the carrier due to the movement of bacteria and the vortex of the wastewater, and the filamentous bacilli are intertwined on the outside of the biofilm. Studies have shown that there are many biofilms. Small colonies, including cocci, bacilli, and spirochetes. The particles are in contact with each other, the carrier expansion rate is between 10% and 20%, the anaerobic microorganisms are attached to the carrier to form an activated sludge having a biofilm structure, and the sludge age is long, so that the reactor can operate efficiently and stably. AAFEB has high bioremoval efficiency for wastewater containing biodegradable organic matter, and domestication of microbial strains in mud is very beneficial for the degradation of biodegradable organic matter.

Carrier fluidization is an important feature of the AAFEB process. When the fluid flow rate in the reactor reaches a certain level, the head pressure drop exceeds the weight of the carrier, so that the void ratio between the solid particles is so large that the carriers can be separated from each other, and the fluid buoyancy through the rising water flow and the friction generated when the hydrogen overflows. Under the action, the carrier is in a suspended state, which fluidizes the carrier. The fluidization of sludge particles can promote the renewal of biofilm and the release of hydrogen, so that the biofilm maintains proper thickness and structure, which is beneficial to the improvement of mass transfer coefficient, accelerate biochemical reaction and reduce hydraulic retention time. The structure is shown in Figure 11.

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12. FPR-plug flow reactor

Plug flow reactors, also known as push flow reactors, are rectangular, incompletely mixed reactors. The high concentration suspended solid fermentation feedstock enters from one end and exits from the other end. It does not need to be equipped with a flow ejector and is suitable for the treatment of high SS wastewater, especially for anaerobic digestion of cow dung. The structure is shown in Figure 12.

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13. AFBR-厌氧流化床和膨胀床反应器

AFBR是一种高效的生物膜处理方法。它使用专门开发的填料,具有大的比表面积作为载体。厌氧微生物以生物膜的形式附着在载体表面上,并且在反应器中可以形成一定高度的颗粒污泥床。大大提高有机物的降解效率。

AFBR反应器使用颗粒物质(例如沙子)作为微生物固定化材料,厌氧微生物粘附在其上以形成生物膜。填料在较高的上升流速下处于流化状态,克服了在厌氧过滤器(AF)中易于发生的堵塞,并使厌氧污泥与废水充分混合,从而提高了处理效率。

废水通过配水系统连续脉冲进入反应区,并与载体上的厌氧生物膜充分反应,增加反应程度和接触时间。填料达到流化状态,有机物被厌氧微生物分解产生生物气。固体,液体和气体三相形成混合物在上部分离。从而达到废水处理的目的。结构如图13所示。

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