膨胀颗粒污泥床反应器

厌氧污泥床(特别是EGSB)反应器系统可以在几天内启动颗粒种子污泥,它们可以应用于各种条件和废水强度(Lettinga, 1996)。EGSB系统特别适用于低温(10°C)和极低强度(远远小于1000mg /L)以及处理顽固性或有毒底物。

对不同种类化合物的厌氧降解以及对工艺和反应器技术的新见解将导致非常有前途的新一代厌氧处理系统(Lettinga等人,1997年)。这些概念将在更高的加载率下提供更高的效率,适用于极端环境条件(例如低温和高温)和抑制化合物。此外,通过积分厌氧过程使用其他生物方法(硫酸盐还原、微嗜氧生物)和物理-化学方法,可以以极低的成本完成废水的完整处理,同时可以回收宝贵的资源进行重复利用。

一种新型厌氧反应器,Biobed®EGSB反应器对化学废水和啤酒厂废水进行厌氧处理,据报道非常有效(Zoutberg和Frankin, 1996)。新型超高负荷型厌氧反应器已全面投入使用,用于处理化工废水和啤酒厂废水。涉及的化工厂是荷兰的Caldic Europoort。这个工厂用甲醇生产甲醛。废水的特征是这些化合物的高浓度(甲醛高达5 g/L,甲醇高达10g/L)。由于所采用的EGSB反应器的特殊配置,对两种化合物的去除率均可达到99%以上。在啤酒厂工厂,Biobed®反应器安装在现有的反应器之前有氧治疗.在这种应用中,反应器作为“COD去除率”,这导致了COD负荷的大幅下降,以有氧后处理,从而减少污泥生产和能源消耗。处理含有有毒但可降解化合物的废水是可能的。

Biobed®EGSB系统能够克服的缺点向上流厌氧污泥毯化学工业中的反应堆(Zoutberg和de Been, 1997)。最显著的特点是生物质以颗粒形式生长,类似于UASB颗粒:不使用载体材料。该工艺特别适用于处理含有高浓度有毒化合物且只能在低浓度下降解的废水(化学工业)。也有可能操作反应器作为一个超高负荷厌氧反应器

(访问30kgCÜD/ md -d),用于其他行业的应用(例如啤酒厂、酵母、糖、玉米乙醇生产等)。

使用EGSB系统(van Lier et al., 1997)对部分酸化废水的亲水性(8°C)厌氧处理也适用,cod可溶性和VFA-COD的平均去除率分别为97%和90%。此外,对低强度合成和麦芽废水进行亲冷(2 ~ 20°C)厌氧处理也是可能的(Rebac et al., 1999)。实验发现,在单模块反应器中COD去除率超过90%。当采用双模块EGSB系统时在温度下在10-15℃范围内,可溶性COD去除率为67-78%,挥发性脂肪酸去除率为90-96%。邻氨基苯酸作为唯一的碳和能源,可以在较低的进水浓度下矿化(Razo-Flores等人,1999年)。

35°C的中温条件在EGSB系统中处理屠宰场废水似乎是一个可行的选择(Nunez和Martinez, 1999)。COD平均去除率为67%。总计悬浮固体(TSS)去除率为90%。油脂被去除85%,没有观察到油脂在污泥上积聚。污泥的比产甲烷活性比接种入反应器的污泥高约3倍。运行一年后,污泥活性没有明显变化。

作为传统烟气脱硫技术的替代技术,嗜热亚硫酸盐和硫酸盐还原具有良好的前景(Weijma等,2000年)。甲醇可以作为电子源和碳源,在生物热反应器中获得较高的亚硫酸盐和硫酸盐去除率。

在德国,目前有125个全面的厌氧处理厂处理来自甜菜糖,淀粉,果胶啤酒厂,蒸馏厂,蔬菜和马铃薯加工.第一个EGSB反应堆在德国potato-processing工厂和第一个城市污水处理厂结合单独的厌氧阶段处理来自几个小工厂的废水混合物,展示了成功的经验(Austermann-Haun等人,1999年)。

比较了EGSB和UASB反应器在稀释(如乙醇,稀释啤酒)和浓缩(如咖啡)废水处理已经进行。在对咖啡废水的处理过程中,去除率没有太大的差异。在这种废水中,由于废物的复杂性质,该过程可能受到反应动力学的限制,而不是受到传质的限制。对于稀释啤酒,EGSB反应器的性能优于UASB反应器(Jeison和Chamy, 1999)。

UASB和EGSB的发展

以颗粒污泥为基础的UASB和膨胀颗粒污泥床(EGSB)工艺逐渐占据了很大的应用份额。虽然UASB仍然是使用中的主要技术,但EGSB类型的工艺越来越受欢迎。

图3.1显示了颗粒污泥系统工艺选择随时间变化的发展情况。很明显,传统的UASB系统正在逐渐被EGSB类型的系统所取代。这是由于EGSB系统的有效性和竞争优势。

图3.2的数据证明,EGSB系统的设计负载大约是UASB过程的两倍,这导致了a

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图3.1。UASB植物(开放式条)和EGSB植物(填充条)的总数(Frankin, 2001)。

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图3.2。为各种工艺设计加载速率(Frankin, 2001)。

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EGSB Hybrid低速率UASB

相对于低负载系统的竞争优势。然而,应该注意的是,所提供的数据代表了大约50-60%的厌氧系统安装和EGSB和内循环(IC)系统的贡献可能在当前数据库中相对于安装的系统总数较高。

从图3.2可以看出,数据库中198个EGSB工厂的平均(设计)加载率略高于20 kg COD/m3-d。这比以10kg COD/m3-d设计的682 UASB的平均加载速率高出两倍。

较高的设计装填率决定了反应堆较低的成本,这有助于该工艺的总体成本竞争力。这进一步解释了图3.1中观察到的趋势。

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