厌氧反应器的发展历程_何卫卫

河南科技2007.8上华北水利水电学院环境与市政工程学院何卫卫随着我国经济发展和城镇建设步伐的加快,城市人口迅速增长,生产、生活用水量急剧增加。根据清华大学紫光投资公司统计资料显示,2001～2007年我国的污、废水排水增长率0.8%,预计2007～2010年污、废水排放年增长率为0.1%,这样到2010年我国的年污水排放量为763亿吨[1]。城市污、废水排放量的大幅度增加势必将对水体环境质量造成严重的威胁。因此,基于环境友好等优点,研制、应用高效并具有多种附加功能的厌氧污水处理工艺已成为亟待解决的问题,在污水处理的同时,实现污水的无害化、资源化处理。一、厌氧反应器的发展历程厌氧生物处理技术是对普遍存在于自然界的微生物过程的人为控制与强化,是处理有机污染和废水的有效手段,但由于人们对参与这一过程的微生物的研究和认识不足,致使该技术在过去的100多年里发展缓慢。厌氧微生物能够在不需要提供外源能量和氧气的情况下,以被还原有机物作为受氢体,通过自身代谢过程将废水中的有机物转化为无机物CO2、H2O、CH4和少量细胞产物。限制厌氧技术发展的原因主要有三个:第一,厌氧生物处理技术是一种多菌群、多层次的厌氧发酵过程,种群多,关系复杂;第二,有些种群之间呈互营共生性,分离鉴定的难度大;第三,厌氧条件下培养分离和鉴定细菌技术复杂[2]。随着科学技术发展和分离鉴定技术水平的提高,原来限制该技术发展的瓶颈已被打破,该技术的优越性更加突现出来。厌氧生物处理技术的反应器主体经历了三个时代。1.第一代反应器。Schroepfer在20世纪50年代开发了厌氧接触反应器,这种反应器是在沉淀池中增设了ECO-ENVIRONMENT生态环境在强度实验压力下保持15分钟,压降为0.03Mpa,不超过0.05Mpa。投产一次成功。四、质量要求及评定1.由于高密度聚乙烯管(HDPE)应用技术尚未完全成熟,有关质量评定指标尚未确定。根据现场施工状况,采用焊口外观检查和水压实验进行质量的评定。2.水压试验:设计压力下,稳压1小时,不渗不漏;然后,在强度实验压力15分钟,压降不超过0.05MPa为合格。3.焊接口外观示符合焊接成功示样。五、性能特点高密度聚乙烯(HDPE)管具有以下优点:1.优良的耐腐蚀性。该管道不需要防腐,能够抵抗抗各种酸、碱、盐的腐蚀,化学稳定性好。2.使用寿命长。地埋管道在-20℃-+40℃范围内可安全使用50年以上;可靠性高,维修少或不需要维修。3.适用范围广。该管道洁净卫生、不滋生微生物;无毒、无味,可用于饮用水、建筑给水、生活污水、化工、医药、造纸、天然气、液化石油气、人工煤气输送等诸多领域。其工作压力可达到1.0MPa。4.抗静电。外层防紫外线、防老化。5.耐低温性能好。低温脆化温度可达-70℃。6.保温性能好。其导热系数为0.35w/m·k,仅为镀锌钢管的1/50。7.相当高的强度和柔韧性。其抗冲击强度是UPVC管的5倍。同时,管材可盘卷,系统完整性好。8.自重轻。重量仅为镀锌钢管的1/8,搬运、安装容易。9.接头少,减少渗透机率:直管长度一般为9、12米;Φ63mm以下管材可盘卷,长度为50、100、150米。10.水利特性优越:在通常供水流速范围内,与相同管径的金属管道相比,高密度聚乙烯管的输水压力损失小,流速提高30%左右(PE管绝对粗糙度为0.01mm;钢管的绝对粗糙度为0.2mm。在运行20年后,金属管道的绝对粗糙度将增大5～10倍,而聚乙烯管将不随时间变化),可输送更多的流量,节省动力消耗。同时,由于管内壁平滑,不会聚集水垢。11.联结方式多样:可选择的有:电熔对接、热熔对接和法兰连接。厌氧反应器的发展历程64河南科技2007.8上污泥回流装置,增大了厌氧反应器中的污泥浓度,进一步提高了处理效率与负荷。这些反应器可称为最初的厌氧反应器,主要应用于污泥和粪肥的消化以及生活污水的处理。厌氧微生物生长缓慢,世代时间长,足够长的停留时间是厌氧工艺成功的关键条件。很显然厌氧消化池无法分离水流停留时间和污泥停留时间,这也是污泥消化池必须保持足够长的停留时间的原因之一。一般消化工艺在中温(30～35℃)停留时间为20～30d[3]。2.第二代反应器。20世纪60年代末,Young和Mc-Carty发明了基于微生物固定化原理的高速厌氧反应器———厌氧滤池。这种技术的成功之处在于反应器中加入了固体填料,微生物由于附着生长在填料表面,免于水力冲刷而得到保留,巧妙地将生物固体平均停留时间和水力停留时间相分离,从而提高了厌氧微生物浓度,强化了传质作用,极大地提高了污泥负荷。1971年荷兰Wagningen大学Lettinga教授通过物理结构设计,利用重力场对不同密度物质作用的差异,发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离,形成了上流式厌氧