UASB反应器的脉冲进液系统及其试验研究_陈春光

1994Vol.10No,3中国给水排水UASB反应器的脉冲进液系统及其试验研究陈春光①(西南交通大学)摘要简述了UASB反应器进液系统的重要性和设计思想,提出了脉冲进液系统并对此进行了试验研究和理论分析,由此给出了设计上的主要技米数据和设计原则。1前言升流式厌氧污泥床(UASB)反应器是当前发展最快的一种高效率废水厌氧处理装置。UASB反应器运行的好坏与其结构(包括内部三相分离器)、生物配套技术以及反应器布液系统和搅拌系统有关。本文从反应器布液均匀性和充分传质方面讨论布液系统的设计,并提出脉冲进液系统及其试验研究结果。2UASB进液系统的设计思想一般认为UASB反应器的污泥回流和机械搅拌可维持在最低限度甚至完全取消。但是许多实际工程经验表明,仅依靠污泥层产生的沼气搅拌,其作用是有限的,特别是在设备投产运行初期、水质水量大幅度变化和处理可生物降解较差的污水时。为了证实这种情况的发生程度,在可视UASB设备中做了大量的运行试验,试验在直径0.30m、高度Zm的反应器中进行,表明多种运行条件下,都观察到污泥层有严重的沟流和死角的发生,国外研究者也报导了UASB反应器短流率达70~80%,甚至更高。由此可见,厌氧反应器污泥层内如此严重的短流率,将直接影响厌氧处理设备的处理能力。为此,消除升流式厌氧污泥床反应器污泥层的短流,提高污水与厌氧污泥的接触机会。除了合理地进行装置的结构设计和运行条件的控制外,如何通过UASB反应器最佳的进液方式来最大限度地发挥布水均匀和充分传质的作用,将是UASB反应器的关键技术之一。目前实际工程中的布水多采用多孔管布水,进液方式一般有连续进水和脉冲进水。多孔管连续进水方式的设备和操作都简单,但无法解决进液系统堵塞、布水均匀和反应器内充分传质之间的矛盾。而脉冲进液方式可以加大布液管的瞬时流量,能解决上述存在的矛盾,提高厌氧反应装置的处理效率。先进的脉冲进液装置,必须能提高厌氧反应器的处理效率,设备造价低廉、运行安全方便,并且是节能的。3脉冲进液系统及其试验研究3.1脉冲进液装置在综合分析了以往的进液系统的基础上,明确了UASB反应器进液装置设计思想,结合污水处理工艺流程的组合,在多次试验研究的基础上,提出了如图1所示的脉冲进液系统。此装置共分三个部分,第一部分为三通抽气装置;第二部分为虹吸控制装置;第三部分为①参加试验的还有黄儒钦、吕明华、宋志明等同志。中国给水排水1994Vol.10No.3多根进液管系统(包括配液箱)。三通抽气系统是依照水力学原理设计,充分利用厌氧反应器出水的剩余水头,形成抽气作用,提供脉冲配水的动力源。、并有利于UASB反应出水中夹带的微细沼气泡逸出和在一定的设计组合下使反应器出水得到一次曝气,有利于后续好氧设备的处理或增加出水溶解氧。试验中的约束条件,即污水处理量、抽气系统所有管道不堵塞和达到一定的真空度。先后试做了六种抽气装置,其中一种装置及其试验数据见表1。本试验使用一对电磁阀及一对时间继电器配合抽气系统,在反应器出水(即三通抽气系统进水)流量3.6m,h/,脉冲虹吸间隔时间3、5、10min三个档次运行,都获得成功。百、,弓尸气奋3,rùó厂枯.白图1脉冲进液系统1.上液管2.虹吸管3.必15电磁阀4.虹吸破坏管5.投配水箱6.抽气管7.上水箱8.三通抽气器9.溢流管10.下水箱n.多根配液管12.出水、溢流管虹吸控制装置主要由水箱、虹吸管、抽气管、空气用电磁阀和时间继电器(或其它时间控制器),按一定的要求进行合理设计并装配的系统。第三部分的多管进液系统主要由多根独立的进水管组成。其主要优点是:①利用前叙两装置的功能实现UASB反应器脉冲进水,并能实现单一管或若干管间隙进水,而整个反应器仍为连续进水。这样可提高进液管的瞬间流量,增加其污泥层的搅拌作用,维持反应器的稳定运行。②由于进液管的独立性,对运行中管道的堵塞可方便地得以检查和排除。3.2脉冲进液装置的试验因为脉冲进液系统的关键部分是虹吸形成装置,故仅介绍虹吸形成装置及其实验结果。试验装置除了UASB反应器外,均为原型规模的装置,见图2。图2试验装置1.水箱2.三通前段管道3.抽气三通4.三通后段管道5水封水箱及三角堰6.抽气管7.溢流管8.虹吸管.9电磁阀10.布液管表1试验结果抽气三通前段管径d32mm三通前段管道长度114.sm三通后段管径成50mm三通后段管长度赴l。70m抽气管管径10mm抽气管长度4.Om虹吸破坏管管径10mm抽气装置作用水头H2.om抽气三通位于配水箱水位以下0.3m高度抽气装置的流量3.41m3/h(虹吸形成时)(6次平均)(开始时)1.92m3/h虹吸管管径50mm清撬粽篙篙一州里豁豁篡黔3.3试验分析上述试验装置及试验结果是保证实现脉冲1994Vol.10No.3中国给水排水进液系统成功的最