设计时，应根据臭氧分子在水中的扩散速度和与污染物的反应速度来选择接触反应设备的型式。臭氧接触反应设备，根据臭氧化空气与水的接触方式可分为气泡式、水膜式和水滴式3类。图3-14填料塔3.水滴式臭氧接触反应器喷雾塔是水滴式反应器的一种，如图3-15所示。......
2023-06-19
UASB反应器的发展形式与优化
【摘要】：在实际工程中，为了减少UASB反应器的占地面积，有时需要UASB反应器向高度发展，但当反应器反应区高度超过4m以上，上部空间发挥的作用相对较小。
1.复合式厌氧反应器（亦称厌氧升流式污泥层滤器，简称UBF）
UASB反应器污泥层的膨胀高度有一定限度，一般最高不超过4m，而悬浮层中生物量较少。在实际工程中，为了减少UASB反应器的占地面积，有时需要UASB反应器向高度发展，但当反应器反应区高度超过4m以上，上部空间发挥的作用相对较小。为使UASB反应器既减少占地面积，又能充分利用空间发挥最大的降解作用，王宝贞等提出了复合式厌氧污泥层反应器形式，即在UASB反应器的污泥层（或悬浮层）上部填加生物填料，填料上可生长大量厌氧细菌，从而起到污泥拦截和增加生物量的作用。此项技术已在我国废水处理实际工程中得到应用，效果良好。
2.厌氧折流板反应器（简称ABR）
这一工艺相当于多级UASB反应器，废水利用导流板使之在每一级中形成上向流，并通过一系列污泥层反应器（见图9-13a）。
ABR工艺的优越性主要有以下几方面：运行简单，如：不需特殊的气体分离器，不需机械混合，堵塞的可能性小；在较短的水力停留时间（HRT）下可实现较长的污泥龄（SRT）；不需特殊的污泥特性，生物适应能力强；可处理各种废水；多级运行可改善降解动力学条件；耐冲击负荷。
ABR工艺迄今生产性规模的应用较少，尚需进一步研究。
3.厌氧往复层反应器（简称AMBR）
该工艺是在ABR反应器的基础上加入机械搅拌，从而保证系统中的污泥不沉降（图9-13（b））。AMBR工艺中进、出水位置交替转换，从而保证反应器中污泥层的生物相基本相同。
图9-13 ABR（a）和AMBR（b）工艺流程图
AMBR反应器现已开展了中试研究。
4.内循环（简称IC）厌氧工艺
IC厌氧反应器是由荷兰Paques公司1985年在UASB基础上推出的第三代高效厌氧反应器，1988年第一座生产规模的IC反应器投入运行。IC反应器以其处理容量高，投资少，占地省，运行稳定等优点而深受瞩目，并已成功地应用于啤酒生产、造纸及食品加工等行业的工业废水处理中。
IC反应器可看作由2个UASB反应器串联构成，具有很大的高径比，直径一般为4～8m，高度可达16～25m，由5个基本部分组成：（1）混合区，进水与回流污泥混合；（2）颗粒污泥膨胀床区，第一反应室；（3）精处理区，第二反应室；（4）内循环系统，是IC工艺的核心构造，由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥水下降管组成；（5）二级三相分离区，包括集气管和沉淀区（见图9-14）。
UASB反应器虽然有较多的优点，但在如何保持泥水的良好接触，强化传质过程，最大限度地利用颗粒污泥的生物处理能力，减轻由于传质的限制对生化反应速率的负面影响方面却存在不足。IC反应器利用自身的特点较好地解决了以上问题，其主要创新点如下：（1）实现自发的内循环污泥回流。在较高的COD容积负荷条件下，利用产甲烷细菌产生的沼气形成气提，在无需外加能源的条件下实现了内循环污泥回流，从而进一步加大生物量，延长污泥龄；（2）引入分级处理，并赋予其新的功能。通过膨胀床去除大部分进水中的COD，通过精处理区降解剩余COD及一些难降解物质，从而提高了出水水质。更重要的是，由于污泥内循环，精处理区的水流上升速度（2～10m/h）远低于膨胀床区的上升流速（10～20m/h），而且该区只产生少量的沼气，创造了颗粒污泥沉降的良好环境，解决了在高COD容积负荷下污泥被冲出系统的问题，保证运行的稳定性；（3）泥水充分接触，提高传质速率。由于采用了高的COD负荷，所以第一反应室的沼气产量高，加之内循环液的作用，使污泥处于膨胀流化状态，既达到了泥水充分接触的目的，又强化了传质效果。
图9-14 IC反应器结构示意图
1—进水；2—一级三相分离器；3—气提升管；4—气液分离器；5—沼气排出管；6—回流管吝；7—级三相分离器；8—集气管；9—沉淀区；10—出水管；11—气封
据有关研究报道，IC反应器处理易生物降解的高浓度有机废水（COD5000～9000mg/L，相应COD容积负荷可达到35～50kgCOD/（m3·d），并成功地应用于啤酒废水、土豆加工废水等。此外，对于难降解的造纸废水，进水COD浓度为1250～3515mg/L，实际运行容积负荷为9～24kgCOD/（m3·d），处理效率为61%～86%，反应器容积仅为UASB反应器的1/2。
尽管IC反应器有很多优点，但也存在不足。反应器结构较复杂，施工、安装和日常维护困难；由于反应器的高度很大，水泵的动力消耗有所增加；反应器的构造和结构尺寸对反应器的运行起着至关重要的作用，相关的结构尺寸和设计参数尚需进一步摸索。
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