高速厌氧污泥床反应器(HSASB)在造纸废水中应用①

王加峰

(吉林省辽电纸业有限公司,吉林 辽源 132000)

0 引 言

高速厌氧污泥床反应器(HSASB)含有上下两个UASB(上流式厌氧污泥床反应器)的反应室。分别为负荷高与负荷低反应室，这样反应器中的沼气便可以分两个阶段分离，这是它的特点。第一阶段能形成内部循环流是因为收集的气体驱动着气流上升。综合来说，高速厌氧污泥床反应器(HSASB)工艺技术关键如下：

(1)多级处理结构：采用两级处理结构，提升了反应器抗冲击能力并且有效防止了污泥膨胀和污泥流失；

(2)流化床结构：流化床结构使得颗粒污泥与进水混合均匀，便于污泥颗粒化；

(3)三相分离技术：优良的三相分离功能，保证了反应器高效的运行；

(4) 新增强制内循环技术：反应器就算是在处理极端负荷下的废水(10kgCOD/(m3·d)以下以及30～50kgCOD/(m3·d)之间)情况下也能正常运行处理能力得到加强，应用领域得到拓宽。

由于以上综合关键技术，高速厌氧污泥床反应器(HSASB)有效克服了反应器内部短流或堵塞问题，提升了反应器抗冲击能力并且有效防止了污泥膨胀和污泥流失，从而达到了高效稳定的处理效果。

1 设计水量和水质

黑龙江银泉纸业有限公司污水处理车间建于2010年，设计处理水量15000T/d, 处理的废水可分为三部分，第一部分为螺旋挤浆机挤压出来的高浓制浆废液，这种高浓制浆废液是由稻草化机浆清洁制浆车间化学助剂对稻草秸秆预处理后产生的；第二部分为稻草化机浆的浆料洗涤废水；第三部分为废纸制浆车间产生的制浆废水。

2 废水处理的工艺流程

生产废水的处理方法采用目前在国内制浆造纸厂广泛应用的预处理+厌氧+好氧生物法+深度处理工艺,工艺流程见图1。

高速厌氧污泥床反应器(HSASB)工作原理见参考文献[1～3]。

高速厌氧污泥床反应器(HSASB)系统分区

将高速厌氧污泥床反应器(HSASB)分三个不同的系统，并且这三个系统分别独立，这是由于再循环作用，这也成为了高速厌氧污泥床反应器(HSASB)独特的工艺，这三个系统包括：

(1)在反应器底部，进水与污泥和内循环区的出水充分混合，导致进水立即被稀释和调和，它借助特殊的大开孔喷嘴将进水均衡地分布在膨胀区。

(2)含有高浓度的膨胀的颗粒污泥床。污泥的膨胀率最大可达到100%，能达到很高的转化率和有机负荷率。在颗粒污泥床中污泥能有很高的活性，是因为在向上流动的进水和内循环作用以及产生气体的扰动的共同作用下，使得污泥床呈膨胀悬浮状态，微生物(污泥)与废水在悬浮状态下的污泥床中便能够接触充分。比较测试表明，在HSASB厌氧厌氧反应器中，颗粒污泥的产甲烷活性高于UASB反应器的2倍，在这个区内HSASB厌氧反应器之所以具有处理高浓度废水的能力，是因为高活性混合的微生物的作用。

图1

(3)后处理区 在这个区内，由于较低的污泥负荷，产生了有效的再处理和微生物的滞留，几乎去除了所有的可降解COD。第二个反应区能有效的避免在峰值负荷产生较大冲击时的污泥流失，因为这里的污泥浓度很低，使得膨胀污泥床有足够的空间膨胀，有利于污泥的滞留，具有SRT>HRT的特性。所以在后处理区中，它不仅能增强传质过程，还能使污泥维持很高的浓度，从而达到 “高负荷与污泥流失相分离” 的效果，当然就会需要比较高的有机负荷。

3 高速厌氧污泥床反应器(HSASB)工艺优势

(1) 占地面积少，基建投资省

反应器占地很小，高度很高，为立式结构，故对于那些用地比较紧张的企业来说是首选。上流式多级厌氧反应器能够节省基建投资，对于容积大小的要求要比普通UASB小的多，因为它的容积负荷大小约4倍左右于普通UASB的容积负荷，所以容积只需普通UASB的1/4～1/3。大多采用高径比为4～8的瘦高型塔式外形是上流式多级厌氧反应器占地面积小的另一原因。

(2) 水力停留时间短，有机负荷高

上流式多级处理反应器不仅能增强传质过程，而且还能使有较大作用的污泥滞留下来。内循环提高了第一反应区的液相上升流速，强化了废水中有机物和颗粒污泥间的传质，高速厌氧污泥床反应器(HSASB)之所以比其它的反应器有着很高的有机负荷，是因为它能够增强颗粒污泥与废水中有机物的传质效果，而这是第一反应区中内循环提高了液相上升流速产生的。

表1 各种厌氧反应器的有机负荷与水力停留时间

(3) 节约能耗

没有依靠外部动力进行搅拌混合，而是通过沼气的提升产生循环使污泥回流，从而节约能耗。

(4) 高速厌氧污泥床反应器(HSASB)同样适于处理浓度较低和温度较低有机废水

高速厌氧污泥床反应器(HSASB)的产气负荷和水力负荷是UASB的2～5倍，传质过程较UASB好得多。因此，HSASB同样适合于处理浓度较低和温度较低的有机废水。

(5) 具有缓冲pH的能力见参考文献[4～6]

(6) 抗冲击负荷能力见参考文献[4～6]

(7)运行稳定性好

高速厌氧污泥床反应器(HSASB)中有起着“精”于“粗”两种作用的反应器。能够达到处理效果精确的是负荷较低的上面那个UASB反应器，而处理效果属于粗糙的则是有机负荷率很高的下面那个UASB反应器；上下这两个UASB反应器相当于串联运行。在出水水质这方面，两级处理要比单级处理稳定，是因为两级处理稳定性好，通常情况都是这样的。

(8) 产出的颗粒污泥特性好

剩余污泥为颗粒污泥，干度非常高，自然沉淀后的干度可达8%～12%，无需进行处理，可存放在厌氧污泥池中或外卖。具有经济价值。

4 结 语

系统启动成功后，笔者连续监测了6个月高速厌氧污泥床反应器(HSASB)处理CODcr的数据，其高速厌氧污泥床反应器(HSASB)进水CODcr的均值2520mg/L，出水CODcr的均值805mg/L，去除率68%左右。高速厌氧污泥床反应器(HSASB)日产生沼气8000m3，每立方米沼气发电1.8度电，每天发14400度电,基本解决污水车间全部用电,每度电安0.75元计算,每天节约10800元,全年累计节约成本400万元左右。

[1] 王双飞,聂威,陈国宁.上流式多级处理厌氧反应器[P].中国专利:ZL CN200620098842.6, 2007-10-03.

[2] 周曼莉,辛永光,张平.内循环厌氧反应器在工业废水处理工程上的应用[J].北方环境,2012,03:196～197.

[3] 张巍.内循环厌氧反应器[P].中国专利:ZL CN200420082452.0, 2005-10-12.

[4] 兰雯.上流式多级厌氧反应器(UMAR)处理糖蜜酒精废水的研究[D].广西:广西大学,2007.

[5] 孔冬冬.利用上流式多级厌氧反应器(UMAR)处理河南某制药厂废水的应用性研究[D].贵州:贵州大学,2009.

[6] 王晓慧.抗生素工业废水厌氧生物处理技术研究[D].河南:郑州大学,2005.