基本信息
- 項目名稱：
- 上流式多級厭氧反應器（UMAR）的研制
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- UMAR反應器集分級處理技術、流化床技術和污泥顆粒化技術于一體，克服了傳統(tǒng)厭氧技術的不足，反應器的主體設計成積木式，其多個部位的結(jié)構及工藝參數(shù)可調(diào)節(jié)，能方便地從不同角度研究反應器的內(nèi)部結(jié)構與水力條件對內(nèi)循環(huán)效果的影響，同時使裝置對廢水研究，為工業(yè)廢水的厭氧處理工藝尋找最佳的工藝運行參數(shù)，也為裝置的實際應用提供可靠的水質(zhì)有較寬的適應能力，可以對各種工業(yè)廢水的厭氧降解機理和降解特性進行深入依據(jù)。
- 詳細介紹：
- 作品簡介 上流式多級厭氧反應器（UMAR）廣泛的應用于高濃度有機廢水的處理,UMAR反應器集分級處理技術、流化床技術和污泥顆?；夹g于一體，克服了傳統(tǒng)厭氧技術的不足，使厭氧處理技術的優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)。UMAR反應器分三個不同的系統(tǒng)（混合區(qū)、膨脹區(qū)、后處理區(qū)），借助內(nèi)循環(huán)作用而使每個系統(tǒng)分別獨立，形成上流式多級厭氧反應器獨特的工藝?；旌蠀^(qū)在反應器底部，進水和內(nèi)循環(huán)水充分混合后均衡地進入膨脹區(qū)；膨脹區(qū)指反應器一級反應區(qū)，由于進水向上的流動，內(nèi)循環(huán)作用以及產(chǎn)生氣體的擾動，使污泥床呈膨脹懸浮狀態(tài)，廢水與顆粒污泥充分有效的接觸，可提高污泥活性，該區(qū)具有較高的有機負荷率和轉(zhuǎn)化率；后處理區(qū)指反應器二級反應區(qū)，污泥濃度低，給膨脹區(qū)污泥床的膨脹留下了足夠的緩沖空間，避免了在峰值負荷沖擊時的污泥流失，有利于污泥的滯留，實現(xiàn)了“高負荷與污泥流失相分離”，既保持了污泥的高濃度，又強化了傳質(zhì)過程。 反應器原理 廢水通過旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng)進入反應器底部，在混合區(qū)與內(nèi)部循環(huán)水混合，在反應器的一級處理區(qū)內(nèi)，廢水與顆粒污泥充分接觸，在厭氧菌的作用下廢水中的大部分有機物被轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。產(chǎn)生的生物沼氣經(jīng)過一級三相分離器收集分離，同時在沼氣的氣提作用下攜帶部分廢水經(jīng)上升管升至反應器頂部的氣液分離器內(nèi)，沼氣通過氣液分離器分離后離開反應器收集至沼氣罐，水通過中心的下降管返回到反應器的底部，形成內(nèi)部循環(huán)。一級處理區(qū)的出水通過一級三相分離器后進入二級處理區(qū)進一步處理，所產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過二級三相分離器和頂部的氣液分離器收集分離后導入沼氣柜以便回收利用。經(jīng)過二級處理區(qū)處理后的水從頂部排出反應器。 特點 1）容積負荷高，占地面積少； 2）抗沖擊負荷能力強； 3）啟動時間短，操作控制簡單； 4）內(nèi)部無運轉(zhuǎn)部件，維護方便； 5）適應處理中高濃有機廢水范圍廣泛； 6）玻璃鋼材質(zhì)，透明便于觀測。 適用性 適用于啤酒、制漿造紙、淀粉加工、酒精發(fā)酵、制糖、垃圾滲透液等中高濃廢水厭氧處理的技術開發(fā)； 適用于大學本科、研究生小試和中試試驗研究和教學； 適用于工業(yè)化生產(chǎn)中試試驗研究。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 基本思路 當前，污水處理技術發(fā)展非常迅速，相比之下，實驗教學內(nèi)容和形式顯得陳舊，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的實驗條件、特別是現(xiàn)代設計性、創(chuàng)新性和綜合性實驗裝置嚴重缺乏，影響了學生工程實踐能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的發(fā)揮。為此，急需進行與國際最新研究成果項接軌的實驗裝置的開發(fā)與研制，建立與完善具有國際水平的現(xiàn)代污水處理實驗環(huán)境，有必要進行高效污水厭氧處理裝置的研制。 創(chuàng)新點 把多級處理技術、流化床技術、污泥顆?；夹g、內(nèi)外循環(huán)等技術集合在同一個厭氧反應器內(nèi)，提高反應器的處理效率。 技術關鍵 1、上流式多級厭氧反應器結(jié)構研制：通過優(yōu)化長徑比、三相分離器結(jié)構及安裝位置等使沼氣產(chǎn)氣率比普通UASB提高20%以上，設備啟動時間縮短三分之一； 2、上流式厭氧反應器的結(jié)構優(yōu)化：該反應器由四個不同功能的單元構成：混合部分、高負荷處理部分、低負荷處理部分和回流部分。 主要技術指標 UMAR厭氧反應器把多級處理技術、流化床技術、污泥顆?；夹g、內(nèi)外循環(huán)等技術集合在同一個厭氧反應器內(nèi)： 電源: 220V±10%, 50Hz±1%，單相交流電 工作液PH：6.5-7.5 處理廢水負荷：COD:2000mg/l-10000mg/l BOD:1000 mg/l-5000mg/l 最大容積負荷：40kg COD/m3.d COD去除率>75%； 水力停留時間（HRT）為4-24h 沼氣產(chǎn)率: >0.36m3/kgCOD
科學性、先進性
- UMAR除具有普通內(nèi)循環(huán)反應器的一般特點外，還有以下幾個新特點：(1) 優(yōu)化了內(nèi)循環(huán)反應器的工藝特點。該反應器設計參照內(nèi)循環(huán)工藝基本原理，拓展內(nèi)循環(huán)反應器應用領域到低濃度、高毒性等產(chǎn)氣量小的有機廢水。(2)對廢水有很好的攪拌作用。強制氣循環(huán)裝置帶入的氣泡較大，有效地防止反應器污泥的沉淀和進液系統(tǒng)的堵塞。(3)抗沖擊負荷更強。當進水毒性增大或濃度增高時，可通過增加附加氣量提高內(nèi)循環(huán)量而達到反應器的穩(wěn)定運行。(4)提高抗pH負荷沖擊的能力。對于含蛋白質(zhì)的廢水，由于降解時產(chǎn)生氨氣，強制氣循環(huán)系統(tǒng)可以更好的抵抗系統(tǒng)中酸的積累，也助于節(jié)省堿源的投加量。UMAR反應器是新一代厭氧反應器，集分級處理技術、流化床技術和污泥顆?；夹g于一體，克服傳統(tǒng)厭氧的不足，對高濃有機廢水COD去除率高，反應器容積負荷高、抗沖擊負荷能力強、集氣效果好、沼氣收集完全，用戶使用在有效減少污染物的同時，獲得良好的經(jīng)濟效益。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年10月，在北京工業(yè)大學舉行的中國高等學校自制教學儀器設備展中獲得成果獎。 “上流式多級厭氧反應器（UMAR）的研制”榮獲2008-2009年度廣西大學實驗室建設與實驗教學改革一等獎。
作品所處階段
- 產(chǎn)業(yè)應用推廣階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- ■實物、產(chǎn)品 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1、使用說明 廢水通過旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng)進入反應器底部，在混合區(qū)與內(nèi)部循環(huán)水混合，在反應器的一級處理區(qū)內(nèi)，廢水與顆粒污泥充分接觸，在厭氧菌的作用下廢水中的大部分有機物被轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。 2、技術特點和優(yōu)勢 UMAR反應器是在第三代IC厭氧反應器基礎上發(fā)展而來，是目前最新一代厭氧反應器，UMAR集分級處理技術、流化床技術和污泥顆?；夹g與一體，具有較高的有機負荷和COD處理效率，沼氣產(chǎn)量高等優(yōu)點,上流式多級厭氧反應器處理高濃有機廢水處于國內(nèi)領先及當代國際水平。 3、適用范圍及推廣前景的技術性說明 UMAR厭氧反應器適用于制漿造紙、化工、制藥、酒精、淀粉、垃圾滲濾液等高濃度有機廢水處理。 4、市場分析及經(jīng)濟效益預測 經(jīng)濟效益以日處理量9000 m3/d，進水COD為5000 mg/L，經(jīng)處理后廢水COD≤1500 mg/L來算，經(jīng)過UMAR處理后每天減少COD排放31.5t/d，沼氣產(chǎn)量為11340 m3/d，當標煤1200元/噸計，日收益為13608元。
同類課題研究水平概述
- 厭氧處理技術是一種有效的去除有機污染物并使其轉(zhuǎn)化的技術，可將有機化合物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。目前常用的厭氧技術主要有厭氧接觸式處理工藝，上流式厭氧污泥床反應工藝，厭氧顆粒污泥膨脹床工藝等。 (l)厭氧接觸式處理工藝 厭氧接觸法屬于第二代厭氧消化技術，其特點是將一部分消化污泥回流到系統(tǒng)，使系統(tǒng)中保持較高濃度的生物量，從而提高消化器的容積負荷。海南新時代環(huán)保公司在這一工藝基礎上進行改進，達到了很好的效果，但廢水的停留時間仍很漫長。 (2)上流式厭氧污泥床(UASB)工藝 UASB特別適合處理中高濃度的有機廢水，是我國目前主要發(fā)展的處理高濃度生物廢水的技術。UASB工藝的特點是: ①有機負荷居第二代厭氧反應器之首，水力負荷較高。 ②污泥顆?；?，使系統(tǒng)抗沖擊能力增強。 ③可節(jié)省回流污泥所需的設備和能耗。 ④反應器上部設置三相分離器，分理效率高，節(jié)約投資和運行費用。但是UASB工藝存在高徑比小，占地面積大;UASB增加截面積的放大方式難以在大規(guī)模反應器中實現(xiàn)均勻布水;液體上升流速小、固液混合較差;負荷高時污泥易流失等缺點。 (3)厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)工藝 這是在UASB基礎上的改進技術，它加大了污水進入反應器的速度，使整個污泥床都處于懸浮狀態(tài)，這種反應器使得污水與污泥的接觸強度大大加強，從而使反應速度大大加快。第三代厭氧反應器對處理中高濃度的有機廢水比第二代反應器更顯優(yōu)越。 (4)厭氧內(nèi)循環(huán)IC工藝 基于uASB設計的IC厭氧反應器是荷蘭Paques公司在20世紀80年代中期研發(fā)成功的專利技術，直至1994年有關該反應器的研究報道才在相關雜志上出現(xiàn)。IC反應器可以看成是由兩個UASB反應器上下重疊在一起串聯(lián)運行的。lC在研制中引入了許多先進的工藝思想，包括兩段式設計和分級處理技術，污泥顆?；夹g，污泥回流技術，懸浮污泥技術以及內(nèi)循環(huán)技術等，極大增加了生物量，同時改善了傳質(zhì)，盡力挖掘了生化處理的潛力，抓住了厭氧處理技術的關鍵，體現(xiàn)了從根本上提高生化反應效率的原則，因而該工藝被稱為第三代厭氧反應器的代表工藝之一。 而UMAR反應器是在第三代IC厭氧反應器基礎上發(fā)展而來，是目前最新一代厭氧反應器，UMAR集分級處理技術、流化床技術和污泥顆?；夹g與一體，具有較高的有機負荷和COD處理效率，沼氣產(chǎn)量高等優(yōu)點。
