生物反应设备设计备忘

作者:Christian Börner,Rene Trübenbach 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:29 发布时间:2018-04-04
设计MBBR和IFAS技术设备需要注意的几个问题——在设计移动床生物膜反应器时,如果仅仅注意到基体材料的面积,在生产操作实践中就会常常遇到麻烦。为保证工作性能安全可靠,需要了解设计和使用设备时的注意事项。
生物反应设备设计备忘

污水生物净化处理中,经常采用的是移动床生物膜反应技术系统MBBR,以及集成式固定床生物膜活性污泥技术系统IFAS。污水或者污水-污泥混合液从反应釜内的塑料载体中流过,与MBBR系统不同的是,在IFAS系统中使用的首先是活性污泥回收中得到的活性污泥。这样,生物膜和活性污泥组的组合就可以在同一反应体积中发挥作用了。

MBBR和IFAS技术的污水净化在世界各地深受欢迎,应用也越来越普遍。在这些污水净化设备的规划设计时,设计师要具备完整的流程工艺方面的专业知识。但是,常常有些经验不足的设备设计师以及没有专业知识的生产厂家尝试着根据某些技术的总体信息来设计制造设备,或者说是“复制”设备,当然,这种错误的生产制造后果是相当严重的。

固定膜活性污泥系统的工作原理

设计设备的注意事项

首先要有项目所需解决任务的完整资料,例如设备的空间大小、要求,以及准确的污水流入和流出参数。MBBR和IFAS容器的尺寸大小、载体的充填量都要根据流量来确定,并且还要考虑具体的产品因素。流量负荷要按照公称输入量(m3/h/m3/d)和各个浓度数据,例如CSB化学需氧量(mg/L)进行计算。设计的水温、收益率和所选载体的特定转化率是MBBR和IFAS设备系统计算的基础。

水温

为了能够计算和比较不同供应商设备的报价,MBBR和IFAS的水温非常重要。错误的温度信息会带来不良后果。如果在计算过程中设定的设计水温较高,则生物转化率高、反应体积和载体需要量小,得到的设备报价也较低;在温度较低时,反应体积和满足排水要求的载体量明显不足,要求补充添加更多的载体材料,从而使允许的充填量体积增大(最大约50%~70%)。如果设计水温过低,则虽然不会导致工作过程中要求更大的反应体积,也不会要求增加载体数量,但实际工作的温度可能会更高一些。虽然较大的容器充填量不会对生物性质带来不好的负面影响,但却增加了设备投资。

为了获得MBBR和IFAS系统的正确设计,必须设定最高和最低的设计温度并确保已经考虑了最高、最低温度的规定。如果需要确定通风系统所需的氧气量时,设计时就更应该注意使用高温水,因为氧在高温水中的溶解度比低温水差。此时的反应计算与转化率计算完全相反,必须注意下列问题:

  • 考虑到低温时的反应体积和载体量;
  • 氧合作用设计时一定要取最高温度。

收益率

收益率对MBBR和IFAS的设计尤为重要。它对反应釜的体积、载体体积和氧合作用都有影响。在生物质增长量计算时要考虑收益率,而收益率是一个根据试验设备、参考设备得出的“经验数据”,根据每一种污水的来源不同而不同。错误的选择收益率会导致MBBR和IFAS设备尺寸规格的设计错误。

转化率

在MBBR和IFAS设备中,载体承担着主要的物质转换任务。MBBR和IFAS设备设计时所需的转化率就是衡量“性能高低”的指标。因此,通常情况下,设备运营商必须知道其载体材料的性能,否则他会把所有的风险都留给他的客户。转化率是根据多年来在大型设备中载体材料使用操作的经验、实验设备的实验和实验室测试基础上得出来的数据。对转化率有较大影响的参数有污水来源、污水成分、温度、营养物供应以及氧合量等。

几十年来,在MBBR和IFAS设备中一直使用空心载体。由于空心载体的种种缺陷,近十年来它逐渐被多孔的片状PE泡沫材料的生物芯片所取代。而Multi Umwelttechnologie公司研发生产的这种生物芯片可以在多种污水和污水净化处理中应用,包括在产品研发和产品优化方面中使用,可以为产品生产提供可靠的性能指标。

在空心载体中,生物体可以在供其使用的表面上沉积下来,直到被切断为止。因此可以与理论上确定的表面积进行比较,同时对不同生产厂家的产品进行面积比较。

当载体使用的是多孔的塑料泡沫材料时是不能进行面积比较的,因为此时的性能与不同条件下活性生物质的量有关。评估载体转换性能好坏的面积性能只能在一定的污水介质完全相同的环境条件下,经过长期的比较测试才能确定下来。

结语

设计出安全可靠、经济性好的NBBR和IFAS生物反应设备,水温、转化率和不同待处理污水用多孔载体的性能都必须要仔细地计算和验证,只有细致地考虑到这些要素,才能最大程度地发挥生物处理技术在污水净化中的作用。

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