UASB反应器设计常见问题解答.doc

UASB反应器(1) 设计说明本工程所处理工业废水属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。设计流量 1200 m/d =50m/h进水浓度 CODcr=5000mg/L COD去除率为87.5%容积负荷 Nv=6.5kgCOD/(md)产气率 r=0.4m/kgCOD污泥产率 X=0.15kg/kgCOD(2)UASB反应器工艺构造设计计算 UASB总容积计算UASB总容积： V = QSr/Nv = 1200587.5%/6.5 = 807.7 m （3-1）选用两座反应器，则每座反应器的容积 Vi= V/2 = 404 m设UASB的体积有效系数为87%，则每座反应器的实需容积 Vi = 404/87%= 464m若选用截面为8m8m 的反应器两座，则水力负荷约为 0.3m/(mh)1.0m/(mh) 符合要求求得反应器高为8m，其中有效高度7.5m，保护高0.5m. 三相分离器的设计UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求：a.液进入沉淀区之前，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀效果。b. 沉淀区的表面水力负荷应在0.7m/(mh)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h。c. 沉淀斜板倾角不小于50，使沉泥不在斜板积累，尽快回落入反应区内。d.出水堰前设置挡板以防止上浮污泥流失，某些情况下应设置浮渣清除装置。三相分离器设计需确定三相分离器数量，大小斜板尺寸、倾角和相互关系。三相分离器由上下两组重叠的高度不同的三角形集气罩组成。本设计采用上集气罩为大集气罩，下集气罩为小集气罩。大集气罩由钢板制成，起集气作用，小集气罩为实心钢筋混凝土结构，实起支撑作用。 取上下三角形集气罩斜面的水平倾角为=55，h2=0.5m根据图b所示几何关系可得：b1=h2/tg=0.5/tg55=0.35m （3-2）b2=b-2 b1=2.67-20.35=1.97m （3-3）下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速v1可用下式计算：v1 = Q/S1 （3-4）S1 = b2ln = 1.9783 = 47.28 m （3-5） = 25/47.28 = 0.53m/h 2m/h取CD为0.3m，上三角形集气罩与下三角形集气罩斜面之间回流缝流速v2可用下式计算：v2 = Q/S2 S2 = CDl2n = 0.3823 = 14.4 m = 25/14.4 = 1.74m/h 2m/h满足v1 v2 BC/AB的要求,则直径大于0.008的气泡均可进入气室. 布水系统的设计两池共用一根DN150的进水干管， 采用穿孔管配水。每座反应器设4根DN150长6.7m的穿孔管，每两根管之间的中心距为2m，配水孔径采用 714mm,孔距为2m,即每根管上设4个配水孔,每个孔的服务面积2m2m=4m2,孔口向下,穿孔管距反应器底0.20m.每座反应器共有16个配水孔,若采用连续进水,则每个孔的孔口流2.11m/s 2m/s ,符合要求.估算布水系统的水头损失为0.7m,UASB的水头损失为0.8m,则废水在UASB反应器中的总水头损失为1.5m.管道布置见图10：水面低0.6m.出水渠的设计计算每座UASB反应器设四条出水渠,出水渠保持水平,四条出水渠的出水汇入集水渠,再经出水管排出.a.出水渠:采用锯齿形出水渠,钢结构.渠宽取0.2m,渠深取0.3m. b.三角堰设计计算每座UASB反应器处理水量7L/s,溢流负荷为12L/(ms)设计溢流负荷取f=2L/(ms),则堰上水面总长L= q/f= 7/2= 3.5m （3-7）设计90三角堰,堰高 H=50mm,堰口宽 B=100mm,堰上水头 h=25mm,则堰口水面宽 b=50mm,三角堰数量 n=L/b=3.5/0.05=70个.设计堰板长为8-0.3=7.7m,共6块,每块堰10个100mm堰口,10个670mm间隙.堰上水头校核:则每个堰出流率 q=0.007/70=110-4m/s按90三角堰计算公式 q=1.43h5/2 （3-8）则堰上水头为 h=(q/1.43)0.4=(110-4/1.43) 0.4=0.022mc. 集水渠:集水渠宽取0.3m, 集水渠底比反应器内d. 出水管:取DN150的铸铁管,出水管在集水渠中心底部.出水管中的水再汇入位于走道下的DN200的排水总管.e.浮渣挡板:为防止浮渣进入曝气池,在出水渠外侧0.3m处设浮渣挡板.挡板深入水面下0.2m,水面上0.025m. 排泥管的设计计算a.排泥量的设计计算每座UASB的设计流量Q=600m/d,进水COD浓度为5000mg/L,COD去除率为87.5%,产泥系数为R=0.15kg干泥/kgCOD,则产泥量Q=600500010000.8750.15=394kg干泥/d 设UASB排泥含水率为98%,湿污泥密度为1000kg/m,则每日产生的湿污泥量 Q=394/(10002%)=19.7m/d则两座UASB的总产泥量 Q0=219.7=39.4m/d 沼气管道系统设计计算a.产气量计算每座UASB设计流量 Q25m /h进水CODcr S0=5000mg/L=5kg/mCOD去除率 E=87.5%产气率 r=0.4 m/kgCOD 则产气量 Gi=QS0Er （3-9）=2550.8750.4=43.75 m /h两座UASB产气量共为 G=87.5 m /hb.沼气管道的设计出气管: 根据三相分离器的特点,每一个集气罩分别引一根出气管,管径为DN100.水封罐: 本设计选用D=500mm的水封罐.水封高度 H=H1-HMH1大集气罩内的压力水头,取为1mH2OHM沼气柜的压力水头,取为0.4mH2O则H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2O取水封罐高度H=1.0m ,其中超高为0.4m在水封罐上设有一根进水管,一根放空管,在外面设一液位计以观察罐内水位情况.气水分离器: 气水分离器起到对沼气干燥作用,选500mmH1800mm.沼气柜: 根据设计规范要求,沼气柜的容积一般按610h的平均产量来计算,本设计选用6h产气量计算,则6h的产气量为W=87.56=525m所以选用550m的沼气柜 .1、2、 什么类型的废水才适合用UASB技术？它对进水水质有哪些要求？或者说进水的水质对用该技术产生什么影响？答：大家都不知道“什么类型的废水适合用UASB技术”，这样问就犯大错了！拿水来试，如果长期（6个月以上）稳定（正负5%）地保持BOD5去除率在90%左右，并且，器内污泥量增加，和有足够量的沼气产出。对这种水就能用UASB处理。少谈论，进实验室去！2、三相分离器设计的主要核心是什么？它的角度如何根据水质及工艺参数来确定？如何防止出水带泥花何克服浮沫问题？答：三相分离器的关键（核心），就是保证：产生的污泥量大于流失的污泥量，反应器中的污泥量是增加的。凡能达到此目的的，就是“好”三相分离器，别拘泥形式，别落入“前人”的桎梏。所以，我说多了会增加此方面的危险，不便多说。出水带泥不能防，不必防。浮沫不是问题，克服它干什么？3、UASB的布水系统如何设计才能让处理效果比较好？如何设计能形成良好的自然搅拌作用？如何防止进水通过污泥床时形成沟流和死角？如今比较常见的在UASB池底布穿孔管，然后用泵将进水抽进，请问这样的布水方式对处理效果有何影响？答：布水器和处理效率之间的关系不是十分明确。搅拌不是靠水力，而是靠“气”比水轻。产气良好的反应器可能无此问题。布水器对处理效率的影响，我没有定量的数据支持，不清楚，不敢讲，我想大家呢！谁有定量的数据支持的观点？你们研究研究。这类布水器用起来还可以。4、颗粒污泥如何培养？据称国内的UASB绝大多数难以培养出处理效率比较高的颗粒污泥。答：废水的类型、反应器结构一旦确定，颗粒污泥不是培养出来，是结果，是设计和操作的产物。你的意思是国内UASB没有颗粒污泥吧？！我基本同意，但不是所有的国内所有UASB,都无颗粒污泥，我知道有些UASB，在很长时间内都有很好的颗粒污泥。颗粒污泥和处理效率的关系可能不是你理解的那样。厌氧污染物的去除效率和废水的类型、停留时间等关系更密切一些，和是否颗粒污泥关系不很紧密。所以，“处理效率比较高的颗粒污泥。”这里可能有二个目标，一是处理效率，二是颗粒污泥。5、UASB系统的稳定运行是如何控制的？我觉得现在生化处理很多是靠个人的经验控制，缺乏成熟的方法，这是一项技术发展的障碍，如何整理出系统的控制方法是很有必要的。答：这是厌氧问题的关键。有些“专家”在追求高负荷，能达多少多少千克（语不惊人死不休）！而工程上真正的主要目标是“稳定”。我同意现在主要是“靠个人的经验控制为主”的说法。但是，这就是方法的一种吧。所以，我看过前年的春节晚会后，就老讲：我们是污师（污水处理工程师），是“巫师”（靠个人的经验来办事）。不是“技术发展的障碍”，是技术发展的动力，是目标，是大家用武的舞台。我在许多场合下讲自己的“梦想”（这里是第一次）：“把一个反应器的水取出来，用某种仪器一分析，就知道三天之后会出事。”3、 最后一段，本人在此处“信口雌黄”原因，就是不愿不会编书，又没有想当教授、专家、名人的压力。或许，我们的讨论将来可能成为一本“著作”呢。由心而发的是“著”，东抄西拼是“编”。但有朋友讲：编书也是推动社会进步，贡献多多。现在老到“不太”走极端了，同意！所以，才有今天的讨论。是不是贡献不敢讲，但敢讲：“这是心里话”！应该贪心，它进步的最原始动力，如果索要公开的资料还不能算是贪心呢。认识到“何况知识和技术是要多年的积累的，宝贵的经验更是积累中的沉淀”。是很难得的，何况，厌氧又是“只能意会，不能言传”的巫术。无密可保，放开来问。如果上一下“苏州科技学院/科技处/科研机构”可能得到一些工程信息，注意是2001年前的内容，现在由于惯性力作用，又有几个新工程，以后整理出来供大家“扁”。ABR是个非常先进的技术，我毕业论文就做的ABR技术，您为什么不进行研究和应用呢？答：一个技术是否先进，很难判断，我个人认为：（1）看其本质上和其他技术的区别；（2）分析使用对象的具体情况。一般来讲，越离自然状态远的，人工控制能力越强的技术，就越“先进”。例如，自然界中的厌氧、好氧反应现象，比人类的历史早多了，我们能惊叹在大自然的奇妙，而不能讲大自然的技术水平很高。从厌氧发酵罐UASBIC，反应器结构越来越复杂，人对厌氧过程的控制能力越来越强。单位体积的处理能力越来越大，单位体积的造价也越来越高，也越来越依赖控制能力、控制水平。对于“地多人少”的个案，厌氧氧化塘可能最好；而对于“可用面积极小”的个案，IC系列的反应器可能最好。总之，（1）厌氧技术是一种实用技术，不能脱离实际情况，而讲某种技术先进；（2）如果其它技术还存在，说明有其存在的理由。ABR（厌氧折流板反应器）技术，我院研究的很多很早，从公开发表的文章的数目看，我院做得可能是最多的。ABR是厌氧技术的一种，脱离“个案的实际情况”我不好谈其是否先进，但是，有二点请你注意：（1）应用实例并不多，成功的个案也极少；（2）属于多级（或多相）串联反应器。厌氧技术的最大问题之一：容易酸败，多级串联对“酸败”的发生“更有利”些。我们对ABR很早就关注，也反复讨论。看一个实用技术，不应该看它的优点，而应分析其缺点。我们一直没有找到ABR比UASB等技术更适合的个案，所以，一直没有用。当然，多少也有点“门派”的思想，“以小人之心度君子之腹”地怕别人生气。去年，有一个啤酒厂，有二条氧沟，想改一条为厌氧，一条为好氧。我们看这个CASE挺适合的，就悄悄地改一条沟氧化沟为ABR，今年调试下来，和预想的没有大的出入，进水3000m3/d，2500mgCOD/L，出水500600 mgCOD/L。如果能稳定一年，就可给自己打75分了。如果，想知道CASE更详细的内容，我们可以面谈。1. 三相分离器关键是那里,如何设计,请给指点一下.答:这个问题的本身就是个关键，关键之处各人看法不一，这样才有了各式各样的“三相分离器”。我个人有几点体会，供大家分享：（1） 三相分离器的功能是什么呢？A：是保留足够多的、活性的污泥在UASB内部；B：对污泥进行筛选。设计时要牢牢抓住主要功能，兼顾辅助功能。（2） 设计UASB时就应该预先估计（设定）污泥的粒度、比重（将来的污泥是不是颗粒的），并估计污泥所产的气泡大小。（3） 弄清楚UASB污泥“流失”的原理。我认为：流失的原因是多种多样的，但正常运行时（不是酸败期、没有急性中毒、没有水力和负荷冲击、），流失是缓慢的，灾难性的结果是长期问题的积累。污泥流失是污泥上所附的气泡所致，当污泥和气泡形成的“团”和水流同速运动时，就要流出去了。（4） “理论计算”的重要性远低于工程经验和教训，而对教训的把握又靠“理论”，否则盲目的“改进”，事倍功半。（5） 除工艺问题外，还应抓住力学、材料、防腐、等工程问题，往往小问题引发大问题，千里之堤毁于蚁穴。（6） 造价也是大问题，过去的价格不是很正常，现在应该从设计上提高和其他技术的竞争力。还有许多，但我的“二传手”（年轻人）告诉我：别写多！写多了没有人看。2. 布水系统如何设计才能布水均匀？还有是扩大单体的大小好，还是使用串并联比较好，请教了？答：这方面更是“百花齐放”，我们自己也有三四种方法，在这个方面大家吃亏很多。还是从头分析，什么是均匀（指标是什么）？为什么要均匀？我个人认为：（1）只能是相对均匀；（2）过去也谈过，我们没有掌握布水均匀和效果的定量关系；（3）堵塞是最大问题，而均匀性最多只能是第二。后面的“还有是扩大单体的大小好，还是使用串并联比较好，请教了？”内容不知所指，可进一步探讨。3. 污泥更新和颗粒污泥培养是如何进行的,请给以指点.答：一般情况下，污泥不需要更新，也就是加一次就行了，最起码这是我们追求的工程目标。污泥填加也是一门技术，如果量小问题不大。在这一年内我们加了上万吨的污泥，量变引起质变，提醒你一下。颗粒污泥的培养注意几点：（1） 判断某种水能培养出颗粒污泥，我个人认为，可靠的办法：到实验室里做出来。可能没有捷径可走。如果你有更好的办法进行判断，万望请不吝赐教，如果我们“俱乐部”都不说真话，会很快消亡。（2） 在什么条件下能生成颗粒污泥。也要实验室的。注意：A、尽量模拟实际情况、条件。B、如果你让企业花很多的钱去满足你的条件，你就离失败很近了；如果你要求工人很勤快、很有能力，你离失败就不远了。C、所以，我过去发过“牢骚”：什么水都别用UASB，只有其他技术都不行了才用。（3） 如果小试成功了，还有从非颗粒到颗粒的问题，在工程实践中主要限制因素时间，大家都是急性子（投资之后如此，在投资前性子都慢），环保局也不论青红皂白地要求“限期”。所以，一般设计和调试合在一起，也应该把二者一起考虑。5. 请教专家，您设计的UASB 上升流速一般控制在多少答：我设计过几十套UASB系统，一般在几十厘米/小时到几米/小时，具体问题具体分析。6. 请问，国内的UASB设备达到设计负荷的比例是多少？我听说过国内的UASB形成真正的颗粒化污泥的设备比例不到50，是这样答：在前天，一位清华的博士生和我的朋友聊起UASB现状，他说：没有好的！上月咱们“俱乐部”有人也指出这个问题。你就婉转了，问“达到设计负荷”情况？也就是设计者自己给自己打分。国内的全面情况，我们小单位不太了解。但是，确实看了不少，听了不少，大家都不乐观。我个人认为原因：（1） 大家对UASB期望值太高；（2） 对业主许诺太多，导致业主期望值过高；（3） 设计人员看书多，做实验少，实验时间不足够长，什么水都敢做；（4） 设计的负荷太高，没有考虑工业生产的波动、操作水平的低下、设备的粗糙、等不利因素；（5） 某些环保设备厂在起哄，只考虑接工程，不考虑做好工程；（6） UASB的稳定性本身就有问题，研究所里的同事讲：UASB就是减肥药，谁接都要瘦一圈。所以，我们现在采用MIC了。MIC比UASB稳定性好些。（7） UASB一旦出问题，要花钱重新投加菌种；要花时间重新调试，所以，一出事，大家都在扯皮。正常运行的时间就不多了。还有，大家对“厌氧行”都是瞎子摸象，记得前年，我国某著名厌氧专家在文章上讲（并由他的同事在一学术会上宣读）：他们做的3万立方米深度厌氧反应器，占全国的96%。幸亏我在现场，我说：我这次的文章中（我也写了文章去凑热闹）就提到某厂UASB的体积就达2万多立方米！由此可见，大家之间信息多么不灵通。这也是我参加这个“俱乐部”的原因。我不知道“比例”！我们设计了15万立方米左右的深度厌氧反应器，达到设计目标的有60%70%吧！主要原因：厂里没有那么多的水。所以，我们最近的合同都有：“达到设计水量，或把厂方输送到污水处理厂的水处理完，即为完成合同，”。正常使用率在80%左右吧，有个别的厂已停产。产生颗粒污泥可能不是工程目标吧？当然大部分长期正常运行的、高效率的UASB都有颗粒污泥。我们一般也要求管理和操作人员，每周分析污泥的“品相”一次。7. 我做过的几个UASB设计负荷都在10公斤左右，和书上说的国外的30公斤相去甚远呀答：你呀！你不是害我吗！我在前面说了那么多的话，貌似个专家。这样，不删了，给需要的人看看。10公斤左右是很好的，你是专家。实际运行在多少公斤？能不能给大家举个实例，让大家分享？谢谢了！哪书上讲：国外30公斤？我的印象是：有高有低8. 是吗？我对UASB十分感兴趣，是否可以寄一点资料让我们拜读一下，另外我想问一下高浓度有机制药废水中含高浓度硫酸根离子是否对UASB工艺又影响多搞的浓度又影响，答：看到上面的问题，知道你是专家。我过去对我的学生说过：大家的问题是对于UASB知道太多。知道多了有害，正如你自己的判断，国内UASB做得不太好，你看他们的文章（东抄西抄，甚至胡编乱造，为了职称、学位，为了广告）有什么利呢？走自己的路，你设计的负荷在10公斤，如果能长期稳定地运行，你应该自己写书，请和大家分享，中国是个大市场，不要怕别人也会UASB。制药废水你做过实验了吗？水质？小试结果怎样？硫酸根的浓度多少？估计你是问：硫酸根浓度多少时影响UASB吧？这个问题是个难题，我们在解，但还不敢说：“没有问题了”。我可以肯定地说：硫酸根的影响有时是很大的，大到导致厌氧UASB失败。9. 公司的处理设施即将运行，UASB池厌氧菌也准备购置和培养，请问培养这一段时间应该注意什么问题，污水浓度控制多少适宜答：我是个“间接上网”者，有个“二传手”。不知是“二传手”的问题，还是你太急了，看不清这个问题。哈工大的一位博士问过我这个问题，记的我当时的回答：相对待刚刚出生婴儿一样对待你的UASB，这是大家应该注意的。你是专家，UASB的文章你可能看过成百上千篇，细节尽知。如果硬逼我讲点什么，就抛砖引玉：你先做小试，从小试获得可能出现的问题，并进行解决之。如果在工业规模，时间又很紧的情况，压力就大了。根据我们的经验，浓度控制是调试阶段的“表相”，不是内核。控制负荷在你污泥能承受的负荷之下。我用普通厌氧（严格上讲应该是水解）后面加好氧池处理印染废水。因为废水呈碱性，所以要用酸中和。但我用钛厂的废硫酸后，厌氧出现跑泥现象，而相同条件下用另外的酸却不跑泥（但不知另外的酸为什么厂的废酸，因为商业原因，原来的供酸者不提供）。经化验废硫酸中钛含量4.1g/l，铁含量1g/l。是不是钛对厌氧菌产生毒害作用？另外的一个问题，这种情况下用什么样的废酸能避免对厌氧的影响。”不管怎样，这个问题我的看法如下：1、 极可能是加废硫酸造成的跑泥，分析原因如下：（1） 在有硫酸根存在的情况下，由于硫酸根的化学活泼性比CHO中的C高，厌氧微生物首先选择硫酸根为电子的受体，硫酸根接受电子后生成硫化氢、硫氢酸根、硫离子，也可能生成少量的元素硫。而硫化氢、硫氢酸根是对厌氧微生物有毒的，杀死或抑制了厌氧微生物生长。使厌氧污泥（微生物）的物理性质发生变化，不再容易沉淀。（2） 也可能由于硫化氢、二氧化碳气体的存在，污泥上附着有极小的微气泡，使污泥漂浮。（3） 也可能是突然加入硫酸，微生物还没有驯化好，使其物理性质发生变化，而不易沉淀了。2、 加硫酸的好处便宜！可以在水解区去除更多的COD。3、 加什么酸好有机酸（如乙酸等）最好，次之盐酸！注意盐酸中的氯离子也是一种有毒（对厌氧微生物）物质，不能浓度太高。4、 不加酸更好分析一下，印染废水PH高的原因，采用生物调理的方法就更好。二、能产生多少沼气废水中的COD在厌氧微生物的作用下，生成气体从水中逸出、生成固体（微生物体）沉下来、生成不是污染的水等，好氧也是如此，物理化学法也是如此。厌氧的特点之一，COD用于生成微生物量的比例很低，用于生成沼气的比例很高，在进行沼气产量计算时，假设全部生成沼气误差不大。厌氧系统没有添加任何“氧化剂”，根据前面的假定，从水中去除的COD，必然全部进入气体（沼气）中。340L甲烷相当于1kg的COD。所以，从水中每去除1kgCOD可以产生340L甲烷。这样，我们能根据去除的COD量计算出来甲烷的产量了。沼气是由于CHONSP发生自身氧化还原反应的产物，例如C元素，一部分被氧化了就生成二氧化碳，另一部分被还原了生成甲烷，N、S元素也是如此。一般假定H、O不参与氧化还原过程（除非有大量的氢气等生成）。沼气中的主要组分就是二氧化碳和甲烷，二者之间的比例和CHO的三元素比例关系而定，Bussel有个方程式，可以计算出来。例如，碳水化合物中H、O比例为2：1，碳的化合价为0，所以，二氧化碳和甲烷的比例为1：1。去除COD产生的甲烷量恒定，而甲烷与二氧化碳的比例是变化的，所以，沼气的产量也是变化的。如果，是1：1，沼气产量就是680L/1kgCOD去除。注意，二氧化碳比甲烷容易溶于水，所以，沼气中的二氧化碳比计算值要少。三、沼气的价值（一）沼气的燃烧热上回讲到在厌氧反应器中每去除1kgCOD能产生340L甲烷气体，如果沼气中二氧化碳和甲烷的比例是1：1，沼气产量为680L。如果某种废水流量5000立方米/日，浓度为10000毫克COD/升，在厌氧反应器中的去除率为90%，那么，该系统的甲烷产量为15300立方米甲烷/日，大约30600立方米沼气/日。1立方米废水产生3立方米甲烷，6立方米沼气。查“化工手册”、“燃烧手册”、“化学”等有关书，可以知道甲烷的燃烧热：数值 单位 数值 单位 数值 单位210 kcal/mol 877.8 kJ/mol 877.8 MJ/kmol13.125 kcal/g 54.9 kJ/g 54.9 MJ/kg9.37 kcal/L 39.2 kJ/L 39.2 MJ/m3大家可能得到一些相差不大的数据，注意：燃烧热有低值燃烧和高值燃烧热之分，这里给的是高值燃烧热，对于沼气利用采用低值燃烧热就行了。我们的连续剧重新开始。上回书讲到沼气用于能源的价值，那个例子水量好象有点大，最后的产出都百万元、千万元级，有点吓人。但工程实践证明确实如此，不改了。如果你的水量小、或浓度低，只要换成去除的COD量就行了。如果用于化工原料是否更有价值？大家可以讨论。用于能源都要一般总要燃烧，我们污师对燃烧学所知不多，但一点都不知道也可能不行，我们试着向燃烧方面探索着前进。错误总是难免的！请求大家原谅了！我们看到“点击数”远比“跟帖数”多，说明我们社区有不少游客（浏览者），他们对此可能不十分了解，因此，尽管我们估计你对此早已熟知，还是把这些基本知识贴出来抛砖引玉。四、沼气的燃烧（二）沼气的价值我们查了一下，甲烷的低值热值为35.9MJ/Nm3，如果假定沼气中甲烷含量为50%。主要能源的热值比较如下：1、 标准煤的热值为7000kcal/kg，1立方米沼气相当于0.66kg标煤。例子中30000立方米沼气/日，相当于20000kg(即20吨)标准煤。2、 原煤的热值若为5000 kcal/kg，1立方米沼气相当于0.86kg原煤，如果500元/吨原煤，例子中30000立方米沼气/日，用于替代原煤，其年（300日/年）产值相对于：近4百万元/年。3、 煤油的热值若为10300 kcal/kg，1立方米沼气相当于0.42kg煤油，如果5000元/吨煤油，例子中30000立方米沼气/日，用于替代煤油，其年（300日/年）产值相对于：近2千万元/年。4、 液化石油气的热值若为12000 kcal/kg，1立方米沼气相当于0.35kg液化石油气，如果5000元/吨液化石油气，例子中30000立方米沼气/日，用于替代石油气，其年（300日/年）产值相对于：近1千5百万元/年。5、 煤气热值若为1200 kcal/立方米，1立方米沼气相当于3.5立方米煤气，如果2元/立方米煤气，例子中30000立方米沼气/日，用于替代煤气，其年（300日/年）产值相对于：近3千万元/年。6、 气田天然气热值为8500 kcal/立方米，1立方米沼气相当于0.5立方米天然气，如果3元/立方米天然气，例子中30000立方米沼气/日，用于替代天然气，其年（300日/年）产值相对于：近1千4百万元/年。我们在这里不厌其烦地给出固体、液体、气体燃料，（1）给大家一些背景数据，以后可能用得上；（2）告诉大家替代不同的燃料，价值差别大了。（一） 沼气燃烧的空气量我们还假定沼气的组成为甲烷比二氧化碳为1：1。同时假定：空气氧气和氮气比为1：79/21 = 1：3.76沼气燃烧的化学计量方程为（CH4 + CO2） + 2（O2 + 3.76 N2） = 2 CO2 + 2 H2O + 7.52 N2通过化学式可见：1、 空燃比（空气沼气比）（空沼比）：4.76：1即1立方米沼气燃烧需要4.76立方米的空气，通过此结论，我们可以大致计算沼气燃烧所需的配风量。注意：实际燃烧过程中空气量都是稍稍过量的，不同燃烧器的过剩系统不一样，一般不会超出1.01.2。2、 空气甲烷比：9.52:1即1立方米甲烷需要9.52立方米的空气，通过此可以计算不同甲烷含量沼气所需的空沼比。（二） 沼气燃烧的烟气量通过燃烧的化学计量方程，可知1立方米沼气完全燃烧的所产生的理论烟气量为5.76，沼烟比为1：5.76。实际烟气量比理论烟气量多，多的部分就是过剩的空气。注意：用烟气量设计烟囱等，千万别忘了计算排烟温度下的体积流量。爬树的猴子一个猴子每天从地面上出发向一棵树顶爬，树顶结的果子是它的唯一食物，摘了果子后回到树下吃。树越长越高，猴子每天要爬高度也越来越高，大家可以想象，总会有一天，果子给猴子的能量和猴子爬树摘果子所需的能量相等，从这一天起猴子就会越来越瘦了，直到猴子饿死。大家还都知道：水向低处流，要想让水从低处向高处流，必须借助于“水泵”。大家肯定也都知道：在水中某物质总是从浓度高处向浓度低的地方扩散。但是，水中的COD（营养物）浓度比微生物体内的COD浓度低，但微生物却能将营养物质从低浓度处向浓度高处迁移，靠什么呢？我们可以称为微生物拥有“营养泵”。微生物利用营养产生的能量如果和“营养泵”所消耗的能源一样大时，就象猴子吃果子获得的能量和爬树需要的能源一样大的道理一样。微生物体内COD浓度和水中COD浓度的差别越大，“营养泵”所消耗的能量越大。如果水中的COD浓度低于某个值后，某种微生物就无法正常生存生长了。这个浓度就是这种微生物的“最小营养物浓度”。好氧微生物利用氧气氧化分解有机物，厌氧微生物通过有机物的自身氧化还原反应分解有机物，前者的反应能远远大于后者，所以，好氧微生物“营养泵”具有的能量要比厌氧的大，好氧能将水中COD浓度降得更低。微生物的最小营养物浓度（1）和微生物的种类有关；（2）和微生物群落的食物链有关；（3）和营养物的种类有关。定量的关系还要靠大家努力去研究、实验、测定。有人将最小营养物的浓度Cmin定义为：Cmin = Ks b /( Yk b)Ks 是半饱和浓度 mg/LY 是生物合成率 g生物/gCOD去除K COD利用率速率 gCOD/(gVSS d)B 世代时间 1/d一般好氧生物法，对BOD能利用到浓度为几个毫克/升，而厌氧可能利用到十几仍至几十个毫克/升。从此看到，在低浓度下（十几几十毫克/升）厌氧微生物也能生存生长，反过来，厌氧微生物能处理BOD浓度仅有几十的低浓度废水，而且效率还可以。我们从此可以看到，我们从技术上只能驯化反应器中的“厌氧群落”，只能给好的“群落”，就是精度高的群落，提供好的生存生长条件，以降低反应器的出水浓度。因为背靠我国最早的卫生填埋的垃圾场，我们对卫生填埋研究起步早，其中对垃圾渗沥液的研究也进行了多年。渗沥液的处理工艺根据渗沥液性质和处理要求等等具体情况而定，技术上有几个方面请注意了：（1） 渗沥液的浓度变化大渗沥液的浓度受许多因素影响：填埋场的设计结构、填埋场的建设质量、填埋场的填埋工艺、操作管理、天气、气候、城市所在的地埋区域、填埋场的年龄、。所设计的渗沥液处理厂、所制订的处理厂操作管理方法要充分考虑这些因素。（2） 渗沥液的可生化变化大如果采用生物法为主的处理工艺，渗沥液的可生化性、及其变化会影响处理的效果。一般新填埋的区域的渗沥液的可生化性好一些，老堆的渗沥液的可生化性就差了。（3） 渗沥液的不可生化部分造成问题渗沥液一般是垃圾生化的产物，又在垃圾层中停留很长时间，渗出垃圾填埋区后又在“调节池”中停留很长时间。其可生化的部分已在进入渗沥液处理厂之前降解了相当部分，所以，应该注意其COD中的不可生物降解部分，尤其是老垃圾堆。渗沥液在调节池中产生气泡，尤其在新启用的填埋场常见，令渗沥液处理的污师们振奋，但是，仔细分析就令人不那么不振奋了。微生物和“阶级斗争”（文革的嘴脸暴露出来了）一样：“无处不在，无时不有”，在调节池中有一些（有一点）不令人奇怪。工程中有个“相对论”，微生物总是相对于你的要求，不够多，或不够少；能力不够弱，或能力不够强；，想它它不来，不想它时它出来捣乱。在调节池里总是有，在厌氧池中又不够多。还有，如果在调节池中的厌氧微生物足够多，足够强，厌氧池就可省去了。如果在厌氧池中降解的很好，为什么不在垃圾堆里、调节池里降解呢？对于具体工程的调试我们很希望帮忙，但也怕帮倒忙，越帮越忙。所以，请你把具体的情况告诉我们，才敢发言。如果你不愿将具体情况公开，请给我们电子邮件，并请注明“保密，不上贴”等。王老五先生：我们可能没有能将你的问题理解透彻，我们先试着回答，如果“不对题”你再下帖子。厌氧系统在需要较长时间才能达到设计的污染物去除率，这段时间，一般需要几个月，甚至更长。在达到设计的去除率的同时，还必须考虑厌氧微生物（厌氧污泥）是否增长？是否达到设计的总污泥量？厌氧污泥的“泥相”是否向好的发展？是不是稳定在一种泥相上，如颗粒污泥、絮状污泥等等。如果一切都到达稳定的状态、原水的情况又没有变化、操作也没有变化，厌氧系统的去除污染物的效率一般可以在相对长的时间内稳定，这个时间可达几年，甚至“永远”。如果在调试期间，只是污染物的去除率达到了设计值，系统还没有稳定，污泥还没有达到设计的量（甚至还没有增加）。厌氧系统的去除率可能会突然下降，甚至丧失。当然，也有特殊情况，在正常运行期间，污泥越来越少，每过一段时间就补充一次污泥，或用不停地补充。这种情况较少，要具体情况具体分析了。冰山消融先生：从上海回来看到你的帖子，去上海参加网友聚会了吗？你讲的垃圾渗沥液处理系统，前面是4级厌氧，我们估计为：4只串联的、有填料的、酸化池。你希望在厌氧池填料上挂膜、或进行厌氧调试。有如下问题和想法：1、 每个池子的进水方式？流动方式？停留时间？池子尺寸？填料类型？填料安装方法？如果方便，能不能讲得再详细些，这样，网友们才好给你出主意，否则可能“帮倒忙”、“越帮越忙”。2、 COD浓度12万不低！其可生物降解性怎样？你们做过实验吗？还是仅从BOD/COD的比值进行分析、设计的？自己单位设计的吗？3、 你如果讲“挂膜”，首先要定一个目标，怎么样才叫挂膜？填料上挂多少VSS才能算挂成功？4、 你如果不考虑“挂膜”，只笼统地考虑调试。也要有个指标问题，一般采用厌氧池的COD效率为指标。你现在给自己定的目标COD去除率是多少才算调试成功？设计值是多少？达到设计值效果稳定持续多长时间才算调试成功？也就是，首先定个目标，最好是根据设计值为定目标。5、 如果目标不高，也不考虑挂膜，并且厌氧池设计还行。不妨先向厌氧池，不考虑其效果，让自然挂膜，把精力放在SBR调试上，当SBR有剩余污泥时，把SBR的剩余污泥进到厌氧池中，估计能增加厌氧的效率。6、 好氧调试二三个月，厌氧再来上一二个月估计就差不多了。总去除率稳定后，调试就算结束了。再想把总效率提高，就得另想办法！7、 如果买厌氧污泥作为菌种，也是个办法，速度快一些。在上海聚会时，有人提出：污水处理厂的主要费用之一是“提升费用”。和我们的印象出入很大,回来后赶紧验算.例题：用“百乐卡”工艺处理生活污水，每小时处理300吨，一次提升高度为7米，曝气量要求气水比为15：1。分析提升电费和曝气电费的关系。假定提升采用潜水泵wq300-7-11流量=300立方/小时,扬程=7米,效率=64%,配用电机=11KW计算出提升1立方米水1米高所用电量=11*1/(300*7)= 0.0052kwh/(t m).一次提升7米,吨水提升费用=0.018元/吨水(设电费为0.5元/KWH)看看曝气消耗.如果污水流量=300立方/小时,曝气量为=300*15/60=75立方米空气/分钟采用某三叶罗茨风机BK9020流量=74.6立方/分钟扬程=4米水柱（由于不知百乐卡的曝气深度，取个较小的值34米水深）配用电机=64.5KW计算提升对立方米水曝气所用电量=64.5*1/300= 0.215kwh/t.曝气电费=0.11元/吨水(设电费为0.5元/KWH)是提升费用的56倍。通过定量分析，曝气所用电费是提升所用电费的56倍。对于某真实的处理厂，尽管我们的提升高度可能变化，我们的曝气量（曝气深度）有所变化，但这样结论不会变：曝气电费远大于提升电费，曝气耗电是主要“矛盾”。悠悠见南山先生:不知你讲的UASB“底部、中上部”的具体含义是什么。我们在工程中发现：在UASB第一个取样孔（离UASB底1米），往往COD去除率已是总去除率的90%以上了。这样，可能和你的说法有点区别，你的数据是看资料得到的？还是实测得到的？如果是工程实测值，可能是你的UASB底部污泥的性能还不算太好。我们早上在一分钟内能喝200毫米牛奶，但我一天不能喝288升牛奶。所以，我们不能简单地把“中上部”的空间看成“无用”空间。上次看到某网友讲：间歇曝气，在停止曝气时，污水和污泥不能混合了，在此时效果一定不好。我不以为然，也回了帖子。你的问题可能和这个问题一样？现在，我们的UASB离“出满力”还差得很远！很远！我们还不敢讲“优化”。我们认为：我们设计的UASB的问题不是“不优”，而是“不稳”。AX100先生：我们不是要指出：提升不是主要耗能之一。而是要计算提升到底需要多少电，同时顺便提出曝气耗能，为大家展开曝气耗能作个“引子”。你提出：一般费用在0.4-0.45元/吨废水，而水的提升费用大概在0.1-0.12左右，所以说提升是污水厂的主要能源消耗之一”这是一般情况，并且我想算一下，提升多少米需要“0.1-0.12左右”。如果算的不对，请指出，如果对了请大家留心。我们从一个特例（300吨/小时，一次提升7米）计算：提升不需要如此之高费用，如果电费是一度5角的话。我们再次建议，大家多计算、多定量分析。我们对曝气的想法是：穿孔曝气是主流，大家继续提高。如果不进行“传统”的曝气，曝气费用就省了。如果你（或大家）需要听听这方面的我们的想法，大家可以继续讨论。王老五先生：谢谢你关注本社区！UASB运行后一般去除率为多少？我们（EPAT）工程上做的水，都是易生物降解的水。所以，在达到正常运行后，一般都在90%左右。做样的方法：原水是全混样（因为所有的污染都进器内了），出水为清液样（因为，这样才准确一些）。沼气发电我们看了一些，没有试过，原因：1） 沼气量不大时，不值得；2） 发电机投资大一些；3） 电费不高，所发的电和煤电、水电比没有优势；4） 沼气有更好的用途。看我对绿野仙踪的帖子，你就能判断怎么用沼气的顺序了；5） 我建议：通入城市商业用气系统，欧洲这样做的多，价值最高。中国市政是“高垄断”进入难。大家可以想办法。6） 我再建议：沼气液化，自己进入商品气市场。绿野仙踪先生：我们连续剧到哪里了？（二） 沼气燃烧的烟气量通过燃烧的化学计量方程，可知1立方米沼气完全燃烧的所产生的理论烟气量为5.76，沼烟比为1：5.76。实际烟气量比理论烟气量多，多的部分就是过剩的空气。注意：用烟气量设计烟囱等，千万别忘了计算排烟温度下的体积流量鲠钉刺先生：我就是个马大哈，把你的名字看错了2个字。只许生气啊！谢谢！1、 不曝气是不是好氧首先要定义什么是曝气，我们环境工程就是年轻，许多重要的概念都还处于混沌状态。如果定义曝气为“向水中传递氧气”，不曝气肯定不能算好氧！如果定义“通过人工措施向水中传递氧气”，同意chzhm117：氧化塘是不曝气的好氧塘。还有，一般把需要较大动力消耗的“穿孔曝气”、“表面曝气”等才称为曝气，我们把此曝气称为“传统方法的曝气”。我在那个帖子中提“不曝气”是不进行“传统方法的曝气”。后来的帖子已发现这个问题，用了“传统曝气”这个词，如果不在这里解释，也容易引起误解！谢谢你！2、 UASB负荷低是的！如果UASB负荷足够高，从“理论”上讲：底部贡献逐步减小，中上部的贡献要上升。但从实验室实测的结果看，负荷升到3040gCOD/(L d)时，底部仍作了90%的贡献，不知你是否做过高负荷的情况。大家不要争论，到实验室里、工程上做做看。绿野仙踪先生：我们把沼气在如下方面用过：（1） 燃煤锅炉的助燃；,（2） 食堂用气、厂内职工舍宿用气;（3） 燃气锅炉;（4） 直燃式燃气制冷机;（5） 沼气加热炉;（6） 厂内生产用燃气炉灶。凉白开先生：我同意你讲的设计原则。但有几点大家仍可七嘴八舌话地讨论：（1） “穿孔曝气氧转移效率不足10%”，我不同意此数据，30%也不足不奇！（2） “而射流器曝气效率为30，耗能当然不同了”，对于不同的曝气形式，我们不能从氧气转移率为判断“耗能”。而应该用曝气效率（一度电能转移多少千克的氧气进入水中）进行比较。（3） 低运行费用是永恒的追求，所以必须有个定量的值：例如：将1吨1米提升需要多少电量，去除1千克BOD需要多少曝气量，需要多少电量，。如果不定量，就无法讲是不是达到了设计原则。举个例如，在某市人大我提了建议：采用低占地的污水处理工艺。市政局的领导约见我时，反复讲他们采用的水深只有3米的三槽式氧化沟就是低占地的工艺。没有办法，我只好把几种工艺的占地定量地算给他们看，并给出吨水需要的构筑物总占地面积，他们发现自己的不是低占地的。（4） 我们讨论某种曝气是否低消耗，就应该定量的给出几个定量参数，这里我同意鲠钉刺先生的帖子。（5） AX100先生的曝气设备挺吸引人的，所以，我们在想得到定量的描述。对于提升能耗只是“题外话”，但是和我的“定量”印象有点差距，就验算一下问题到底出在哪里？绿野仙踪先生：前面的重复了，时间长了难免记不住。我们间隔短一点，所以，在回答你昨天的问题后，再来上一段。为不啰嗦，我只把标题写上，内容删掉。如果有网友想知道详情再说。（