謝 輝,陳育豪
(深圳能源資源綜合開發(fā)有限公司,廣東 深圳 518101)
UBF反應(yīng)器又被稱為厭氧復(fù)合床,是加拿大Guiot于1984年在UASB和AF的基礎(chǔ)上成功開發(fā)的新型復(fù)合式厭氧反應(yīng)器[1]。UBF主要由布水器、污泥層和填料層構(gòu)成,整合了上流式厭氧污泥床(UASB)與厭氧濾池(AF)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn),相當(dāng)于在UASB裝置上部增設(shè)AF裝置,將濾床置于污泥床的中上部,由底部進(jìn)水,于上部出水并集氣。
某垃圾滲漏液處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理量為1745 m3/d,采用“UBF中溫厭氧+MBR+納濾+反滲透+反滲透濃縮液蒸發(fā)結(jié)晶”的處理工藝。設(shè)計(jì)方案中,對于厭氧罐鋼結(jié)構(gòu)罐體,單罐有效水深為15.3 m,直徑為16.8 m,每座反應(yīng)器的有效容積為3389 m3,反應(yīng)器下層為上流式污泥床,占反應(yīng)器總?cè)莘e的15%~20%,中層為厭氧濾床,裝有軟性填料,占總?cè)莘e的35%。滲濾液經(jīng)厭氧進(jìn)水泵輸送進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi),然后通過布水系統(tǒng)進(jìn)行均勻分布。罐體上層為澄清區(qū),部分出水回流,用以稀釋進(jìn)水COD濃度,同時(shí)緩沖系統(tǒng)內(nèi)的pH值。
厭氧罐自2012年投入使用,經(jīng)過5年運(yùn)行,為檢查布水管堵塞、填料結(jié)垢、底部積泥等情況,同時(shí)對厭氧罐進(jìn)行優(yōu)化改造,決定選取一個(gè)厭氧罐進(jìn)行清空檢查改造,于2017年12月開始對4#厭氧罐進(jìn)行隔離清空,并進(jìn)行全面檢查及優(yōu)化改造。
厭氧罐原布水裝置采用頂部配水,配水總管位于厭氧罐頂部,設(shè)有1個(gè)布水罐及6根DN65不銹鋼布水干管。每根布水干管分為3根DN40不銹鋼布水支管,并伸至厭氧罐底部1 m處,增強(qiáng)對底部污泥床層的攪拌作用,使污泥床層內(nèi)的微生物同進(jìn)水基質(zhì)得以充分接觸,從而達(dá)到更好的處理效果并促進(jìn)顆粒污泥的形成。但是,滲漏液屬于高鹽高濃度廢水,極易在管道內(nèi)壁形成污垢,導(dǎo)致管道堵塞,最終造成布水裝置的短流及布水不均勻[2]。
以4#厭氧罐近一年疏通情況為例,每運(yùn)行2~3個(gè)月均需要對厭氧罐布水管及循環(huán)管進(jìn)行一次清理,每次清理完后通量能恢復(fù)至120 m3/h左右,但是會逐步下降,每次清理時(shí)間為10~20 d,耗費(fèi)大量人力物力,其間厭氧罐需停運(yùn),影響系統(tǒng)的處理能力。清罐檢查中發(fā)現(xiàn),布水管內(nèi)部結(jié)垢厚度為5~10 mm,原DN40管徑實(shí)際剩余25 mm左右的通徑(見圖1),已發(fā)生嚴(yán)重堵塞,造成堵塞的主要成分為可溶解性固體,利用鹽酸浸泡可去除,但在不清罐條件下無法拆卸布水管,無法進(jìn)行清理,隨著運(yùn)行時(shí)間增加,管道堵塞會越來越嚴(yán)重。
圖1 布水管堵塞情況
項(xiàng)目設(shè)計(jì)的UBF厭氧反應(yīng)器采用軟性帶狀膜條填料,填料表面可以生長微生物膜,而且填料空隙能夠截留懸浮微生物[3]。填料輕靈密實(shí),膜條堅(jiān)固,膜條間設(shè)有防伸縮塑料帶,增強(qiáng)膜條的穩(wěn)定性,并確保其固定長度,比表面積設(shè)計(jì)為100 m2/m3的生物量生長表面,生物膜生長快,脫膜容易。在此次清罐檢查中,發(fā)現(xiàn)填料結(jié)垢嚴(yán)重,結(jié)垢厚度5~10 mm,填料形成板片狀,比表面積下降嚴(yán)重,因填料面積大,且已發(fā)生老化,無法進(jìn)行清理,因此需進(jìn)行填料的更換。
UBF反應(yīng)器底部為高濃度污泥區(qū),雖然設(shè)有13根排泥管道,并且采用底部進(jìn)水方式進(jìn)行攪動,由于布水管道的部分堵塞及排泥死區(qū)的存在,厭氧罐底部存在一定的積泥情況,部分為難以去除的硬泥。由于該部分污泥的存在,厭氧反應(yīng)器的有效運(yùn)行空間會逐漸減少。在清罐后對底部污泥進(jìn)行測量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),厭氧罐底部存在一定厚度的硬泥及稀泥,硬泥的厚度由罐體外側(cè)往內(nèi)側(cè)遞減,稀泥厚度約為硬泥之上700 mm,具體情況如圖2所示。
圖2 厭氧罐底部積泥情況
針對UBF厭氧反應(yīng)器運(yùn)行過程存在的問題及清罐檢查過程發(fā)現(xiàn)的問題,筆者提出了厭氧反應(yīng)器的優(yōu)化方案。
改進(jìn)后的布水裝置仍由布水罐、6根布水干管、18根布水支管組成,具體改造示意圖如圖3所示。布水罐進(jìn)水方式由原先罐子頂部進(jìn)水,改為側(cè)面切向進(jìn)水,利用自身水力旋轉(zhuǎn),對布水罐內(nèi)工藝流體進(jìn)行攪拌,避免污泥在布水罐內(nèi)的沉積。將原不銹鋼循環(huán)管改為PE鋼網(wǎng)復(fù)合管,較不銹鋼管而言更加耐腐蝕,利于后續(xù)的循環(huán)管酸洗,同時(shí)管自身強(qiáng)度也得到保證;增加管道法蘭,便于分段拆卸清洗。
將DN65不銹鋼布水干管改為DN80PE鋼網(wǎng)復(fù)合管,將厭氧罐頂部布水管套管由DN65擴(kuò)孔至DN150,并內(nèi)外加裝加強(qiáng)板,以增加罐頂承重強(qiáng)度,套管改為DN150UPVC管。同時(shí),將原18根DN40不銹鋼布水支管改為DN65鋼絲軟管,套裝至DN150UPVC管內(nèi),軟管底部加裝長度為50 cm不銹鋼鋼管配重,后續(xù)維護(hù)時(shí)可從罐頂直接取出鋼絲軟管進(jìn)行清理或更換,降低以往厭氧罐疏通維護(hù)時(shí)的工作強(qiáng)度。
取消循環(huán)布水支管(DN65)所有蝶閥,僅保留布水罐出口6支布水干管(DN80)總閥,減少閥門處的結(jié)垢堵塞。因布水支管改為DN65管道,較原先通徑更大,每次只需運(yùn)行3根布水干管,檢修時(shí)切換至備用管路即可。
圖3 布水裝置改造示意圖
填料結(jié)垢后易相互板結(jié),此次優(yōu)化主要為更換填料懸掛方式,懸掛密度較原本減少三分之一。懸掛寬度為需要懸掛填料格柵架長度三分之一,懸掛起點(diǎn)距離格柵板依次為格柵板長度的1/6、不懸掛、1/2,如此循環(huán)間隔懸掛,每支懸掛填料下方加配重,配重采用鋼筋并加以防腐。
厭氧罐內(nèi)部原有13根排泥管,其中6根距離罐壁5.5 m,6根距離罐壁2.5 m,1根距離罐壁8.4 m位于罐子正中,檢查發(fā)現(xiàn)厭氧罐底部積泥厚度由罐壁往中心處遞減,證明罐壁處排泥較為困難,因此將所有距離罐壁2.5 m長短管切短至距離罐壁1 m。
優(yōu)化改造后,改造厭氧罐進(jìn)水COD為54335 mg/L,出水COD為12474 mg/L,去除率為77%,同期未改造厭氧罐去除效率分別為78.4%、76.8%,證明改造厭氧罐與未改造厭氧罐處理效果及能力相當(dāng)。在填料面積減少后,厭氧處理效率未因?yàn)V床面積減少而降低。優(yōu)化布水裝置后,因布水干管直徑由DN65改為DN80,布水支管直徑由DN40改為DN65,將原本6根布水干管均投入運(yùn)行改為對稱運(yùn)行3根布水干管,循環(huán)流量達(dá)到150 m3/h,流量下降趨勢與原先類似,依然存在結(jié)垢現(xiàn)象,因流量較改造前大,需檢修周期相對延長一倍,減少檢修頻率。在進(jìn)行管道疏通時(shí),只需將布水干管切換到備用管道,即可將結(jié)垢管道取出進(jìn)行除垢,厭氧罐能保持正常運(yùn)行,避免停運(yùn)影響生產(chǎn)。將厭氧排泥管道從內(nèi)部截短后,有利于對罐壁處剩余污泥的排出,使底部污泥排放更加均勻,避免厭氧罐底部形成污泥死區(qū)和厭氧罐有效容積的減少。