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基本信息

項(xiàng)目名稱：
上流式多級厭氧反應(yīng)器（UMAR）的研制
小類：
能源化工
簡介：
UMAR反應(yīng)器集分級處理技術(shù)、流化床技術(shù)和污泥顆?；夹g(shù)于一體，克服了傳統(tǒng)厭氧技術(shù)的不足，反應(yīng)器的主體設(shè)計(jì)成積木式，其多個(gè)部位的結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)可調(diào)節(jié)，能方便地從不同角度研究反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與水力條件對內(nèi)循環(huán)效果的影響，同時(shí)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(yùn)行參數(shù)，也為裝置的實(shí)際應(yīng)用提供可靠的水質(zhì)有較寬的適應(yīng)能力，可以對各種工業(yè)廢水的厭氧降解機(jī)理和降解特性進(jìn)行深入依據(jù)。
詳細(xì)介紹：
作品簡介 上流式多級厭氧反應(yīng)器（UMAR）廣泛的應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理,UMAR反應(yīng)器集分級處理技術(shù)、流化床技術(shù)和污泥顆?；夹g(shù)于一體，克服了傳統(tǒng)厭氧技術(shù)的不足，使厭氧處理技術(shù)的優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)。UMAR反應(yīng)器分三個(gè)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(gè)系統(tǒng)分別獨(dú)立，形成上流式多級厭氧反應(yīng)器獨(dú)特的工藝。混合區(qū)在反應(yīng)器底部，進(jìn)水和內(nèi)循環(huán)水充分混合后均衡地進(jìn)入膨脹區(qū)；膨脹區(qū)指反應(yīng)器一級反應(yīng)區(qū)，由于進(jìn)水向上的流動(dòng)，內(nèi)循環(huán)作用以及產(chǎn)生氣體的擾動(dòng)，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(jī)負(fù)荷率和轉(zhuǎn)化率；后處理區(qū)指反應(yīng)器二級反應(yīng)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(fù)荷沖擊時(shí)的污泥流失，有利于污泥的滯留，實(shí)現(xiàn)了“高負(fù)荷與污泥流失相分離”，既保持了污泥的高濃度，又強(qiáng)化了傳質(zhì)過程。 反應(yīng)器原理 廢水通過旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)器底部，在混合區(qū)與內(nèi)部循環(huán)水混合，在反應(yīng)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(jī)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(shí)在沼氣的氣提作用下攜帶部分廢水經(jīng)上升管升至反應(yīng)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(yīng)器收集至沼氣罐，水通過中心的下降管返回到反應(yīng)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(jìn)入二級處理區(qū)進(jìn)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(dǎo)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(yīng)器。 特點(diǎn) 1）容積負(fù)荷高，占地面積少； 2）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)； 3）啟動(dòng)時(shí)間短，操作控制簡單； 4）內(nèi)部無運(yùn)轉(zhuǎn)部件，維護(hù)方便； 5）適應(yīng)處理中高濃有機(jī)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(shù)開發(fā)； 適用于大學(xué)本科、研究生小試和中試試驗(yàn)研究和教學(xué)； 適用于工業(yè)化生產(chǎn)中試試驗(yàn)研究。

作品圖片

  • 上流式多級厭氧反應(yīng)器（UMAR）的研制
  • 上流式多級厭氧反應(yīng)器（UMAR）的研制

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

基本思路 當(dāng)前，污水處理技術(shù)發(fā)展非常迅速，相比之下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和形式顯得陳舊，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)條件、特別是現(xiàn)代設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)裝置嚴(yán)重缺乏，影響了學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的發(fā)揮。為此，急需進(jìn)行與國際最新研究成果項(xiàng)接軌的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)環(huán)境，有必要進(jìn)行高效污水厭氧處理裝置的研制。 創(chuàng)新點(diǎn) 把多級處理技術(shù)、流化床技術(shù)、污泥顆粒化技術(shù)、內(nèi)外循環(huán)等技術(shù)集合在同一個(gè)厭氧反應(yīng)器內(nèi)，提高反應(yīng)器的處理效率。 技術(shù)關(guān)鍵 1、上流式多級厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)研制：通過優(yōu)化長徑比、三相分離器結(jié)構(gòu)及安裝位置等使沼氣產(chǎn)氣率比普通UASB提高20%以上，設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間縮短三分之一； 2、上流式厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化：該反應(yīng)器由四個(gè)不同功能的單元構(gòu)成：混合部分、高負(fù)荷處理部分、低負(fù)荷處理部分和回流部分。 主要技術(shù)指標(biāo) UMAR厭氧反應(yīng)器把多級處理技術(shù)、流化床技術(shù)、污泥顆?；夹g(shù)、內(nèi)外循環(huán)等技術(shù)集合在同一個(gè)厭氧反應(yīng)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(fù)荷：COD:2000mg/l-10000mg/l BOD:1000 mg/l-5000mg/l 最大容積負(fù)荷：40kg COD/m3.d COD去除率>75%； 水力停留時(shí)間（HRT）為4-24h 沼氣產(chǎn)率: >0.36m3/kgCOD

科學(xué)性、先進(jìn)性

UMAR除具有普通內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器的一般特點(diǎn)外，還有以下幾個(gè)新特點(diǎn)：(1) 優(yōu)化了內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)。該反應(yīng)器設(shè)計(jì)參照內(nèi)循環(huán)工藝基本原理，拓展內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器應(yīng)用領(lǐng)域到低濃度、高毒性等產(chǎn)氣量小的有機(jī)廢水。(2)對廢水有很好的攪拌作用。強(qiáng)制氣循環(huán)裝置帶入的氣泡較大，有效地防止反應(yīng)器污泥的沉淀和進(jìn)液系統(tǒng)的堵塞。(3)抗沖擊負(fù)荷更強(qiáng)。當(dāng)進(jìn)水毒性增大或濃度增高時(shí)，可通過增加附加氣量提高內(nèi)循環(huán)量而達(dá)到反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。(4)提高抗pH負(fù)荷沖擊的能力。對于含蛋白質(zhì)的廢水，由于降解時(shí)產(chǎn)生氨氣，強(qiáng)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(yīng)器是新一代厭氧反應(yīng)器，集分級處理技術(shù)、流化床技術(shù)和污泥顆?；夹g(shù)于一體，克服傳統(tǒng)厭氧的不足，對高濃有機(jī)廢水COD去除率高，反應(yīng)器容積負(fù)荷高、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、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(shí)，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2010年10月，在北京工業(yè)大學(xué)舉行的中國高等學(xué)校自制教學(xué)儀器設(shè)備展中獲得成果獎(jiǎng)。 “上流式多級厭氧反應(yīng)器（UMAR）的研制”榮獲2008-2009年度廣西大學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革一等獎(jiǎng)。

作品所處階段

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推廣階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

■實(shí)物、產(chǎn)品 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

1、使用說明 廢水通過旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)器底部，在混合區(qū)與內(nèi)部循環(huán)水混合，在反應(yīng)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(jī)物被轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。 2、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢 UMAR反應(yīng)器是在第三代IC厭氧反應(yīng)器基礎(chǔ)上發(fā)展而來，是目前最新一代厭氧反應(yīng)器，UMAR集分級處理技術(shù)、流化床技術(shù)和污泥顆粒化技術(shù)與一體，具有較高的有機(jī)負(fù)荷和COD處理效率，沼氣產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn),上流式多級厭氧反應(yīng)器處理高濃有機(jī)廢水處于國內(nèi)領(lǐng)先及當(dāng)代國際水平。 3、適用范圍及推廣前景的技術(shù)性說明 UMAR厭氧反應(yīng)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(jī)廢水處理。 4、市場分析及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測 經(jīng)濟(jì)效益以日處理量9000 m3/d，進(jìn)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(dāng)標(biāo)煤1200元/噸計(jì)，日收益為13608元。

同類課題研究水平概述

厭氧處理技術(shù)是一種有效的去除有機(jī)污染物并使其轉(zhuǎn)化的技術(shù)，可將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。目前常用的厭氧技術(shù)主要有厭氧接觸式處理工藝，上流式厭氧污泥床反應(yīng)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(shù)，其特點(diǎn)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(fù)荷。海南新時(shí)代環(huán)保公司在這一工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到了很好的效果，但廢水的停留時(shí)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(jī)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(shù)。UASB工藝的特點(diǎn)是: ①有機(jī)負(fù)荷居第二代厭氧反應(yīng)器之首，水力負(fù)荷較高。 ②污泥顆粒化后，使系統(tǒng)抗沖擊能力增強(qiáng)。 ③可節(jié)省回流污泥所需的設(shè)備和能耗。 ④反應(yīng)器上部設(shè)置三相分離器，分理效率高，節(jié)約投資和運(yùn)行費(fèi)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(yīng)器中實(shí)現(xiàn)均勻布水;液體上升流速小、固液混合較差;負(fù)荷高時(shí)污泥易流失等缺點(diǎn)。 (3)厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)工藝 這是在UASB基礎(chǔ)上的改進(jìn)技術(shù)，它加大了污水進(jìn)入反應(yīng)器的速度，使整個(gè)污泥床都處于懸浮狀態(tài)，這種反應(yīng)器使得污水與污泥的接觸強(qiáng)度大大加強(qiáng)，從而使反應(yīng)速度大大加快。第三代厭氧反應(yīng)器對處理中高濃度的有機(jī)廢水比第二代反應(yīng)器更顯優(yōu)越。 (4)厭氧內(nèi)循環(huán)IC工藝 基于uASB設(shè)計(jì)的IC厭氧反應(yīng)器是荷蘭Paques公司在20世紀(jì)80年代中期研發(fā)成功的專利技術(shù)，直至1994年有關(guān)該反應(yīng)器的研究報(bào)道才在相關(guān)雜志上出現(xiàn)。IC反應(yīng)器可以看成是由兩個(gè)UASB反應(yīng)器上下重疊在一起串聯(lián)運(yùn)行的。lC在研制中引入了許多先進(jìn)的工藝思想，包括兩段式設(shè)計(jì)和分級處理技術(shù)，污泥顆?；夹g(shù)，污泥回流技術(shù)，懸浮污泥技術(shù)以及內(nèi)循環(huán)技術(shù)等，極大增加了生物量，同時(shí)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(shù)的關(guān)鍵，體現(xiàn)了從根本上提高生化反應(yīng)效率的原則，因而該工藝被稱為第三代厭氧反應(yīng)器的代表工藝之一。 而UMAR反應(yīng)器是在第三代IC厭氧反應(yīng)器基礎(chǔ)上發(fā)展而來，是目前最新一代厭氧反應(yīng)器，UMAR集分級處理技術(shù)、流化床技術(shù)和污泥顆?；夹g(shù)與一體，具有較高的有機(jī)負(fù)荷和COD處理效率，沼氣產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。
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