提高HCR池中COD的去除率

2013-10-18邓礼洪

资源节约与环保 2013年7期

邓礼洪

(中昊晨光化工研究院有限公司四川富顺 643201)

1 背景资料

HCR工艺(High Performance Compact Reactor)是德国克劳斯塔尔(Clausthal)工科大学物相传递研究所于80年代发明的。其原理在于提高反应器的充氧能力和污泥活性来满足短时间内生物快速降解有机污染物的要求，从而实现提高生化反应效率，达到高效率的处理目的。该工艺的问世是好氧生物处理技术的一个飞跃，它融合了当今的高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术，具有深井曝气和污泥流化床的特点。因此，其氧的传递效率明显提高，反应器的容积负荷增大，水力停留时间大大缩短。HCR工艺是在传统活性污泥法技术基础上发展起来的具有高效特点的污水处理新技术，其设备结构主要由集成反应器、循环泵、两相喷头、沉淀池、以及相应的配套管路系统等部件构成，如图1所示。

图1 HCR工艺流程图

其特点在于：①氧传递效率高，反应系统容积负荷高；②布局紧凑、流程简洁、占地面积小、工程造价低；③剩余污泥量少。

2 我院应用现状

图2 反应器内射流器的排布

中昊晨光化工研究院环保车间生化处理装置由江苏盐城贝尔格林公司设计，其生产原理为：一级厌氧+HCR高负荷好氧+二级厌氧+低负荷好氧的多段组合式处理方式。我院工艺的核心部分为HCR高负荷好氧处理技术。它主要由反应器、脱气池及沉淀池组成。一级厌氧的出水进入HCR进水槽，与及回水及回泥混合后由循环泵送至射流器在进入池内。回泥由气提装置来完成。反应器内三个射流器呈三角形排布如图2。

HCR工艺装置主要参数如表1。

表1 HCR工艺装置主要规格参数

而该工艺的核心在于高速射流曝气，射流器的性能直接影响系统的处理能力。由于射流器是由对方自行设计，其设计不符合射流器的设计要求：①如喷嘴收缩角过小，理想的为15°-25°，实际约为14°；②未设计混合管段；③吸入室面积过小,射流撞击器壁向径向散射激烈，造成涡流，不能形成负压而倒灌水。见图3、4。

图3 原有射流器示意图

图4 射流器实际切割图

此外，与射流器配套的泵选取不当,其主要技术参数如表2：

表2 HCR循环泵主要参数

在实际运行的过程中，射流器两用一备。但由于泵的扬程不足，其所产生的压力严重不足，在射流器前端的压力仅有0.05MPa(如图4)，而反应器自身有9米的水深。因此，不足以推动射流器工作。运行过程中吸气管不但不能吸气，反而向外喷水，如图5。

图4 改造前运行中的压力表

图5 吸气管喷水留下的残迹

由于以上两大主要原因，在实际运行中HCR的处理能力严重下降，抗冲击负荷能力也大大减弱。在运行过程中，负荷提高后（进水COD约2500mg/L）曾出现反应器内混合液发黑现象,实际监测显示溶解氧不足（仅有0.78 mg/L）。为了解决以上问题，曾在反应器内液下3米位置补加曝气装置，但作用不大，同时增加了风机的负荷，影响了其他系统的有效运行。

图6 改造前曝气效果图

现有条件已不能满足使用需求。因此，改造已成为提升装置潜力必要的必要手段。

3 改造方案

针对以上不足，本次改造主要集中在对射流器、泵的更换上。本次改造不对其他附件做任何改动。最终拟定改造方案如下：

1、更换射流器：射流器根据文丘里效应靠泵的压力将工作流体加速到几十米甚至几百米每秒经喷嘴射出，在吸入室内形成较大负压，吸入大量被抽流体。它由吸入室、混合管、扩压管构成。由于原有射流器设计不合理，结合现在运行需要，经过严密计算最终确定射流器生产参数如表3，其结构如图7。

表3 射流器主要参数表

图7 更换射流器示意图

2、更换扬程更大的循环泵，要求扬程在30米以上，流量在160m3/h左右。

4 改造成果

在对一号反应器更换射流器后，现有的泵已经能过满足使用需求，最终未更换现有的循环泵。整个改造完成后，反应器内三只射流器同时工作，射流器前端压力明显提升（现有0.12MPa，较以前提高140%，如图8）。射流器工作正常（如图9）,单只射流器每小时吸气约50m3(吸入口空气流速约1.8m/s),三个反应器内共九只射流泵每小时可向反应器内补加450 m3的空气，反应器内曝气效果大大改善（如图10），系统抗负荷冲击能力大大加强，同时还大大减轻了风机的压力。经实际监测反应器内溶解氧明显提高（见表 4）。