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        E.PFR高濃度有機廢水凈化系統
        1. 產品展示

         坡洲市130㎥/d E.PFR-1 耗氧反應器)
         
        2.技術背景
         
        --由于原有技術的局限性,需要適合處理高濃度廢水的高效率工程(見圖1)。

        圖1  原有高濃度廢水處理技術的缺點
         
        --為了在適當的時間內處理BOD 進水負荷為 20,000~150,000 mg/L的高濃度有機性廢水,相比進水BOD為 100~200 mg/L的生活污水,需要將生物反應極大化的技術。
        --最近食物垃圾廢水處理需求量增多的情況下, 由于進水污染物(有機物等)的負荷變化大,鹽分濃度高,pH( 4~5)低,大幅度降低了生物處理的穩定性。
        --為了處理包含在高濃度有機性廢水里的氮和磷,需要另外的高度處理工程而增加了設施費用和運行費用。
        --需要確保經濟性及穩定性的工程。
         
        3. E.PFR的特征
         
        3-1活性流體流動的形成
         
        過程:
        1)流入
        --空氣:不需要散氣裝置,通過單純的管道注入空氣。
        --廢水:由于氣體的帶動,形成向反應器上層方向移動的流體流動。
        2)移動
        --氣泡:由浮力迅速地往上上升。
        --廢水:氣泡上升同時形成了流體流動。
        3)停留
        --氣泡:停留在反應器各層上部由流體移動管形成的氣層上。
        --廢水:與氣泡移動速度相似的速度上升到水面上,再向下移動。
        4)通過
        --氣泡:當氣體層形成壓力時氣體通過流體移動管往上一層浮上。
        --廢水:從下部流入的廢水連續通過流體移動管。
        5)再生成
        --氣泡:通過流體移動管的氣泡成為流入的氣泡作用。
        --廢水:氣泡迅速通過流體移動管后所形成的空間里流入上層水,下層形成強流體流動。
        特點:
        --反應器的多層結構,流體移動管及通過單純管道發生活性流體流動。
        --在高濃度固型物負荷運行條件下有效的提供溶解氧。
        --增加了微生物與氧氣的接觸頻率。
        --活躍的流體流動提高了氧的溶解率。
         
        3-2 增加氧溶解率的因素
         
        --由流體流動形成亂流,增加了氣液接觸面積。
        --增加了反應器內空氣的停留時間。
        --由反應器各層的流體移動管形成的氣液界面上形成再曝氣。
        --流體流動形成過程、通過及再生成過程中產生瞬間壓力,提高了氧溶解率。
        --再生成過程中由于上層水流到下層,產生了微小氣泡。
         
        3-3 反應器內部 MLSS 積蓄及活性促進
         
        --各層下部相當于移動管上方的反應器底部,相對較重的污泥在下部,上部污泥濃度比較低,往上層移動。
        --以上現象反復發生當中底層MLSS濃度變高,上層 MLSS濃度變低(下層 MLSS > 中間層 MLSS> 上層 MLSS)。
        --這些現象在少量或者沒有反送污泥的條件下充分地確保了反應器內部的微生物濃度。
        --為了讓這種現象加速化和最佳化,反應器內加入流動懸浮填料,可同時提高微生物的個體數和活性。流動懸浮填料是為了附著微生物,細化氣泡,促進污泥流動性的氣體(空氣),液體(污染物),固體(微生物,SS)的接觸媒體。
         
        3-4 E.PFR可維持高濃度微生物
         
        --根據流入廢水處理設施內的進水BOD 負荷量,MLSS濃度有些差異, 但是大體上維持10,000 mg/L以上的高濃 MLSS(見表1)。
        --有50,000 mg/L 以上高濃度 MLSS運行事例(見表1)。
        --通過活躍的流體流動和氧溶解率的提高,確保了在高濃度MLSS條件下進行快速反應和影響因素的穩定性,通過細胞合成實現了氮磷的處理可能性。
        表1  E.PFR處理設施的 MLSS濃度
        進水
        處理廠名
        進水
        (噸/日)
        MLSS
        (mg/L)
        F/M比
        (kgBOD/kgMLSS․d)
        (平均值)
        家畜糞尿
        嵚巖農場畜產廢水處理設施工程
        30
        9,907~16,408
        2.86
        嘉禾農場畜產廢水處理設施工程
        30
        6,600~12,600
        2.48
        食物廢水
         
        慶北蔚珍郡食物垃圾資源化廢水處理設施工程
        40
        45,200~66,840
        0.42
        京畿道坡州市食物垃圾資源化廢水處理設施工程
        130
        (反應器一)
        12,000~25,433
        (反應器二)
        2,440~4,104
        (反應器一 )
        1.08
        (反應器一 二)
        1.59
        忠南洪城郡食物垃圾資源化廢水處理設施工程
        30
        9,584~18,233
        0.55
        全北金悌市食物垃圾資源化廢水處理設施工程
        30
        (反應器一)
        10,830~18,700
        (反應器二)
        8,613~14,909
        (反應器一)
         0.63
        (反應器二)
         0.54
         
        4. 期待效果
         
        4-1 加快反應速度可降低設施費用和運行費用
         
        --處理90~99%的有機物所需要的水力停留時間(HRT)為原有技術的十分之一左右(見圖2)。
        --在原有反應池容積的十分之一的容積下顯示出相等的處理效率。
        --處理每噸廢水的設施費用為同種技術的40~60%,廢水每㎥/d的維持管理費用為同種技術的70%左右,經濟性高(見表2)。

        圖2  原有技術和 E.PFR的有機物負荷對比下的所需水力停留時間的比較
         
        表2  與同種類似技術的經濟性比較
         
        區 分
        H郡食物垃圾廢水處理設施
        (E.PFR-1)
        G農場畜產廢水處理設施
        (E.PFR-1)
        D 公司
        S 公司
        進 水
        食物垃圾廢水
        家畜糞尿
        家畜糞尿
        家畜糞尿
        每 ㎥/d 設施費(百萬元)
        36
        7.4
        100
        56
        每㎥/d 維持管理費(元)
        14,542
        10,052
        23,471
        23,807
        ※ 計算根據:關聯技術新技術認證/參考驗證書
         
        4-2 pH, 鹽度, 有機物進水負荷的穩定性
         
        --對于U郡食物垃圾處理設施, E.PFR 反應器內進水的鹽分濃度范圍為 0.5~0.8 % 時E.PFR的BOD平均去除率為 88 %(范圍 84~92 %)。
        --對于P市食物垃圾廢水處理設施,進水pH接近 4左右,但是通過反應器內部的多層結構,不需要另外的pH調節,反應器后工程的pH顯示出接近8的氫離子濃度 (見圖3)。
        --進水BOD 負荷在58,333~106,666 mg/L的范圍內變化時E.PFR的處理效率為 83.9~89.1 %,整體工程效率為 95.1~95.4 %,對于負荷變動的抵制力強(見表3)。

        圖3  P市食物垃圾廢水處理設施工程單位 pH變化
         
        表3  U郡食物廢水處理設施進水BOD負荷下的處理效率
         
        進水 BOD(mg/L)
        E.PFR 處理效率(%)
        整體工程處理效率(%)
        平均
        76,867
        88.3
        96.1
        最大
        106,666
        83.9
        95.4
        最小
        58,333
        89.1
        95.1
         
        4-3 加快細胞合成除去氮磷
         
        --雖然水力停留時間短,高濃度有機物的存在下無法發生硝化,但是通過細胞合成加快除去一部分的氮磷。
        --E.PFR處理一部分的氮磷,后續工程上減少費用。
        --對于H郡食物垃圾廢水處理設施,流入E.PFR的平均BOD18,218mg/L當中固型物BOD的約20%經過水解分解。
        --E.PFR內的 BOD 消耗量為14,081mg/L, TN消耗量為 659.2 mg/L, TP消耗量為199.8 mg/L,BOD :TN:TP消耗量比率為 100 : 4.7 : 1.4,非常接近于 100 : 5 : 1 理論比率。

        圖4  H郡食物垃圾廢水處理設施E.PFR的BOD和營養鹽類的除去比率
         
        4-4 與一般散氣式生物處理裝置的比較
         
        區 分
        E.PFR-1工藝
        一般工藝(曝氣池)
        裝置簡要圖

        流體流動
        PFR 形態(垂直 CSTR-series)
        CSTR 形態
        HRT
        0.5~4 日
        7~20 日
        F/M
        0.5~1.5 kgBOD/kgMLVSS․d
        0.08~0.5 kgBOD/kgMLVSS․d
        MLSS
        8,000~25,000 mg/L
        5,000~8,000 mg/L
        BOD容積負荷
        8.35~16 kgBOD/㎥․d
        0.5~3.6 kgBOD/㎥․d
        曝氣形態
        沒有散氣裝置,利用流體流動提供氧和混合效果
        通過散氣裝置提供氧和混合效果
        氧溶解效率
        清水:
        18~26% (3~5 kgO2/kWh)
        清水:
        10% (1~2 kgO2/kWh)
        廢水:
        廢水:
        7% (0.7~1.4 kgO2/kWh)
        每單位電力
        除去BOD量
        1.1 kgBOD/kWh
        0.3 kgBOD/kWh
        優點
        反應器氧溶解效率高,動力費用少;
        可維持高濃度微生物,因此反應器容量小,負荷  沖擊能力強;
        區分硝酸化及脫氮,氮的除去率良好;
        采用前脫氮方式;
        消除了高濃度廢水處理時因混合效果不良所產生部分腐爛,發生臭氣,密閉型結構容易進行消除臭氣
        區分硝酸化及脫氮,氮的除去率良好;
        采用事例多,維持管理方面可獲得很多資料;
        條件變化下容易調節水位(自動化);
        通過調節藥品方式對策負荷變動
        缺點
        微生物種變化時產生氣泡,可用氣泡傳感器自動調節(Ecodays專利)
        藥品費用及用水量多;
        反應池容量大,所需面積多;
        不恰當的運行使反應池內的污泥堆積;
        初期微生物培養難
         
        4-5 與其他反應器的性能比較
         
        因素反應器
        c
        (d)
        F/M
        (kgBOD5/kgMLSS․d)
        BOD容積負荷
        (kgBOD5/103㎥․d)
        MLSS
        (mg/L)
        V/Q
        (h)
        Qr/Q
        傳統式
        5~15
        0.2~0.4
        20~40
        1,500~3,000
        4~8
        0.25~0.75
        完全混合式
        5~15
        0.2~0.6
        50~120
        2,500~4,000
        3~5
        0.25~1.0
        階段注入式
        5~15
        0.2~0.4
        40~60
        2,000~3,500
        3~5
        0.25~0.75
        水中曝氣式
        0.25~0.5
        1.5~5.0
        75~150
        200~1,000
        1.5~3
        0.05~0.25
        接觸穩定化
        5~15
        0.2~0.6
        60~75
        1,000~10,000
        0.5~6
        0.5~1.50
        長期曝氣
        20~30
        0.05~0.15
        10~25
        3,000~6,000
        18~36
        0.5~1.50
        Kraus法
        5~15
        0.3~0.8
        40~100
        2,000~3,000
        4~8
        0.5~1.0
        純氧式
        3~10
        0.25~1.0
        100~200
        2,000~5,000
        1~3
        0.25~0.5
        氧化溝
        10~30
        0.05~0.30
        5~30
        3,000~4,000
        8~36
        0.75~1.50
        連續分批式反應器
        N/A
        0.05~0.30
        5~15
        1,500~5,000
        12~50
        N/A
        深層曝氣反應器
        NI
        0.5~5.0
        NI
        NI
        0.5~5
        NI
        單一階段硝化
        8~20
        0.10~0.25
        (0.02~0.15)
        5~20
        2,000~3,500
        6~15
        0.50~1.50
        分離式硝化
        15~100
        0.05~0.20
        3~9
        2,000~3,500
        3~6
        0.50~2.00
        PFR方式曝氣池
        0.5~4
        0.05~5
        100~30,000
        5,000~45,000
        0.02~5
        0~2.00
        會員可見
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