CN101549905B - 有机废水厌氧处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机废水厌氧处理方法，属于废水处理技术领域。本发明采用塔式容器和安装在其内部的布水器、三相分离器和相配套的气-液压力平衡器兼水力阻火器构成处理装置，布水器上方设置产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区。被处理的水经布水器在装置的横断面上形成均匀分布的上升水流，其中的有机物在产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区被分解成甲烷和二氧化碳气体，再经过三相分离器分离和气-液压力平衡器兼水力阻火器使水和气体分别排出，厌氧细菌污泥则被有效截留在装置中，不发生流失。本发明不需要设置水解酸化池和出水回流，整个处理过程简洁，能够在1-30kgCOD/m3.d的容积负荷下稳定地运行，废水中有机物的去除率达到90％左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机废水厌氧处理方法，尤其是一种不需要设置水解酸化池、可以不采用处理水回流的有机废水处理方法，属于废水处理领域。
背景技术
近年来，厌氧处理作为一种节能的并且可以产生沼气的有机废水处理技术，成为在含有机物废水处理领域中最瞩目的技术之一。厌氧处理技术的核心是既要能够促使厌氧细菌得到优化的高密度繁殖、形成稳定的厌氧代谢生态体系，又要使工艺简单容易实施，采用的处理装置具有简洁的构造。
在上述目标指引下，现行的厌氧处理方法有完全混合型厌氧处理、厌氧滤床处理、升流式厌氧污泥床处理(UASB)和膨胀颗粒污泥床式厌氧处理(EGSB)等等。其中，UASB和EGSB是近30年来发展起来的最具代表性的厌氧处理装置。这两种厌氧处理装置的共同特点是厌氧细菌都采用颗粒状(俗称：颗粒物泥)并使装置中的菌体浓度达到最大化和良好的固液分离特性，不同之处在于两者中的颗粒物泥所构成的污泥床层的膨胀度不同。前者的膨胀度较低，后者较大。
但是，现行的UASB和EGSB还存在着如下四大问题：
1.处理装置的附属设施多，处理工艺流程复杂。现行的UASB和EGSB都要求在处理装置前设置一个体积庞大的水解酸化池。其目的在于先将被处理的废水中的有机物通过厌氧水解酸化菌的作用转化为以乙酸为主的有机物。这样一来，厌氧处理装置中的厌氧菌就只能利用这些乙酸为主的有机物来进行产甲烷代谢反应。因此，在装置中就只能形成降解乙酸为主的产甲烷优势菌体系。由于这种细菌对pH值、温度的变化比较敏感，且当基质浓度超过5000mg/LCOD时，还会产生基质抑制问题，所以就必须采取比较复杂和严格的控制手段来控制装置进水水质，给处理成本带来增加。同时，由于废水在水解酸化池中发生反应时会产生恶臭气体污染环境，所以还要增加复杂的臭气处理设施和运行费用。
2.处理装置本身的结构复杂。为了使被处理的水与装置中的厌氧细菌充分接触混合，在装置中不产生水流的死角和短流，同时又能够使处理后的水与所产生的沼气分别顺利地排出到装置外，而且又不会因此而造成装置中厌氧细菌的流失，现行的UASB和EGSB都必须采用将部分处理后的水进行回流与被处理水混合的进水方式和多个三角形断面的折板立体排列所构成的“三相分离器”。并且，为了使被处理的水与回流水能够充分混合，布水器也采用三角形断面形状。处理水回流不仅使装置的附属设备复杂化，而且降低了进水中的基质浓度。因此，既增加了处理系统的造价和运行成本，又不利于提高生物反应的速率。由于这种三角形断面的折流板三相分离器是按照严格的几何尺寸要求排列安装在装置内部的，其体积占据了装置约1/3左右的空间，所以造成了装置的力学结构复杂，造价增大。
3.必须采用颗粒污泥作为接种才能启动。在多数情况下，想寻找到合适的颗粒污泥作为厌氧处理装置的接种污泥进行启动，是比较困难且昂贵的。现行的UASB和EGSB在设计上要求采用颗粒污泥来启动，在很大程度上限制其应用范围，不利于其扩大市场。
4.只适用于高的容积负荷。现行的UASB和EGSB在低的容积负荷下运行时，会造成颗粒污泥解体而随出水流出，因此只适合于在较高的容积负荷下运行。但是，在处理较高浓度的有机废水时，高的容积负荷会造成出水残留有机物浓度高，会增加后继好氧处理达标的难度和费用。同时，多数情况下，受废水水质特性的限制，厌氧处理装置无法在高负荷下运行，此时现行的厌氧处理装置难以被应用，从而也限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种有机废水厌氧处理方法，简化处理装置结构和处理工艺，不需要设置水解酸化池和出水回流，整个理过程简洁，不需复杂的操作和控制程序。
为实现上述目的，本发明采用塔式容器和安装在其内部的布水器、三相分离器和相配套的气-液压力平衡器兼水力阻火器构成处理装置，布水器上方设置产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区。被处理的水经布水器在装置的横断面上形成均匀分布的上升水流，其中的有机物在产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区被分解成甲烷和二氧化碳气体，再经过三相分离器分离和气-液压力平衡器兼水力阻火器使水和气体分别排出，厌氧细菌污泥则被有效截留在装置中，不发生流失。
本发明的有机废水厌氧处理方法具体包括如下步骤：
1)处理装置外壳为一个钢结构的圆柱形塔式容器，一个或数个直立式圆筒形三相分离器均匀分布于塔式容器的顶部，塔式容器底部安装与塔式容器直径相配合的六边形或八边形格栅状布水器，气-液压力平衡器兼水力阻火器串联在塔式容器顶部的沼气排出管上；进水管连接布水器，出水管连接三相分离器；塔式容器的高度为2-25米，直径为0.5-20米。
2)在布水器上方依次分隔出产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区，产酸菌聚集区中产酸厌氧菌的含量及产甲烷菌聚集区中产甲烷厌氧菌的含量均为10-50g/L；产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区的总高度为塔式容器高度的0.7-0.8倍，产酸菌聚集区的高度与产甲烷菌聚集区的高度之比为1∶1.8-2。
3)进水泵将需要处理的废水以60-400m3/小时的流量均匀地从进水管输送到塔式容器内，废水在布水器的横断面上形成均匀分布的上升水流。
4)上升水流流经布水器上方的产酸菌聚集区，与厌氧菌充分接触；水流中所含有的有机物被转化为以乙酸为主的挥发性有机酸。
5)经产酸菌聚集区处理后的水流继续上升，流经产酸菌聚集区上部的产甲烷菌聚集区，与厌氧菌充分接触；此过程中将挥发性有机酸再转化为沼气，使水中的有机物被去除。
6)经产甲烷菌聚集区处理后的上升水流经过三相分离器，三相分离器的出水经出水管排到塔式容器外，产生的沼气经气-液压力平衡器兼水力阻火器输送给沼气利用设施(锅炉、燃气内燃机等)，整个厌氧处理在水流自塔式容器底部上升到三相分离器出口的过程中完成。
本发明可以采用非颗粒状的厌氧细菌污泥进行接种启动，并且可以在颗粒污泥没有形成时达到稳定运行。
本发明处理方法过程简洁，不需要设置水解酸化池，不需要采用出水回流的工艺，不需复杂的操作和控制程序。废水在一个处理装置内能够完成有机物由产酸到产甲烷反应的全部过程，并且在处理装置内能够使产酸发酵菌颗粒和产甲烷发酵菌颗粒分区化保持，即实现两相厌氧发酵过程一体化，使处理装置的处理效果更稳定。
本发明能够在1-30kgCOD/m3.d的容积负荷下稳定地运行，使废水中有机物的去除率保持在达到90％左右。
附图说明
图1是本发明实施例采用的处理装置结构示意图。
图1中，1为进水管，2为产酸菌聚集区，3为产甲烷菌聚集区，4为出水管，5为沼气排出管，10为塔式容器，11为布水器，12为三相分离器，13为气-液压力平衡器兼水力阻火器。
图2是处理装置中三相分离器分布的俯视图。
图2中，12为三相分离器。
图3是布水器的俯视图。
图3中，11为布水器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例并不限定本发明的保护范围。
图1为本发明采用的处理装置结构示意图。如图1所示，本发明采用的处理装置外壳10为一个钢结构的圆柱形塔式容器，一个或数个直立式圆筒形三相分离器12均匀分布于塔式容器的顶部，塔式容器底部安装与塔式容器直径相配合的六边形或八边形格栅状布水器11，气-液压力平衡器兼水力阻火器13串联在塔式容器顶部的沼气排出管5上；进水管1连接布水器11，出水管4连接三相分离器12。塔式容器的高度为2-25米，直径为0.5-20米。
在布水器11的上方依次分隔出产酸菌聚集区2和产甲烷菌聚集区3，产酸菌聚集区中产酸厌氧菌的含量及产甲烷菌聚集区中产甲烷厌氧菌的含量均为10-50g/L。产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区的总高度为塔式容器高度的0.7-0.8倍，产酸菌聚集区的高度与产甲烷菌聚集区的高度之比为1∶1.8-2。
图2为本发明中处理装置中三相分离器分布的俯视图。
如图2所示，一个或数个直立式圆筒形三相分离器12均匀分布于塔式容器的顶部。(图2中给出采用5个直立式圆筒形的实施例)，所述三相分离器直径为0.5-3米、高度为0.5-4米。
图3是布水器的俯视图。
如图3所示，布水器11的截断面为六边形或八边形格栅状，与塔式容器的直径相配合。
本发明采用以上所示的处理装置，处理有机废水的方法具体如下：
进水泵将需要处理的废水以60-400m3/小时的流量(每日所需处理水量的1/24)均匀地从进水管1输送到塔式容器内，废水在布水器11的横断面上形成均匀分布的上升水流。在塔式容器6内自下而上均匀地向上流动，依次经过产酸菌聚集区2和产甲烷菌聚集区3。
上升水流流经布水器11上方的产酸菌聚集区2，与厌氧菌充分接触；水流中所含有的有机物在流经的过程中被转化为以乙酸为主的挥发性有机酸。
经产酸菌聚集区处理后的水流继续上升，流经产酸菌聚集区上部的产甲烷菌聚集区，与厌氧菌充分接触。此过程中将挥发性有机酸再转化为沼气，使水中的有机物被去除
经产甲烷菌聚集区处理后的上升水流经过三相分离器12，三相分离器的出水经出水管4排到塔式容器外，产生的沼气经气-液压力平衡器兼水力阻火器13排出塔式容器，输送给沼气利用设施(锅炉、燃气内燃机等)，整个厌氧处理在水流自塔式容器底部上升到三相分离器出口的过程中完成。
处理过程中，厌氧菌的含量随着装置运行时间的延续而增加，增加出来的多余的厌氧菌污泥需要定期排除，使污泥量与处理负荷保持平衡。
采用上述的处理方法提供以下应用实施例。
实施例1
利用本发明处理啤酒厂的废水，所处理的废水水量为8000-10000m3/d，COD浓度为1500-3500mg/L，采用两座直径14米、高度18米的厌氧处理装置，以某城市污水处理厂所产生的剩余活性污泥经厌氧消化并脱水后的含水率为70％左右的污泥接种启动运行，出水的COD浓度为150-200mg/L左右，达到了COD去除率90％以上的处理效果。
实施例2
利用本发明处理木薯原料酒精厂的废水，所处理的废水水量为1500-2000m3/d，COD浓度为28000-35000mg/L，采用两座直径14米、高度15米的厌氧处理装置，以某城市污水处理厂所产生的剩余活性污泥经厌氧消化并脱水后的含水率为70％左右的污泥接种启动运行，出水的COD浓度为1500mg/L左右，达到了COD去除率90％以上的处理效果。
实施例3
利用本发明处理玉米原料燃料乙醇厂的废水，所处理的废水水量为5000-8000m3/d，COD浓度为3000-6000mg/L，采用六座直径15米、高度18米的厌氧处理装置，以某城市污水处理厂所产生的剩余活性污泥经厌氧消化并脱水后的含水率为70％左右的污泥接种启动运行，出水的COD浓度为80-120mg/L左右，达到了COD去除率90％以上的处理效果。
Claims (4)
1.一种有机废水厌氧处理方法，其特征在于具体包括如下步骤：
1)处理装置外壳(10)为一个钢结构的圆柱形塔式容器，一个或数个直立式圆筒形三相分离器(12)均匀分布于塔式容器的顶部，塔式容器底部安装与塔式容器直径相配合的六边形或八边形格栅状布水器(11)，气-液压力平衡器兼水力阻火器(13)串联在塔式容器顶部的沼气排出管(5)上；进水管(1)连接布水器(11)，出水管(4)连接三相分离器(12)；塔式容器的高度为2-25米，直径为0.5-20米；
2)在布水器(11)上方依次分隔出产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区，产酸菌聚集区中产酸厌氧菌的含量及产甲烷菌聚集区中产甲烷厌氧菌的含量均为10-50g/L；产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区的总高度为塔式容器高度的0.7-0.8倍，产酸菌聚集区的高度与产甲烷菌聚集区的高度之比为1∶1.8-2；
3)进水泵将需要处理的废水以60-400m3/小时的流量均匀地从进水管(1)输送到塔式容器内，废水在布水器(11)的横断面上形成均匀分布的上升水流；
4)上升水流流经布水器(11)上方的产酸菌聚集区，与厌氧菌充分接触；水流中所含有的有机物被转化为以乙酸为主的挥发性有机酸；
5)经产酸菌聚集区处理后的水流继续上升，流经产酸菌聚集区上部的产甲烷菌聚集区，与厌氧菌充分接触；此过程中将挥发性有机酸再转化为沼气，使水中的有机物被去除；
6)经产甲烷菌聚集区处理后的上升水流经过三相分离器(12)，三相分离器的出水经出水管(4)排到塔式容器外，产生的沼气经气-液压力平衡器兼水力阻火器(13)输送给沼气利用设施，完成整个有机废水的厌氧处理过程。
2.根据权利要求1的有机废水厌氧处理方法，其特征在于所述圆柱形的塔式容器直径为0.5-20米、高度为2-25米。
3.根据权利要求1的有机废水厌氧处理方法，其特征在于所述三相分离器直径为0.5-3米、高度为0.5-4米。
4.根据权利要求1的有机废水厌氧处理方法，其特征在于所述产酸厌氧菌和产甲烷厌氧菌为絮状或颗粒状。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Owner name: SUZHOU KANGRUI ENVIRONMENTAL SCIENCE + TECHNOLOGY Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI KANGZHEN ENVIRONMENTAL SCIENCE + TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20121204 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 200241 MINHANG, SHANGHAI TO: 214028 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE |
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Effective date of registration: 20121204 Address after: 214028 No. 10 Longshan Road, Suzhou hi tech Industrial Development Zone, Jiangsu, Suzhou, China Patentee after: Suzhou Kangrui Environmental Science & Technology Co., Ltd. Address before: 200241, room 7, building 555, 102 Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District Patentee before: Shanghai Kangzhen Environmental Science & Technology Co., Ltd. |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI KANGZHEN ENVIRONMENTAL SCIENCE + TECHNOLO Free format text: FORMER OWNER: SUZHOU KANGRUI ENVIRONMENTAL SCIENCE + TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150714 |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150714 Address after: 200241, 1018A, building 555, Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District Patentee after: Shanghai Kangzhen Environmental Science & Technology Co., Ltd. Address before: 214028 No. 10 Longshan Road, Suzhou hi tech Industrial Development Zone, Jiangsu, Suzhou, China Patentee before: Suzhou Kangrui Environmental Science & Technology Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110420 Termination date: 20160507 |
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