CN101575143B - 处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，能够用于高硫酸根浓度和高有机浓度废水的治理，其特征在于包括厌氧生物反应器，所述厌氧生物反应器自上而下设置有用于废水分布的布水器、用于废水接触反应而使有机物酸化和硫酸根还原的填料产酸段、用于对填料产酸段的出水进行接触反应而产生沼气的填料产气段、以及排水段；所述厌氧生物反应器的顶部通过沼气收集管连接沼气脱硫罐，所述沼气脱硫罐通过集气罐和沼气回流泵连接所述填料产气段；所述排水段设置有出水口，和通过水回流泵连接所述布水器的水回流口。

Description

处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置
技术领域
本发明涉及废水处理的环保技术，特别是一种处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，所述厌氧处理装置能够用于高硫酸根浓度和高有机浓度废水的治理。 
背景技术
高硫酸根浓度和高有机污染物浓度废水的治理，一直是水污染治理领域的难点，需要同时去除废水中的硫酸盐和有机污染物。含高硫酸根浓度的高有机污染物浓度的废水因硫酸根浓度很高(几千mg/L)和有机污染物浓度很高(可达几万mg/L)，要有效的处理这样的废水一般要采用厌氧技术进行处理，但在厌氧处理高硫酸根的高有机物浓度废水时，硫酸根还原生成的硫化氢，却严重不利于废水中的有机污染物的去除。目前现有技术中通常采用生物法和物理化学法处理技术，最为典型的工艺有以下几种：①传统单相厌氧工艺，厌氧情况下将硫酸根还原为硫化氢，实现将硫酸根从废水中去除；有机污染物通过水解酸化和产沼气，实现高浓度有机物的去除，但硫酸根的还原作用和生成的硫化氢对有机污染物的去除有抑制作用，从而影响了有机污染物的去除。②单相吹脱工艺，在传统单相厌氧工艺中，增加惰性气体吹脱装置，将硫酸根还原形成的硫化氢吹脱出，减轻对有机污染物去除的抑制作用。③两相厌氧工艺，将厌氧处理高浓度有机废水的产酸阶段和产气阶段分别在两个反应器中进行，在产酸阶段实现了硫酸根的还原和高浓度有机污染物的酸化，产气阶段进一步去除被酸化的有机污染物。④传统厌氧工艺，如上流式厌氧污泥床(UASB)，通过在反应器内添加沉淀剂或其它技术去除硫酸根和硫化氢，消除对去除有机污染物的抑制作用。以上这些技术虽然对处理含高硫酸根的高有机浓度废水的方法进行了宝贵的探索，但是仍然因其自身技术局限性而无法实现推广并广泛应用。 
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，所述厌氧处理装置能够用于高硫酸根浓度和高有机浓度废水的治理。 
本发明的技术方案如下： 
处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，其特征在于包括厌氧生物反应器，所述厌 氧生物反应器自上而下设置有用于废水分布的布水器、用于废水接触反应而使有机物酸化和硫酸根还原的填料产酸段、用于对填料产酸段的出水进行接触反应而产生沼气的填料产气段、以及排水段；所述厌氧生物反应器的顶部通过沼气收集管连接沼气脱硫罐，所述沼气脱硫罐通过集气罐和沼气回流泵连接所述填料产气段；所述排水段设置有出水口，和通过水回流泵连接所述布水器的水回流口。 
所述出水口连接U型水封出水管。 
所述水回流泵通过废水进水管连接所述布水器。 
所述废水进水管设有进水泵。 
本发明的技术效果如下： 
本发明是一种含高硫酸根浓度的高有机污染物浓度的废水厌氧处理装置，该装置具有产酸产气一体化的厌氧生物反应器，并对反应器产生的气体进行脱硫处理，同时采用水和沼气两相回流，能高效去除含高硫酸根浓度的高有机物浓度废水中的有机污染物和硫酸根以及其他有毒物质和其它难降解物质。本发明是在根据以前的关于高硫酸根和高有机物浓度废水的有价值探索及其相关技术，开发了一种高效的、现实可行的、具有良好经济效益的技术，即一体化、两相回流、填料接触、厌氧生物反应器(IRCABR)技术。 
IRCABR技术在总结高硫酸根和高有机污染物浓度废水处理技术的有益探索的基础上，结合污水处理技术各种技术措施，创造性的提出了IRCABR技术。IRCABR技术采用了一体化的反应器，在反应器内不同的高度分别设置了填料接触反应区，实现产酸、产气相的有机结合，调整反应器的整体结构和采用水和沼气两相回流，并通过对反应器产生的气体经过脱硫处理，消除硫化物对产甲烷菌的抑制作用，高效去除高硫酸根浓度废水中的有机污染物、有毒物质和其它难降解物质。 
传统的对于高硫酸根和高有机污染物浓度的废水处理，因为存在厌氧条件下的硫酸盐还原菌(SRB)对硫酸根的还原，并生成硫化氢(H2S)，故对厌氧去除COD产生了双抑制作用，表现如下：①硫酸盐还原菌(SRB)对去除COD的产酸菌(AB)和产甲烷菌(MPB)的底物抑制作用；②硫酸盐还原菌(SRB)对硫酸根的还原生成的硫化氢对去除COD的产酸菌(AB)和产甲烷菌(MPB)的有毒抑制作用。故而只有在硫酸根离子浓度低于2,000mg/L，COD/SO4 2-＞＝10时，才能实现厌氧有效的去除废水中的COD。本发明提出的IRCABR技术在硫酸根浓度大于7,000mg/L，COD浓度大于18,000mg/L，COD/SO4 2-＝2.3(远小于10)的情况下，仍然可以保证COD的高去除率(可以稳定实现超过60％的COD去除率)，COD 负荷可以稳定运行在超过5kg/(m3·d)的水平。 
IRCABR技术突破了传统上厌氧处理高硫酸根含量的高有机污染物浓度废水的限制，为高硫酸根和高有机污染物浓度废水的治理提供了一种全新的、技术可行的、经济适用的新技术。 
本技术的废水处理过程由七个部分构成，即进水段、水回流段、布水段、填料段、沼气脱硫、沼气回流段、排水段构成，通过实现填料段内产酸和产气的合理搭配，分别为厌氧产酸和产气提供最佳的反应条件；同时在反应器内添加组合纤维填料，为微生物的生产提供场所；采用沼气脱硫技术，并通过部分沼气回流，减少进入产气段的硫化物含量，进而消除硫化氢对产甲烷菌的抑制作用。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图。 
附图标记列示如下： 
1-进水泵，2-进水管，3-进水/回流合流管，4-布水器，5-填料接触反应区，6-厌氧生物反应器，7-U型水封出水管，8-沼气收集管，9-沼气脱硫罐，10-集气罐，11-沼气回流泵，12-水回流泵，13-沼气回流管，14-回流水管。 
具体实施方式
本发明的废水处理过程由七个部分构成，即进水段、水回流段、布水段、填料段、沼气脱硫段、沼气回流段、排水段构成，通过对反应器内添加组合纤维填料，为微生物的生产提供场所；并对填料接触反应区内产酸填料和产气填料进行合理搭配，分别为厌氧产酸和产气提供最佳的反应条件；同时在采用沼气脱硫技术，并通过部分沼气回流，减少进入产气段的硫化物含量，进而消除硫化氢对产甲烷菌的抑制作用；还采用水和沼气两相回流，水回流可稀释进水的污染物，产生的沼气经过脱硫处理后回流，降低硫化物对产甲烷菌的抑制作用。 
下面结合附图(图1)对本发明作详细说明。 
图1是本发明的结构示意图。如图1所示，处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，包括厌氧生物反应器6，所述厌氧生物反应器6自上而下设置有用于废水分布的布水器4、填料接触反应区5(包括用于废水接触反应而使有机物酸化和硫酸根还原的填料产酸段、用于对填料产酸段的出水进行接触反应而产生沼气的填料产气段)、以及排水段；所述厌氧生物反应器6的顶部通过沼气收集管8连接沼气脱硫罐9，所述沼气脱硫罐9通过集气罐10和沼气回流泵11连接所述填料产气段；所述排水段设置有出水口，和通过水回流泵12连接所述布水器4的水回流口。所述出水口连接U型水封出水管7。所述水回流泵12通过废水进水管2连接所述布水器4。所述废水进水管2设有进水泵1。
一种含高硫酸根浓度的高有机污染物浓度的废水厌氧处理装置，包括产酸产气一体化的厌氧生物反应器6、沼气脱硫罐9和集气罐10，厌氧生物反应器6中部设置产酸/产气填料接触反应区5，反应器6与沼气脱硫罐9之间设置沼气收集管8，沼气脱硫罐9还与集气罐10连通，集气罐10通过沼气回流管13与厌氧生物反应器6相连，厌氧生物反应器6的底部设置U型水封出水管7和回流水管14，还设有进水/回流合流管3，同时连接进水管2和回流水管14，并与设置在反应器顶部的布水器4连接。在沼气回流管13上设置有沼气回流泵11，回流水管14上设有水回流泵12，进水管2上设有进水泵1。 
①反应器进水、水回流和布水 
废水经过进水泵1提升，经过进水管2在进水/回流管3中与回流水混和，进水中的污染物浓度得到稀释。然后在反应器6顶部的布水器4作用下，废水均匀的布到反应器内的填料接触反应区5的组合填料上，均匀布到填料上的废水在重力作用下，在填料内缓慢流动，与填料上生长的微生物充分接触； 
②填料区反应 
废水在填料接触反应区5内自然的形成产酸段和产气段。废水在填料接触反应区5的上部形成产酸段，此段中通过产酸菌的作用，实现了有机污染物的酸化，虽然有机物总量没有减少，但是经过水解和酸化形成了小分子的中间产物，即大分子难降解的有机物水解酸化为易降解的小分子有机物，提高了有机污染物的可生化性。同时，还降解了对有机污染物降解有抑制作用的硫酸根和其它重金属离子的毒性，将硫酸根还原为了硫化氢；填料接触反应区5的下部形成产气段，进入产气段的废水为经过产酸段的出水，其中有机污染物主要为乙酸和丁酸等小分子有机酸，这些有机物是产甲烷菌和产氢产酸菌的良好底物。此时可将产气段的运行条件控制的更利于产甲烷菌的生长，提高产甲烷菌的活性； 
③沼气脱硫和回流 
反应器6产生的沼气，通过沼气收集管8进入脱硫罐9后，可以实现有效脱硫，并进入到集气罐10中。集气罐10中的沼气通过沼气回流泵11回流到填料接触反应区5下部的产气段中。沼气回流一方面可以提高填料上的微生物与废水的混合搅拌效果，另一方面可以有效降低产甲烷段中沼气的硫化氢含量，从而降低了硫化氢对产甲烷菌的抑制作用； 
④反应器处理后出水 
废水通过产气段后，完成固液分离，通过U型水封出水管7排出，完成处理过程。 
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。 

Claims (4)

1.处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，其特征在于包括厌氧生物反应器，所述厌氧生物反应器自上而下设置有用于废水分布的布水器、用于废水接触反应而使有机物酸化和硫酸根还原的填料产酸段、用于对填料产酸段的出水进行接触反应而产生沼气的填料产气段、以及排水段；所述厌氧生物反应器的顶部通过沼气收集管连接沼气脱硫罐，所述沼气脱硫罐通过集气罐和沼气回流泵连接所述填料产气段；所述排水段设置有出水口，和通过水回流泵连接所述布水器的水回流口。
2.根据权利要求1所述的处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，其特征在于所述出水口连接U型水封出水管。
3.根据权利要求1所述的处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，其特征在于所述水回流泵通过废水进水管连接所述布水器。
4.根据权利要求3所述的处理含硫酸根和有机物废水的厌氧处理装置，其特征在于所述废水进水管设有进水泵。
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