CN101597561A - 一种沼气提升式强化厌氧反应器及其应用 - Google Patents

一种沼气提升式强化厌氧反应器及其应用 Download PDF

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Abstract

一种沼气提升式强化厌氧反应器及其应用，属于废物资源化处理技术领域。本发明的厌氧反应器由两个上下重叠的厌氧反应室串联组成。用下面第一个厌氧反应室产生的沼气作为动力，实现了下部混合液的内循环，使废水获得强化的预处理。上面的第二个厌氧反应室对废水继续进行后处理，使出水达到预期的处理要求。本发明稳定性高，负荷高，能处理含高浓度有毒物质废水并产生沼气；采用内、外循环和沼气循环的复合循环方式，改善微生物与基质之间的传质条件，加快反应速率，提高污水处理效率。

Description

一种沼气提升式强化厌氧反应器及其应用
技术领域
一种沼气提升式强化厌氧反应器及其应用，属于废物资源化处理技术领域。
背景技术
水环境污染和水资源短缺是全球正面临的两大问题。目前，我国每年污水排放总量为395亿m3，根据预测，到2050年，我国污水排放总量将高达1200亿m3。
随着我国经济发展和城镇建设步伐的加快，城市人口迅速增长，生产、生活用水量急剧增加。根据清华大学紫光投资公司统计资料显示，2001～2007年我国的污、废水排水年增长率0.8％，预计至2010年污、废水排放年增长率为0.1％，这样到2010年我国的年污水排放量将增至763亿吨。城市污、废水排放量的大幅度增加势必将对水体环境质量造成严重的威胁。因此，基于环境友好等优点，研制应用高效并具有多种附加功能的厌氧污水处理工艺已成为亟待解决的问题，在污水处理的同时，实现污水的无害化、资源化处理。
厌氧反应器的发展经历了厌氧滤池(AF)，上流式厌氧污泥床(UASB)，下行式固定膜反应器(DSFF)，厌氧附着膜膨胀床反应器(AAFEB)，厌氧流化床(AFB)，厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)，厌氧内循环反应器(IC)，统计表明，在已开发的高效厌氧反应器中，国内外已建成的厌氧处理工程中约60％的项目均采用了UASB反应器技术，以UASB反应器为基础的EGSB反应器也已占厌氧工艺应用总数的11％左右，IC厌氧反应器也正在大量成功地应用于各种废水的处理中。可见，厌氧反应器作为高效、低耗的废水处理工艺已经得到国内外众多学者的普遍认可，并取得了广泛的应用。
厌氧反应器要具有较高的有机负荷就必须同时满足的两个原则：①能够保持较大的活性污泥浓度和足够的污泥龄；②保持废水和污泥之间良好的传质过程。但这两者之间的矛盾成为制约厌氧反应器进一步提高有机负荷的根本因素。传统的厌氧反应器(例如UASB、EGSB反应器)往往出现消化速率慢，产气量少，搅动作用小，传质过程恶化，污泥流失，导致处理效率下降。经过改良的高效厌氧反应器在保持较高污泥浓度的同时实现了“高负荷与污泥流失相分离”，强化了传质过程。此外，反应器底面积小，高程大，在反应器容积相同的情况下水力负荷与反应器的面积成正比，产气负荷与反应器的高度成正比，而该反应器的高度一般为UASB反应器的2～5倍，在同样的条件下，其水力负荷和产气负荷也是UASB反应器的2～5倍，传质过程比UASB反应器好。
在容积负荷、电耗、工程造价、占地面积等诸多方面，该反应器具有绝对的优势，是对现代高效厌氧反应器的一种突破，有着重大的理论意义和实用价值，进一步研究和开发高效厌氧反应器，推广其应用范围已成为当前废水厌氧处理的重点内容之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种沼气提升式强化厌氧反应器及其应用，能有效的处理高浓度有机废水并产生沼气。
本发明的技术方案：沼气提升式强化厌氧反应器，简称反应器，反应器顶部为气液分离器4，反应器身为园筒形罐，分上下两部分，下部为第一厌氧反应室1，上部为第二厌氧反应室8，在第一厌氧反应室底部设有进水口7，第一厌氧反应室上部装有集气罩2，集气罩2上部装有沼气提升管3，沼气提升管3从侧面与气液分离器4接通，气液分离器4顶部设有沼气排出管5，气液分离器4低部连接回流管6，在第二厌氧反应室上装有集气罩9，集气罩9上部装有集气管10，集气管10从侧面与气液分离器4接通，在第二厌氧反应室的沉淀区的上部设有出水渠11，出水经出水渠由出水管12流出。
废水进入酸化罐，再由酸化罐经厌氧反应器底部进水口7进入第一反应室1，与厌氧颗粒污泥均匀混合，大部分有机物在这里被转化为沼气。所产生的沼气被第一厌氧反应室的集气罩2收集，沼气沿着沼气提升管3上升，沼气上升的同时把第一厌氧反应室的混合液提升至反应器顶部的气液分离器4，被分离的沼气从气液分离器顶部的沼气排出管5排走，分离出的泥水混合液将沿着回流管6返回到第一厌氧反应室的底部，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。
经过第一厌氧反应室处理过的废水，会自动的进入第二厌氧反应室8被继续进行处理。废水中的剩余有机物被第二厌氧反应室内的厌氧颗粒污泥进一步降解，使废水得到更好的净化，提高出水水质。产生的沼气由第二厌氧反应室的集气罩9收集，通过集气管10进入气液分离器，被分离的沼气从气液分离器顶部的沼气排出管排走。第二厌氧反应室的泥水在混合液沉淀区进行固液分离，处理过的上清液经出水渠11，由出水管12排走，沉淀的颗粒污泥自动返回第二厌氧反应室。这样，废水就完成了处理的全过程。由以上介绍可以看出，反应器实际上是由两个上下重叠的反应室串联组成。用下面第一个厌氧反应室产生的沼气作为动力，实现了下部混合液的内循环，使废水获得强化的预处理。上面的第二个厌氧反应室对废水继续进行后处理，使出水达到预期的处理要求。
本发明的有益效果：
1)高稳定性，高负荷，能处理低浓度有机废水以及含高浓度有毒物质废水。
2)采用内、外循环和沼气循环的复合循环方式，改善反应器中微生物与基质之间的传质条件，加快反应速率，提高污水处理效率，维持厌氧细菌所需要的最佳生存环境。
3)微生物均以颗粒污泥方式存在于反应器之中，反应器单位容积的生物量更高，承受更高的水力负荷，高达40kg/m.d，具有较高的有机污染物净化效能。
4)具有较大的高径比，一般在4～8，负荷高，体积小，占地省。
5)污泥床处于悬浮或膨胀状态，污泥龄长，污泥产量少，动力消耗小。
6)能在线反映反应器内重要参数，具有脱氮、脱硫等多种附加效果。
7)处理的能力与原工艺相比，处理效率和污染指标处理率都有很大的提高，单位体积的设备处理效率是原来的3-5倍，污染物指标的去除率提高20％-30％。
8)在投资费用方面，处理同样量废水的反应设备及占地面积体积要小50％-70％，节省投资费用。
在过去的几年中，UASB、EGSB、IC反应器等厌氧技术已被成功放大应用于处理各种各样的工业废水和农产品加工业中的低、中、高浓度废水，如乳制品工业、食品加工业、酿造业废水等行业。
随着对第三代厌氧反应器研究的不断深入，新型超高效厌氧反应器在工业上应用于废水处理有机污染物具有广阔的发展前景，将越来越多的替代UASB、EGSB等反应器。因此，开发并应用高效厌氧反应器，提高反应器的处理效能，缩小反应器的容积，而降低工程投资，节省占地面积，对于我国这样一个土地资源紧张，公司资金相对不足，而环保要求又比较迫切的国家，是具有很大的现实意义的。
附图说明
图1沼气提升式强化厌氧反应器示意图。1、第一厌氧反应室，2、集气罩，3、沼气提升管，4、气液分离器，5、沼气排出管，6、回流管，7、进水口，8、第二厌氧反应室，9、集气罩，10、集气管，11、出水渠，12、出水管。
具体实施方式
在实际运行之前，首先要对厌氧反应器接种污泥，污泥体积约为反应器体积的1/2，按梯度逐步提高反应器的负荷，进行污泥的驯化，即反应器的启动，控制进水温度在30℃～35℃，整个启动过程大约需要30天。
反应器启动结束后，开始连续进水，进水调节pH在6.5～8.0，由进水泵注入预处理系统，并由水泵注入厌氧反应器，循环流量要根据出水水质而定，控制污泥流失率10‰，在中温(30℃～35℃)条件下进行厌氧发酵，进水COD大约为40000mg/L，出水为5000～6000mg/L，厌氧反应器对COD的去除率可以达到85％以上。2008年12月，江南大学成功利用了该高效厌氧反应器(沼气提升式强化厌氧反应器)对无锡惠联垃圾热电厂的垃圾渗滤液进行处理，反应器直径为8m，高度为23.6m，有效容积800m3，进水COD为40000mg/L，流量为每天300t，出水COD为5000mg/L左右，去除率高达85％，对垃圾渗滤液的处理达到了良好的处理效果。

Claims (2)

1、一种沼气提升式强化厌氧反应器，简称反应器，其特征在于反应器顶部为气液分离器4，反应器身为园筒形罐，分上下两部分，下部为第一厌氧反应室(1)，上部为第二厌氧反应室(8)，在第一厌氧反应室底部设有进水口(7)，第一厌氧反应室上部装有集气罩(2)，集气罩(2)上部装有沼气提升管(3)，沼气提升管(3)从侧面与气液分离器(4)接通，气液分离器(4)顶部设有沼气排出管(5)，气液分离器(4)低部连接回流管(6)，在第二厌氧反应室上装有集气罩(9)，集气罩(9)上部装有集气管(10)，集气管(10)从侧面与气液分离器(4)接通，在第二厌氧反应室的沉淀区的上部设有出水渠(11)，出水经出水渠由出水管(12)流出。
2、权利要求1所述沼气提升式强化厌氧反应器的应用，其特征在于废水经反应器底部进水口(7)进入第一厌氧反应室(1)，与厌氧颗粒污泥均匀混合，大部分有机物在这里被转化为沼气，所产沼气被第一厌氧反应室的集气罩(2)收集，沿着沼气提升管(3)上升，同时把第一厌氧反应室的混合液提升至反应器顶部的气液分离器(4)，被分离的沼气从气液分离器顶部的沼气排出管(5)排走，分离出的泥水混合液沿着回流管(6)返回到第一厌氧反应室的底部，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环；
经过第一厌氧反应室处理过的废水，会自动进入第二厌氧反应室(8)被继续进行处理，废水中的剩余有机物被第二厌氧反应室内的厌氧颗粒污泥进一步降解，使废水得到更好的净化，提高出水水质，产生的沼气由第二厌氧反应室的集气罩(9)收集，通过集气管(10)进入气液分离器，被分离的沼气从气液分离器顶部的沼气排出管排走，第二厌氧反应室的泥水在混合液沉淀区进行固液分离，处理过的上清液经出水渠(11)，由出水管(12)排走，沉淀的颗粒污泥自动返回第二厌氧反应室，这样，废水就完成了处理的全过程。
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