CN102001749B

CN102001749B - 提高折流厌氧反应器效率的方法及脉动式折流厌氧反应器

Info

Publication number: CN102001749B
Application number: CN2010106149350A
Authority: CN
Inventors: 施英乔; 符芳蓉; 胡笳; 卢雯; 杨光; 房桂干; 丁来保; 盘爱享; 邓拥军; 沈葵忠; 李萍
Original assignee: Nanjing Forestry University; Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Current assignee: Nanjing Forestry University; Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102001749A

Abstract

本发明涉及一种提高折流厌氧反应器效率的方法及脉动式折流厌氧反应器，经折流厌氧反应器处理后的出水进入集水池，然后部分进入下一处理单元，部分废水由折流厌氧反应器入口再次进入折流厌氧反应器，从集水池回流到折流厌氧反应器中的废水流量占进入折流厌氧反应器废水流量的30%～100%。装置包括折流厌氧反应器、集水池和水泵。通过回流水泵的间歇运行，赋予折流厌氧反应器内水流以脉动，形成对厌氧反应器底部厌氧菌的冲击，或在废水量较低时提高折流厌氧反应器内水流线速度，从而促使废水和厌氧污泥菌得到充分的混合，结果使折流厌氧反应器对废水COD去除率提高18%～32%，沼气产生量提高15%～29%，同时降低废水处理的费用。

Description

提高折流厌氧反应器效率的方法及脉动式折流厌氧反应器

技术领域

本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种可广泛用于造纸、轻工、化工、食品、制药等领域高浓度有机废水的治理中，提高折流厌氧反应器对废水COD的去除率的方法。

背景技术

随着我国节能减排战略的实施，各行各业都在努力减少废水的排放量，随之废水的浓度逐年升高。对高浓度有机废水的治理，目前被认为最好的处理技术是厌氧方法。该方法利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的沼气。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水如BOD浓度可达10000mg/L，也适用于低浓度有机废水，包括城市废水。厌氧生物处理法能耗低、有机容积负荷高，一般为5－50kgCOD/m³·d、营养需要量少、被降解的有机物种类多、能承受较大的负荷变化和水质变化、厌氧污泥可作商品出售、产生的沼气可作为燃料等优点。

折流式厌氧反应器(ABR，Anaerobic Baffled Reactor) 是厌氧生物处理技术之一，由Bachman和McCarty等人于1982年提出，它兼有厌氧接触反应器、厌氧滤池和上流式厌氧反应床三种反应器的特点，近年来正在我国环保领域逐渐得到推广应用。折流式厌氧反应器是一个或一组矩形密闭容器，在该容器内分隔有4至8个隔室，隔室是互相串联的。每个隔室内垂直放置1块隔板，该隔板称为折流板，折流板将隔室一分为二，分别称为下流室和上流室。通常下流室窄，为折流通道。上流室宽，为反应室。折流板边缘折起将废水引向隔室中心促进与厌氧微生物混合，有助于布水的均匀性。废水流入隔室，沿折流板下流至隔室底部，废水中的有机物与隔室底部的厌氧微生物充分接触而得以降解。废水经底部开口，折回到上流室，再流入下一个隔室。在ABR反应器不同隔室内的厌氧微生物易呈现出良好的种群分布和处理功能的配合，不同隔室中培养出适应流入该隔室废水水质的优势微生物种群，从而有利于形成良好的微生态系统。在位于反应器前端的隔室中，主要以水解和产酸菌为主，而在较后的隔室中则以甲烷菌为主。其中随隔室的推移，由甲烷八叠球菌 Methanosarcina 为优势种群逐渐向甲烷丝菌属 Methanothrix异养甲烷菌和脱硫弧菌属等转变。这种微生物种群的逐室变化，使优势种群得以良好地生长，并使废水中污染物得到逐级转化并在各司其职的微生物种群作用下得到稳定的降解。ABR较强的抗冲击负荷能力来源于对废水中固体较强的截留能力和微生物种群的合理分布。由于ABR具有上述特性，因而具有良好的处理效果。除上述特点外，ABR与现在流行的IC、UASB、EGSB厌氧反应器比较还具有：(1)构造设计简单，因而构筑物投资低廉；(2)不需特殊考虑的气固液三相分离器；(3)能在高负荷下有效地截留生物固体和进水中的SS；(4)启动容易，能在不同条件和隔室中形成性能不同的颗粒污泥。(5)抗冲击负荷能力突出，可长年稳定运行，始终保持对废水的净化能力。

但是，ABR与IC、UASB、EGSB厌氧反应器相比，对废水COD的去除率偏低。其原因在于ABR反应器相对简单的内部构造设计，难以做到生物污泥与进水基质充分的混合接触。

大量的工程实践证明，一个成功的厌氧反应器必须具备：(1)良好的截留污泥的性能，以保证拥有足够的生物量；(2)生物污泥与进水基质充分混合接触，以保证厌氧微生物能够充分利用其活性降解水中的基质。

发明内容

为了解决现有的厌氧反应器的废水COD去除率偏低，生物污泥与进水基质无法充分混合的问题，本发明提供了一种提高折流厌氧反应器效率的方法及脉动式折流厌氧反应器（P-ABR，Pulsing Anaerobic Baffled Reactor），有效提高废水有机质和厌氧菌的混合效果，从而提高厌氧反应器对废水COD的去除率，达到降低废水处理成本的目的。

本发明的技术方案为：一种提高折流厌氧反应器效率的方法，经折流厌氧反应器处理后的出水首先进入集水池，集水池中的废水一部分进入下一个处理单元好氧曝气池，一部分废水通过水泵控制，由折流厌氧反应器入口再次进入折流厌氧反应器，形成回流；从集水池回流到折流厌氧反应器中的废水流量占进入折流厌氧反应器废水流量的30%～100%。

所述的集水池的有效容积是折流厌氧反应器的有效容积的1/100～8/100。

废水通过水泵控制，由折流厌氧反应器入口再次进入折流厌氧反应器，形成回流为连续回流进入折流厌氧反应器，或者是间歇式回流进入折流厌氧反应器。

间歇式回流是通过水泵开动8分钟～4小时，再关闭8分钟～4小时，如此循环往复来控制。

控制采用PLC自控系统或用现场手动方式控制。

用于所述的提高折流厌氧反应器效率的方法中的脉动式折流厌氧反应器，包括折流厌氧反应器、集水池和水泵，折流厌氧反应器的出水口与集水池的进水口连接，集水池的出水口一个与好氧曝气池连接，另一个通过水泵与折流厌氧反应器的进水口连接。

更优选的为：所述水泵为两台，这两台水泵以并联的方式连接集水池的出水口和折流厌氧反应器的入口，水泵一台用于废水回流，一台备用。

有益效果：

1.通过将经过折流厌氧反应器处理出水的一部分回流到折流厌氧反应器的进口，再进入折流厌氧反应器，可提高折流厌氧反应器内水流线速度，增加废水和厌氧污泥菌混合效果使折流厌氧反应器对废水COD去除率提高18%～32%，沼气产生量提高15%～29%，同时降低废水处理的费用。原理是：当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，底部颗粒厌氧菌出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。进一步提高流体速度，床层将不能维持固定状态。此时，颗粒全部悬浮与流体中，显示出相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，

2. 集水池侧并联安装两台水泵，一台用于废水回流，一台备用，双保险。

附图说明

图1为折流式厌氧反应器的结构示意图。

图2 原来的废水处理工艺流程图。

图3为本发明所用装置的结构示意图。

其中，1折流厌氧反应器、2 回流池、3 回流泵、4 PLC脉动控制柜。

具体实施方式

一种提高折流厌氧反应器效率的方法，经折流厌氧反应器处理后的出水首先进入集水池，集水池中的废水一部分进入下一个处理单元好氧曝气池，一部分废水通过水泵控制，由折流厌氧反应器入口再次进入折流厌氧反应器，形成回流；从集水池回流到折流厌氧反应器中的废水流量占进入折流厌氧反应器废水流量的30%～100%。

所述的集水池的有效容积是折流厌氧反应器的有效容积的1/100～8/100，也就是该集水池的容积可储存6分钟～20分钟的折流厌氧反应器的出水量。

废水通过水泵控制，由折流厌氧反应器入口再次进入折流厌氧反应器，形成回流为连续回流进入折流厌氧反应器，或者是间歇式回流进入折流厌氧反应器。间歇式回流是通过水泵开动8分钟～4小时，再关闭8分钟～4小时，如此循环往复来控制。可以采用PLC自控系统或用现场手动方式控制。

用于所述的提高折流厌氧反应器效率的方法中的脉动式折流厌氧反应器，如图3所示，包括折流厌氧反应器、集水池和水泵，折流厌氧反应器的出水口与集水池的进水口连接，集水池的出水口一个与好氧曝气池连接，另一个通过水泵与折流厌氧反应器的进水口连接。

更优选的方案为：在集水池侧装有两台水泵，这两台水泵以并联的方式连接集水池的出水口和折流厌氧反应器的入口，水泵一台用于废水回流，一台备用。

下面结合一个已在运转的工程实例，对本发明作进一步详细阐述。

图2显示之前的某纸业公司化学机械浆废水处理工艺流程。每天进入初沉池的废水4800立方米，再经过水解、ABR厌氧反应、SBR好氧反应和混凝，最终达标排放。

在图2流程中，ABR折流厌氧反应器构筑物长31米、宽26米、高6米，有效容积为4125立方米，结构如图1所示。现在，在折流厌氧反应器1的出口处、即在ABR和SBR序列式曝气反应器之间，设计建造了集水池2，其构筑物长5.9米、宽4.3米、高2.8米，有效容积为47立方米，池侧安装有两台离心水泵3，一用一备，离心水泵最大流量为150立方米/小时。每台离心泵装有闸阀，用来调节回流水量。通过钢管调节集水池中的废水回流至ABR的进水口。同时设计安装了PLC自控柜4，对离心水泵的运转实行程序操作控制。改造后的脉动式折流厌氧反应器（P-ABR）见图3。

在试运行一个月后，确定较合适的运行工艺：从水解池进入ABR池的平均废水流量为180立方米/小时，回流废水量100立方米/小时，离心泵开动30分钟、关闭30分钟。当离心泵关闭时，ABR池内上流室废水的上流速度为1.6米/小时。当离心泵开启时，ABR池内上流室废水的上流速度升至2.5米/小时，形成了每隔30分钟废水的上流速度的脉动，形成对ABR池内底部厌氧菌的有规律的冲击和扰动。统计了脉动式折流厌氧反应器（P-ABR）运行第2个月的废水处理效果的数据，同时列出了改造前的运行数据，见表1。

从表1看出，3月份进入ABR折流厌氧反应器废水COD平均值为2018 mg/L，出水COD平均值为1444 mg/L，COD去除率为28.4%。将该反应器改造成为脉冲折流厌氧反应器后，6月份试运行了1个月，确定了较佳的运行工艺。7月份，进入脉冲折流厌氧反应器废水COD平均值为2105 mg/L，出水COD平均值为1182 mg/L，COD去除率为43.8%。脉冲折流厌氧反应器比普通折流厌氧反应器对该废水COD去除率提高了15.4个百分点。脉冲折流厌氧反应器比普通折流厌氧反应器运行效率提高了54.2%。

同时，脉冲折流厌氧反应器比普通折流厌氧反应器日均多产沼气630立方米沼气，合优质煤630公斤。由于ABR出水COD降低，也使SBR池出水COD更低，大大减少了混凝池用药量，日均减少混凝剂消耗1200kg。脉冲折流厌氧反应器设计与应用，达到了提高废水生物处理效率，降低废水处理成本的目的。

表1 脉冲折流厌氧反应器（改造后）和普通折流厌氧反应器（改造前）的比较

Claims

1.一种提高折流厌氧反应器效率的方法，其特征在于，经折流厌氧反应器处理后的出水首先进入集水池，集水池中的废水一部分进入下一个处理单元好氧曝气池，一部分废水通过水泵控制，由折流厌氧反应器入口再次进入折流厌氧反应器，形成回流；从集水池回流到折流厌氧反应器中的废水流量占进入折流厌氧反应器废水流量的30%～100%；所述的回流是间歇式回流。

2.根据权利要求1所述的提高折流厌氧反应器效率的方法，其特征在于，其特征在于，所述的集水池的有效容积是折流厌氧反应器的有效容积的1/100～8/100。

3.根据权利要求1所述的所述的提高折流厌氧反应器效率的方法，其特征在于，间歇式回流是通过水泵开动8分钟～4小时，再关闭8分钟～4小时，如此循环往复来控制。

4.根据权利要求1所述的所述的提高折流厌氧反应器效率的方法，其特征在于，控制采用PLC自控系统或用现场手动方式控制。

5.用于权利要求1所述的提高折流厌氧反应器效率的方法中的脉动式折流厌氧反应器，其特征在于，包括折流厌氧反应器、集水池和水泵，折流厌氧反应器的出水口与集水池的进水口连接，集水池的出水口一个与好氧曝气池连接，另一个通过水泵与折流厌氧反应器的进水口连接。

6.根据权利要求5所述的用于提高折流厌氧反应器效率的方法中的脉动式折流厌氧反应器，其特征在于，所述水泵为两台，这两台水泵以并联的方式连接集水池的出水口和折流厌氧反应器的入口，水泵一台用于废水回流，一台备用。