CN102838255B - 笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置及方法，该装置包括贮水箱、高位水槽、提升泵、ABR反应池、缺氧反应池、好氧反应池、笼状填料和曝气装置；贮水箱位于ABR反应池的一侧，提升泵设置在贮水箱内，高位水槽位于贮水箱的侧上方，高位水槽与ABR反应池进水口通过管道连接，ABR反应池的一侧为缺氧反应池，缺氧反应池一侧为好氧反应池，缺氧反应池和好氧反应池之间通过溢流管连接，笼状填料设置在ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池内。采用本装置进行啤酒废水处理的方法，COD去除率、SS去除率及氨氮去除率较高，具有良好的抗冲击的负荷能力，且整个装置结构简单，处理和建设成本低，维护方便，适合各种规模啤酒厂的废水处理。

Description

笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置及方法

技术领域

本发明涉及反应器技术领域，具体涉及一种笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置及方法。

背景技术

在废水厌氧生物处理中，较为成熟的工艺主要有厌氧生物滤池（AF）、内循环厌氧反应器（IC）、升流式厌氧反应床（UASB）、折流板反应器（ABR）等。厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffled Reactor，简称ABR反应器），是美国的Mc. Carty教授等人开发的一种新型高效厌氧反应器，具有结构简单、污泥阻留能力强的特点。反应器中设置多个折流板将其分隔成多个串级的反应器，待处理废水沿串级的反应室呈上、下折流，同时使反应器的反应介质均匀混合并形成一定的浓度梯度。

ABR用于可生化性好的生活污水处理时，反应器内易于形成颗粒污泥；但用于工业废水处理时，即使采用颗粒污泥接种，在运行过程中，颗粒污泥会逐渐破碎，并被废水带出反应器，造成出水水质和恶化，因而使得ABR在工业废水处理时难以取得良好的处理效果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，包括贮水箱、高位水槽、提升泵、ABR反应池、缺氧反应池、好氧反应池、笼状填料和曝气装置；

贮水箱位于ABR反应池的一侧，提升泵设置在贮水箱内，高位水槽位于贮水箱的侧上方，高位水槽与ABR反应池进水口通过管道连接，ABR反应池的一侧为缺氧反应池，缺氧反应池一侧为好氧反应池，缺氧反应池和好氧反应池之间通过溢流管连接，且溢流管至好氧反应池底部，在好氧反应池底部采用布水器作为溢流管的出水口，笼状填料设置在ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池内，曝气装置设在好氧反应池底部；

贮水箱、ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池均可建为地下构筑物，且ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池需同时为地下构筑物或地上构筑物，贮水箱前端设置沉砂池和细（中）格栅，以免杂物进入ABR反应池；

所述贮水箱是用于贮存待处理的啤酒废水的装置，所述提升泵是用于将贮水箱内的啤酒废水提升至高位水槽的装置，所述高位水槽设有液位控制单元，液位控制单元控制高位水槽内的水位，高位水槽于ABR反应池之间的连接管道设置有流量控制阀门；

所述ABR反应池通过隔板间隔成若干个ABR隔室，每个隔室成为一个相对独立的厌氧反应池，缺氧反应池为一个缺氧隔室，好氧反应池为一个好氧隔室，ABR反应池和缺氧反应池中的每个隔室内都设有下端带折角的倾斜折流板；

所述倾斜折流板上端倾角为5～15°，下端折角为40～50°；在折角处，折流板与隔板的距离和折流板末端与ABR反应池底（或缺氧反应池底）的距离相同；

所述ABR反应池的若干ABR隔室上方设有集气口并采用水封器进行密封和排气，ABR反应池底部设有排泥口，视产泥量的具体情况，定期或不定期进行排泥；缺氧反应池和好氧反应池为敞口，与大气相通；

倾斜折流板将每个隔室分割成1/4和3/4两个区域，1/4区域为下向流区域，3/4区域为上升流区域，隔室之间靠溢流保持流体（啤酒废水）流通，且每个隔室的体积可以不完全一致；各隔室的出水水质可以通过取样口取样检测；

所述笼状填料为用网状材料束成笼状的直径不等的球形悬浮填料，直径范围是φ40～φ100mm，且该填料为亲水性材料，易于在填料表面形成生物膜；笼状填料整体的比表面为200m²/m³以上，孔隙率为95%以上，笼状填料设置在ABR隔室、缺氧反应池和好氧反应池内，为防止填料上浮，笼状填料需要适当配重，使其沉入隔室的中部以下，且每个隔室设置的笼状填料的体积与其所在的隔室体积相匹配；

所述好氧反应池底部设有向好氧反应池供氧的曝气装置及流量控制装置，流量控制装置控制曝气量；

缺氧反应池和好氧反应池之间还设置回流泵，用于将好氧反应池的出水部分回流至缺氧反应池，实现脱氮；

所述的ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池构成一体式反应池，且该一体式反应池外侧设置恒温装置，为啤酒废水处理提供恒定的温度环境。

采用上述一种笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置进行啤酒废水处理的方法，包括以下步骤：

步骤1：贮水箱中的啤酒废水经提升泵送入高位水槽，并控制液位高度；

步骤2：流量控制阀门控制高位水槽内的啤酒废水进入ABR反应池第一个隔室的下向流区域（即1/4区域），废水从倾斜折流板下端进入第一个隔室的上升流区域（即3/4区域），第一个隔室的上升流区域的废水溢流进入第二个隔室的下向流区域，再从倾斜折流板下端进入第二个隔室的上升流区域，这样依次进入ABR反应池的所有ABR隔室，到达最后一个ABR隔室的上升流区域；

步骤3：在ABR反应池的水力停留时间为10~15小时；

步骤4：ABR反应池最后一个ABR隔室的上升流区域的啤酒废水溢流进入缺氧隔室的下向流区域，再经倾斜折流板下端进入缺氧隔室的上升流区域；

步骤5：在缺氧隔室的水力停留时间为2~3小时；

步骤6：缺氧反应池出水经溢流管进入好氧反应池底部布水器，并通过布水器分布，水力停留3.5~5小时，出水达到排放标准；

步骤7：可以通过回流泵将好氧反应池的部分流体回流至缺氧反应池进行脱氮处理，降低出水总氮浓度。

有益效果：

本发明的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置中，贮水箱、ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池均可建为地下构筑物，节省空间和占地；

ABR反应池前端设置沉砂池和细（中）格栅，能有效截留杂物（如污泥及固体悬浮物）；

ABR隔室内采用的倾斜折流板，流体不会返混，在下向流区域也不会造成污泥的堵塞；倾斜折流板底端流速放缓，不会对上升流区域产生扰动；

笼状填料可以增大微生物的生长表面积，将原有的ABR反应器中微生物呈悬浮生长的方式改变为附着生成方式，有效增加处理效果和处理负荷，有效降低污泥产生量；

笼状填料可以有效地提高流体流动的雷诺数，增大流体流动过程中的湍动，有效阻止污泥的流失；

本装置在启动后不需人为干预搅动，废水中的有机物更好的和微生物接触，有利于提高废水处理效果；

本装置的各个隔室之间因隔板的阻挡，成为废水处理中的独立单元，各隔室既保持相对独立又相互联系的微生物反应；

本装置的COD去除率、SS去除率及氨氮去除率较高，具有良好的抗冲击的负荷能力；

整个啤酒废水处理装置结构简单，处理和建设成本低，维护方便，适合各种规模的啤酒厂的废水处理，具有较高的推广价值。

附图说明

图1为本发明的具体实施方式笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置结构示意图；

其中，1-提升泵，2-贮水箱，3-高位水槽，4-液位控制单元，5-微孔曝气器，6-水封器，7-回流泵，8-流量控制阀门，9-笼状填料，10-取样口，11-恒温装置，12-ABR反应池，13-缺氧反应池，14-好氧反应池，15-倾斜折流板，16-布水器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明。

本实施方式的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，如图1所示，包括贮水箱2、高位水槽3、提升泵1、ABR反应池12、缺氧反应池13、好氧反应池14、笼状填料9和曝气装置；

贮水箱2、ABR反应池12、缺氧反应池13和好氧反应池14均可建为地下构筑物，且ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池需同时为地下构筑物或地上构筑物，以保持反应温度和减小占地，尤其是在北方地区，能减少冻害和低温对生化处理的不利影响；ABR反应池上方可以作为厂房用地或环境美化用地，但同时要留有废水排放口将废气收集利用；

ABR反应池12前端设置沉砂池和细（中）格栅，以免杂物进入ABR反应池12；

提升泵1设置在贮水箱2内，高位水槽3位于贮水箱2的侧上方，贮水箱2位于ABR反应池12的一侧， ABR反应池12另一侧为缺氧反应池13，缺氧反应池13一侧为好氧反应池14，笼状填料9设置在ABR反应池12、缺氧反应池13和好氧反应池14内，曝气装置设在好氧反应池14底部，高位水槽3与ABR反应池12进水口通过管道连接，且该管道设置有流量控制阀门8；

贮水箱2用于贮存待处理的啤酒废水，提升泵1用于将贮水箱2内的啤酒废水提升至高位水槽3，液位控制单元4控制高位水槽3内的水位；

ABR反应池12通过隔板间隔成4个ABR隔室，缺氧反应池13为一个缺氧隔室，ABR反应池12和缺氧反应池13的每个隔室内都设有端部带折角的倾斜折流板15，倾斜折流板采用金属加防腐衬材料或高分子防腐材料制作，该折流板上端倾角为5～15°，下端折角为40～50°，在折角处，倾斜折流板与隔板的距离和倾斜折流板末端与ABR反应池底的距离相同；

倾斜折流板15将每个隔室分割成1/4和3/4两个区域，1/4区域为下向流，3/4区域为上升流，隔室之间靠溢流保持流体（啤酒废水）流通，且每个隔室的体积可以不一致；各隔室的出水水质可以通过取样口10取样检测；

ABR反应池12的4个隔室上方设有集气口并采用水封器6进行密封和排气；缺氧反应池13和好氧反应池14为敞口，与大气相通；

笼状填料9为用网状材料束成笼状的直径不等（φ40～φ100mm）的球形悬浮填料，该填料为亲水性材料，易于在填料表面形成生物膜；笼状填料9整体的比表面为200m²/m³以上，孔隙率为95%以上，笼状填料9设置在ABR隔室、缺氧反应池13和好氧反应池14内，为防止填料上浮，笼状填料9需要适当配重，使其沉入隔室的中部以下，且每个隔室设置的笼状填料9的体积可以不一致；笼状填料产泥量较少，但ABR反应池12底部仍设有排泥口，视产泥量的具体情况，定期或不定期进行排泥；

缺氧反应池13和好氧反应池14之间通过管道连接，将啤酒废水从缺氧反应池13引入好氧反应池14底部且通过布水器16分布；

本实施方式中，曝气装置采用微孔曝气器5，好氧反应池14底部设有若干微孔曝气器5及流量控制装置，流量控制装置控制曝气量；微孔曝气器5可以采用膜片式微孔曝气器或微孔陶瓷曝气器或双球面形刚玉曝气器；

缺氧反应池13和好氧反应池14之间还设置回流泵7，用于将好氧反应池14的出水部分回流至缺氧反应池13，实现脱氮；

所述的ABR反应池、缺氧反应池13和好氧反应池14为一体式反应池，且该一体式反应池外侧设置恒温装置11，为啤酒废水处理提供恒定的温度环境；

ABR反应池12、缺氧反应池13和好氧反应池14的池体采用钢筋混凝土、金属加防腐衬或高分子防腐材料制作，池体尺寸根据待处理的啤酒废水的规模及啤酒废水的水质确定。

采用上述笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置进行啤酒废水处理的方法，包括以下步骤：

步骤1：贮水箱中的啤酒废水经提升泵送入高位水槽，并控制液位高度；

步骤2：流量控制阀门控制高位水槽内的啤酒废水进入ABR反应池第一个隔室的下向流区域（即1/4区域），废水从倾斜折流板下端进入第一个隔室的上升流区域（即3/4区域），第一个隔室的上升流区域的废水溢流进入第二个隔室的下向流区域，再从倾斜折流板下端进入第二个隔室的上升流区域，这样依次进入ABR反应池的所有隔室，到达第四个隔室的上升流区域；

步骤3：ABR反应池的水力停留时间为10~15小时；

此时COD的累积去除率达到70%，并且BOD/COD值明显升高，这表明经ABR处理后，啤酒废水的可生化性进一步提高，易于后续的处理，但此时的出水水质不能达标排放；

步骤4：ABR反应池第四个隔室上升流区域的废水溢流进入缺氧隔室的下向流区域，再经倾斜折流板下端进入缺氧隔室的上升流区域，通过控制曝气量使该区域溶解氧量在5mg/L以上；

步骤5：在缺氧隔室上升流区域的水力停留为2~3小时；

此时，COD的累积去除率达到80%以上；

步骤6：缺氧反应池出水经溢流管进入好氧反应池底部的布水器，并通过布水器分布，水力停留3.5~5小时，此时，COD的累积去除率达到90%以上，氮氨去除率达到85%以上，出水实现达标排放；

步骤7：可以通过回流泵将好氧反应池的部分流体回流至缺氧反应池进行脱氮处理，降低出水总氮浓度；

回流比视氨氮浓度而定，可在100~200范围内调整回流比，并通过回流实现脱氮。

经处理后的啤酒废水，化学需氧量COD的去除率达到90%以上，SS去除率达到80%以上，氨氮去除率在90%以上。

Claims (9)

1.一种笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，包括贮水箱、高位水槽、提升泵、ABR反应池和曝气装置，贮水箱是用于贮存待处理的啤酒废水的装置，提升泵是用于将贮水箱内的啤酒废水提升至高位水槽的装置，其特征在于：还包括缺氧反应池、好氧反应池和笼状填料；

贮水箱位于ABR反应池的一侧，提升泵设置在贮水箱内，高位水槽位于贮水箱的侧上方，高位水槽与ABR反应池进水口通过管道连接，ABR反应池的一侧为缺氧反应池，缺氧反应池一侧为好氧反应池，缺氧反应池和好氧反应池之间通过溢流管连接，且溢流管至好氧反应池底部，在好氧反应池底部采用布水器作为溢流管的出水口，笼状填料为用网状材料束成笼状的直径不等的球形悬浮填料，并且笼状填料设置在ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池内，曝气装置设在好氧反应池底部；

所述笼状填料的直径范围是φ40～φ100mm，且该填料为亲水性材料，笼状填料整体的比表面为200m²/m³以上，孔隙率为95%以上，笼状填料设置在ABR隔室、缺氧隔室和好氧隔室内，使其沉入隔室的中部以下，且每个隔室设置的笼状填料的体积与其所在的隔室体积相匹配。

2.根据权利要求1所述的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，其特征在于：所述的贮水箱、ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池均建为地下构筑物，且ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池需同时为地下构筑物或地上构筑物，贮水箱前端设置沉砂池和格栅。

3.根据权利要求1所述的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，其特征在于：所述高位水槽设有液位控制单元，高位水槽与ABR反应池之间的连接管道设置有流量控制阀门。

4.根据权利要求1所述的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，其特征在于：所述ABR反应池通过隔板间隔成若干个ABR隔室，缺氧反应池为一个缺氧隔室，好氧反应池为一个好氧隔室，ABR反应池和缺氧反应池中，每个隔室内都设有下端带折角的倾斜折流板；

所述ABR反应池的若干ABR隔室上方设有集气口并采用水封器进行密封和排气，ABR反应池底部设有排泥口，缺氧反应池和好氧反应池为敞口。

5.根据权利要求4所述的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，其特征在于：所述倾斜折流板上端倾角为5～15°，下端折角为40～50°，且在倾斜折流板折角处，倾斜折流板与隔板的距离和倾斜折流板末端与ABR反应池底或缺氧反应池底的距离相同。

6.根据权利要求4所述的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，其特征在于：所述倾斜折流板将ABR反应池每个ABR隔室和缺氧隔室分别分割成1/4和3/4两个区域，1/4区域为下向流区域，3/4区域为上升流区域，隔室之间靠溢流保持流体流通，且每个隔室的体积不完全一致，各隔室的出水水质通过取样口取样检测。

7.根据权利要求1所述的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，其特征在于：所述缺氧反应池和好氧反应池之间还设置回流泵，用于将好氧反应池的出水部分回流至缺氧反应池，实现脱氮。

8.根据权利要求1所述的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置，其特征在于：所述的ABR反应池、缺氧反应池和好氧反应池构成一体式反应池，且该一体式反应池外侧设置恒温装置。

9.采用权利要求1所述的笼状填料式厌氧—缺氧—好氧处理啤酒废水的装置进行啤酒废水处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：贮水箱中的啤酒废水经提升泵送入高位水槽，并控制液位高度；

步骤2：流量控制阀门控制高位水槽内的啤酒废水进入ABR反应池第一个隔室的下向流区域，废水从倾斜折流板下端进入第一个隔室的上升流区域，第一个隔室的上升流区域的废水溢流进入第二个隔室的下向流区域，再从倾斜折流板下端进入第二个隔室的上升流区域，这样依次进入ABR反应池的所有ABR隔室，到达最后一个ABR隔室的上升流区域；

步骤3：在ABR反应池的水力停留时间为10~15小时；

步骤4：ABR反应池最后一个ABR隔室的上升流区域的啤酒废水溢流进入缺氧隔室的下向流区域，再经倾斜折流板下端进入缺氧隔室的上升流区域；

步骤5：在缺氧隔室的水力停留时间为2~3小时；

步骤6：缺氧反应池出水经溢流管进入好氧反应池底部布水器，并通过布水器分布，水力停留3.5~5小时，出水达到排放标准；

步骤7：通过回流泵将好氧反应池的部分流体回流至缺氧反应池进行脱氮处理，降低出水总氮浓度。

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