CN103351085A

CN103351085A - 一种硫酸盐有机废水生物处理方法及装置

Info

Publication number: CN103351085A
Application number: CN2013103245561A
Authority: CN
Inventors: 蒋永荣; 刘可慧; 刘成良; 张威; 王春锋; 林金彪; 韦添尹; 伍耀婵
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明公开了一种硫酸盐有机废水生物处理方法及装置。所述方法包括：设置数个有折流板的厌氧隔室和一个沉淀池，各厌氧隔室顺序连通，使水流能够从第一厌氧隔室流经最末厌氧隔室到达沉淀池，第一厌氧隔室的容积大于后序其它各厌氧隔室的容积；在硫酸盐负荷为0.04-0.07kgSO₄ ^2-/(m³·d)、COD负荷0.7-1.0kgCOD/(m³·d)的条件下启动生化反应；每次运行稳定后提升负荷，增幅为40-50%；启动15天后，将沉淀池水不断回流到位于所有厌氧隔室中间段三分之一范围内的一个厌氧隔室中，回流比为15%至25%。采用本方法及利用实现本方法的装置可以大幅提高硫酸盐有机废水厌氧处理的效率。

Description

一种硫酸盐有机废水生物处理方法及装置

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种硫酸盐有机废水生物处理方法及装置。

背景技术

随着工业的不断发展，化工、味精、制药、糖蜜酒精、制革、造纸等领域在生产过程中排放出大量含硫酸盐的有机废水。目前，国内外含硫酸盐有机废水治理的方法很多，其中厌氧生物处理技术是该类废水无害化处理的首选，而厌氧反应器是其厌氧处理的关键设备。但由于废水中含硫酸盐，在进行厌氧消化过程中，硫酸盐还原菌（SRB）对产甲烷菌（MPB）产生基质竞争性抑制。同时，硫酸盐还原产物——硫化物对MPB及SRB产生毒性作用。这种抑制作用和毒性作用导致厌氧反应器内的微生物活性降低，使处理工艺恶化甚至完全被破坏。

厌氧折流板反应器(Anaerobic Baffled Reactor，ABR)集上升流厌氧污泥床（UASB）和分阶段多相厌氧反应（SMPA）技术于一体，是一种理想的多相分离处理工艺，使其具有处理硫酸盐有机废水的潜在优势。但在实验和实际的应用中，发现：①改进传统的ABR工艺，采用最后一个隔室进行曝气后，回流至进水端，启动方式为先无硫酸盐后加硫酸盐的启动，启动时间长达233天，未形成明显的相分离^[1]。②采用传统ABR反应器，启动方式为硫酸盐低负荷和低增幅启动，虽能形成多相分离，但启动时间仍然较长，为132天^[2]。以上工艺漫长的启动时间阻碍了ABR反应器在硫酸盐有机废水处理中的广泛应用。

备注：

[1] 贺晶晶.厌氧-微氧折流板反应器处理富含硫酸盐有机废水的研究，河北工程大学硕士论文，2009.

[2] 蒋永荣, 胡明成, 李学军, 等. ABR处理硫酸盐有机废水的相分离特性研究. 环境科学, 2010, 31(7): 1544-1553.

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提供一种有效处理硫酸盐有机废水的改进方法和装置，大幅提高硫酸盐有机废水厌氧处理的效率。

一种硫酸盐有机废水生物处理方法，所述方法包括：

设置数个有折流板的厌氧隔室和一个沉淀池，各厌氧隔室顺序连通，使水流能够从第一厌氧隔室流经最末厌氧隔室到达沉淀池，第一厌氧隔室的容积大于后序其它各厌氧隔室的容积；

在硫酸盐负荷为0.04-0.07kgSO₄ ^2-/(m³·d)、COD负荷为0.7-1.0kgCOD/(m³·d)的条件下开始启动反应器；

每次运行稳定后提升负荷，增幅为40-50%；

启动15天后，将沉淀池水不断回流到位于所有厌氧隔室中间段三分之一范围内的一个厌氧隔室中，回流比为15%至25%。

一种实现上述方法的装置，包括顺序连通的数个厌氧隔室和连通最末厌氧隔室的沉淀池，另外还设置了回流管，以及每个厌氧隔室都设置了上折流板；所述回流管的一端连通沉淀池，另一端连通位于所有厌氧隔室中间段三分之一范围内的一个厌氧隔室，所述上折流板的上部固定端连接厌氧隔室的顶部。

本发明的有益效果：

（1）通过采用低起始硫酸盐负荷、高增幅的启动方式，以及将沉淀池出水回流到位于废水处理流程中部的厌氧隔室，快速实现多相分离，大幅缩短生化反应启动时间，达到61天完成启动。

（2）在每个厌氧隔室的废水上流区域增设上折流板，代替传统UASB装置中的三相分离器，提高各厌氧隔室的气、固、液三相分离效率，解决污泥流失和堵塞问题。

（3）设置第一厌氧隔室容积大于其它厌氧隔室的容积，增强第一厌氧隔室抗负荷冲击能力，提高废水的处理效果。

附图说明

图1是硫酸盐有机废水生物处理装置结构示意图。

图2描述了模拟废水处理过程中处理装置各隔室的COD浓度及总去除率。

图3描述了模拟废水处理过程中处理装置各隔室的SO₄ ^2-浓度及总去除率。

图4描述了模拟废水处理过程中处理装置各隔室的挥发性脂肪酸及出水pH值变化曲线。

图5描述了模拟废水处理过程中处理装置各隔室的硫化物分布规律。

图6描述了模拟废水处理过程中的总产气量变化。

图1中：1.上折流板；2.沉淀池；3.出水管；4.回流管；5.第五厌氧隔室；

6.第四厌氧隔室；7.第三厌氧隔室；8.第二厌氧隔室；9.第一厌氧隔室；10.加热装置；11.进水管。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种硫酸盐有机废水生物处理装置，设置顺序连通的5个厌氧隔室（图1中9、8、7、6、5分别为第一至第五隔室），第一厌氧隔室的容积是其它4个的1.4

1.6倍，其它4个容积相同，达到增强第一隔室抗负荷冲击能力，解决厌氧折流板反应器前面隔室局部负荷过高的问题，提高废水处理装置对高浓度硫酸盐有机废水处理的效果。每个厌氧隔室都设置了上折流板1，上折流板的末端朝向出水方向弯折135⁰角，可以提高各厌氧隔室的气、固、液三相分离效率，解决污泥流失和堵塞问题。

沉淀池2和第三厌氧隔室7之间设置回流管4，回流管的一端连通沉淀池，另一端连通第三厌氧隔室的底部；进水管、回流管的水流通过蠕动泵输送，控制回流量为进水量的20%。

如果在废水生物处理装置外加设加热装置10，控制水温在

，可以使厌氧生物处理的效果更好。

废水处理装置的其它部件参照现有技术设置。

最后给出利用本发明处理模拟硫酸盐有机废水的试验结果：

1.污泥驯化及接种

接种污泥取自广西某糖厂IC反应器的絮状污泥。将取回的污泥先用清水清洗，静置去除上清液，重复3次，然后用培养液对污泥进行活化并驯化，每3天换一次培养液，驯化期间所用装置需保持密封状态，以保持厌氧条件。驯化期为9-12天，驯化完成时泥水混合液底部的氧化还原电位（ORP）为-180～-200mV。

污泥驯化用培养液配方见表1。

将驯化后污泥分别均匀移入5个隔室，5个隔室的接种污泥浓度基本保持一致，接种污泥床高度达到29-30cm。污泥MLSS为118.3g/L，MLVSS为99.4，MLVSS/MLSS = 0.83。最后用配制的模拟硫酸盐有机废水浸泡3天后开始连续进水。

2.试验用水及配方

实验进水采用人工配置的模拟含硫酸盐有机废水。碳源为蔗糖，氮源为NH₄HCO₃，磷源为KH₂PO₄，配水中各主要营养元素比例为COD：N：P=200：5：1；以Na₂SO₄控制进水硫酸盐浓度，同时添加一定量的Fe、Co、Ni、Cu、Mn等微量元素。反应器运行过程要求一定的碱度，因此，进水中以Na₂CO₃调节进水的pH值至7.2-7.5之间，以保证实验顺利进行。

实验进水配方见表2。

3.废水处理装置生化反应的启动

在低起始负荷、高增幅条件下启动，启动过程中HRT=26h，COD/SO₄ ^2-值为15-17，进水COD浓度由800mg/L逐步增加到3400mg/L，COD负荷从0.72kgCOD/(m³·d)增至3.14kgCOD/(m³·d)，SO₄ ^2-浓度从60mg/L增加到180mg/L，SO₄ ^2-负荷由0.05kgSO₄ ^2-/(m³·d)增至0.16kgSO₄ ^2-/(m³·d)，后期采用沉淀池水回流到第三隔室的方式（回流比R=0.2）。经61天，成功启动生化反应。

启动过程中COD及SO₄ ^2-的去除情况分别见图2和图3。全阶段COD去除率保持在85%以上。从第13天到第22天，进水COD浓度由800mg/L提高到1500mg/L、2200mg/L，COD去除率保持在88%以上。第34天，增加沉淀池水到第三隔室的回流，当负荷提至3.14 kg COD/(m³·d)时，COD去除率达97%，此时SO₄ ^2-负荷提到180mg/L，其去除率达到97%，出水VFA为1mmol/L，生化反应启动成功。

启动过程中各隔室VFA分布及出水pH值见图4，启动完成时，VFA主要在第一、二、三隔室产生，为第四、五隔室产甲烷菌提供底物，在第四、五隔室VFA被明显降解，COD急剧降低，此时各隔室已形成相应的优势菌群，废水已形成良好的相分离。此时出水VFA保持在1mmol/L左右，出水pH值为6.5以上。

启动过程中各隔室S^2-的平均浓度见图5。启动阶段S^2-的平均浓度在第二隔室达到最高为39mg/L，随后在第三隔室有所降低，到第四、五隔室大幅降低至15mg/L。S^2-主要在第三、四隔室被无色硫细菌氧化为S⁰，降低了对后面产甲烷菌的影响，此阶段在第三、四隔室观察到S⁰的生成，说明此时废水处理装置中的废水已形成明显的相分离。

启动过程中产气量变化曲线见图6。启动阶段随着负荷的提高总产气量逐渐升高，进水COD负荷由0.72 kgCOD/(m³·d)增至1.39、2.03、3.0 kg COD/(m³·d)时，总产气量由0.9L/h分别增加到1.9、2.9、4.0L/h，说明随废水处理装置负荷的提高总产气量明显增加。在第61天，生化反应完成启动时，COD进水浓度为3400mg/L，负荷为3.14 kg COD/(m³·d)，总产气量达到4.0L/h，表明废水处理装置运行状况良好。

Claims

1. 一种硫酸盐有机废水生物处理方法，所述方法包括：

在硫酸盐负荷为0.04-0.07kgSO₄ ^2-/(m³·d)、COD负荷为0.7-1.0kgCOD/(m³·d)的条件下启动生化反应；

每次运行稳定后提升负荷，增幅为40-50%

2.一种实现权利要求1所述方法的装置，包括顺序连通的数个厌氧隔室和连通最末厌氧隔室的沉淀池，其特征在于：还设置了回流管，以及每个厌氧隔室都设置了上折流板；所述回流管的一端连通沉淀池，另一端连通位于所有厌氧隔室中间段三分之一范围内的一个厌氧隔室，所述上折流板的上部固定端连接厌氧隔室的顶部。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：其中所述上折流板的末端朝向出水方向弯折135⁰角。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：其中所述厌氧隔室由5个组成，其中第一厌氧隔室的容积是其它4个的1.4

1.6倍，其它4个容积相同。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：其中所述回流管的一端连通沉淀池，另一端连通第三厌氧隔室。