CN104129849A - 一种厌氧反应器处理系统 - Google Patents

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王森
张安龙
梁艳
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Abstract

本发明公开了一种厌氧反应器处理系统，包括对废水进行加热的太阳能热水器，太阳能热水器的出水口通过第一加压射流泵与厌氧反应器的入口相连接，厌氧反应器的底部设置有与其入口相连通的布水器，厌氧反应器的顶部设置有三相分离器，三相分离器的入口与厌氧反应器相连通，厌氧反应器的内部填充有悬浮颗粒污泥。本发明采用高效太阳能热水器对废水进行加热，保证了厌氧反应器内消化温度，另一方面采用加压射流泵和布水器将加热后的废水送入到厌氧反应器，保证了较高的上流速度和良好的泥水混合均匀性，使得废水中的有机污染物在良好地处理环境条件下能有效地进行降解，并产生甲烷气体，最大限度地提高厌氧消化处理废水效率和产气效率。

Description

一种厌氧反应器处理系统
技术领域
本发明属于污水或污泥处理领域，特别涉及一种厌氧反应器处理系统。
背景技术
工业废水尤其是传统工业废水，普遍存在外排水量大、污染程度严重、处理不彻底等问题。从上世纪80年代开始，我国只重视经济的发展，致使水污染现象非常严重，水体污染迅速蔓延，环境污染的程度日趋加重，但是，随着国家和人民对环境保护的重要性认识的越来越清楚，环境污染状况改善已经非常明显，而这些处理压力仍然在每个国家或者企业身上肩负。2011年，全国工业和生活废水排放总量为641.5亿t，比2010年增加4.1％。其中工业废水排放量为240.6亿t，比2010年增加1.3％；生活污水排放量402.9亿t，比2010年增加6.1％。废水污染负荷很重，化学耗氧量排放量1238.1万t，比2010年减少3.0％，其中工业废水中COD排放量比2010年减少1,0％，为434.8万t；生活污水中化学耗氧量排放量比上年减少3.9％，为798.5万t。如何解决这些环境问题是关系到我国社会进步和经济发展的头等大事。
工业废水的处理方法多种多样，按照作用原理可分为：1)物理法，如过滤、沉淀、气浮等；2)化学法，如氧化、还原、中和法等；3)物理化学法，如絮凝沉淀法(混凝法)、活性炭吸附法、离子交换法、电渗析法等；4)生物法，又分好氧生物处理法(如活性污泥法、生物膜法等)、厌氧生物处理法等。生物法处理废水是目前国内外广泛采用的处理工艺。传统的生物处理工艺对组成复杂、毒性较大的难降解中段废水处理效果不很理想，所以近年来主要集中于对传统工艺的改进型研究。该技术主要是利用微生物自身的新陈代谢过程达到净化水体的目的。生物法分为好氧法和厌氧法两种。
厌氧法作为处理工业废水强有力的技术之一，与好氧法相比，厌氧法的能耗低、投资省且能回收部分能源，产生一定经济效益，这些优点使其在废水处理领域的应用前景日益广阔。近二十年来，厌氧处理工艺已被证明是治理造纸工业废水的成功而有效的措施，而且研究工作也已取得了突破性的进展。但是，采用厌氧法处理废水影响因素较多，其中温度是影响微生物生存及生物化学反应最主要因素之一。各类微生物适应的温度范围是不同的，根据微生物生长的温度范围，习惯上将微生物分为三类：嗜冷微生物(温度5～20℃)；嗜温微生物(温度20～40℃)；嗜热微生物(温度40～58℃)。相应地，废水的厌氧处理工艺也分为低温、中温、高温三类。厌氧消化对温度的变化十分敏感，通常温度每上升10℃，反应速度得增加一倍。但由于高温处理需要将废水升温，增加成本费用，所以一般采用中温消化即可。
然而，对于全国乃至全球大部分地区来说，采用厌氧消化处理废水，一年之中起码有一半以上水温是无法自然达到中温消化温度的，更别说高温消化了，由于温度问题这不仅影响了厌氧处理效率，还会影响产甲烷效率的。本发明主要针对厌氧反应器系统温度较低的问题，利用天然的太阳能资源和技术，在无升温成本或低成本的情况下，使得反应器内水温达到中温甚至是高温范围，最大限度地提高厌氧消化处理废水效率和产气效率。
发明内容
针对上述缺陷或不足，本发明的目的在与提供一种厌氧反应器处理系统，能够提高厌氧消化处理废水效率和产气效率。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
包括对废水进行加热的太阳能热水器，太阳能热水器的出水口通过第一加压射流泵与厌氧反应器的入口相连接，厌氧反应器的底部设置有与其入口相连通的布水器，厌氧反应器的顶部设置有三相分离器，三相分离器的入口与厌氧反应器相连通，厌氧反应器的内部填充有悬浮颗粒污泥。
所述太阳能热水器的出水口还连接有保温贮水池，保温贮水池的出口通过第二加压射流泵与厌氧反应器的入口相连接。
所述第一加压射流泵与保温贮水池的入口处均设置有阀门。
所述太阳能热水器的入水口处安装有提升泵。
所述太阳能提升泵的入口和出口处均设置有阀门。
所述厌氧反应器内设置有用于测量反应器内温度的热传感器。
所述热传感器与设置于生产车间内剩余蒸汽出口上的自动阀相连通。
所述布水器为点式布水器。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种厌氧反应器处理系统，一方面采用高效太阳能热水器对废水进行加热，保证了厌氧反应器内消化温度，另一方面采用加压射流泵和布水器将加热后的废水送入到厌氧反应器，保证了较高的上流速度和良好的泥水混合均匀性，使得废水中的有机污染物在良好地处理环境条件下能有效地进行降解，并产生甲烷气体，最大限度地提高厌氧消化处理废水效率和产气效率，另外，本发明采用高效太阳能热水器对废水进行加热，在天气正常情况下，不仅无需电加热或蒸汽加热，而且还有效地利用了自然资源，从而使得废水处理的成本降低，达到节能的目的。
进一步的，本发明中设置有保温贮水池，当无太阳或进入晚上后，太阳能热水器暂时失去作用，厌氧反应器内水温较低时，直接自动关闭太阳能进水阀，自动开启加压射流泵提升保温贮水池内废水进行厌氧消化。另一方面当厌氧反应器内消化温度达不到最低温度要求时，通过安装在厌氧反应器内的热传感器对自动阀进行传输信号，这时可通入少量生产车间内剩余蒸汽对反应器内废水进行升温。
进一步的，本发明通过点式布水器进行布水，稳定均匀，反应器内泥水充分混合，采用加压射流泵进水，布水器不易堵塞。
附图说明
图1是本发明的厌氧反应系统处理造纸废水工艺流程图。
图中，1为提升泵，1-1为第一阀门，1-2为第二阀门，2为太阳能热水器，2-1为第三阀门，2-2为第四阀门，2-3为第五阀门，2-4为第六阀门，2-5为第七阀门，3-1为第一加压射流泵，3-2为第二加压射流泵，4为保温贮水池，5为布水器，6为厌氧反应器，7为热传感器，8为三相分离器，9为自动阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种厌氧反应器处理系统，包括废水进行加热的太阳能热水器2，太阳能热水器2的入水口处安装有提升泵1，提升泵1的入口与出口处分别安装有第一阀门1-1以及第二阀门1-2；太阳能热水器2的出水口分为两条支路：第一支路通过第一加压射流泵3-1与厌氧反应器6的入口相连接，第一加压射流泵3-1的入口处安装有第三阀门2-1，第一加压射流泵3-1的出口处安装有第四阀门2-2；第二支路连接有保温贮水池4，保温贮水池4的出口通过第二加压射流泵3-2与厌氧反应器6的入口相连接，保温贮水池4的入口处安装有第五阀门2-3，第二加压射流泵3-2的入口及出口处分别第六阀门2-4和第七阀门2-5；厌氧反应器6的底部设置有与其入口相连通的布水器5，厌氧反应器6的顶部设置有三相分离器8，三相分离器8的入口与厌氧反应器6相连通，厌氧反应器6的内部填充有悬浮颗粒污泥。
进一步的，厌氧反应器6内设置有热传感器7，热传感器7通过自动阀9与产车间内剩余蒸汽相连通，当无太阳或进入晚上后，当厌氧反应器6内消化温度达不到最低温度要求时，通过安装在反应器内的热传感器对自动阀9进行传输信号，这时可通入少量生产车间内剩余蒸汽对反应器内废水进行升温，因此，本发明系统的自动化程度高。
本发明中的布水器5为点式布水器，布水稳定均匀，反应器内泥水充分混合，采用加压射流泵进水，布水器不易堵塞。
本发明中，废水经一次沉淀池沉淀后，根据生产车间需要及水质要求，一部分首先回用至生产车间，剩余部分经提升泵1提升至高效太阳能热水器2进行加热，加热后废水量的50％流入保温贮水池4进行贮存备用，另外50％废水通过加压射流泵3提升至高速混合厌氧反应器6内，通过点式布水器5对废水进行布水，废水与反应器内颗粒污泥进行充分混合，停留时间为20～24h，水、泥和气经三相分离器8处理后，废水经由出水口排出，进行下一环节处理，污泥下降至反应器，产生的气体经气体收集器收集利用。
根据天气情况对太阳能热水器温度进行自动设定，夏天设定为40～58℃，其它季节设定为20～40℃。当晚上工作时，关停太阳能进水，将保温贮水池4内废水经加压射流泵3提升至高速混合厌氧反应器6内进行处理。由于客观因素所导致太阳能热水器无法正常工作时，自动开启蒸汽控制阀门，通入剩余蒸汽对废水进行加热，考虑蒸汽成本的问题，此时控制水温至中温消化即可。
具体实验过程：
(1)采用平板式强制循环间接加热系统的太阳能热水器，其尺寸大小可根据热量衡算进行计算。
保温贮水池为保温材料所制，尺寸为50cm×40cm×30cm。
(3)在实验室对日处理废水量60L的高速混合厌氧反应器(HMASB)系统处理效果进行了实验研究。其工艺操作为：造纸废水经提升泵1按流量5L/h提升至高效太阳能热水器2进行加热，根据天气情况对太阳能热水器温度进行自动设定，夏天设定为40～58℃，其它季节设定为20～40℃。白天加热后废水50％流入保温贮水池4进行贮存，晚上当太阳能热水器暂时失去加热功能后，可通过加压射流泵3按流量2.5L/h提升至高速混合厌氧反应器6内。在白天有太阳的工作时间里，另外50％废水通过加压射流泵3按流量2.5L/h提升至高速混合厌氧反应器6内，通过点式布水器5对废水进行布水，废水与反应器内颗粒污泥进行充分混合，水力停留时间为20～24h，从而完成整个厌氧消化过程，水、泥和气经三相分离器8处理后，废水经由出水口排出，进行下一环节处理，污泥下降至反应器，产生的气体经过气体收集器收集利用。
如果气温很低或者没有太阳时，太阳能热水器无法正常工作，这时根据热传感器传输温度信号，当温度低于20℃时，自动开启自动阀9，通入剩余蒸汽对废水进行加热，考虑蒸汽成本的问题，此时控制水温至中温消化即可。
上述实施例过程中，废水经本发明的厌氧反应器系统处理后，效果如表1所示。
表1新型厌氧反应器系统处理效果
项目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L)
原水 3630～4372 1368～1525
中温消化 793～987 155～211
去除率/％ 72.8～81.8 84.5～89.8
高温消化 532～761 84～157
去除率/％ 79.1～87.8 88.5～94.5
由表1可以看出，废水经新型厌氧反应器系统处理后，在中温条件下，CODCr和BOD5的去除率最高可达81.8％和89.8％，而在高温消化时，CODCr和BOD5的去除率明显高于中温消化，最高分别可达87.8％和94.5％，并且产气量明显高于中温消化，处理成本不但没有明显增长，而且经济效益十分显著。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
(1)处理效率高，产气量大。本发明一方面采用高效太阳能热水器对废水进行加热，保证了厌氧反应器内消化温度。另一方面采用加压射流泵和点式布水器，保证了较高的上流速度和良好的泥水混合均匀性。废水中的有机污染物在良好地处理环境条件下能有效地进行降解，并产生甲烷气体。
(2)处理成本低，节能效果好。本发明采用天然高效太阳能热水器对废水进行加热，保证了厌氧反应器内消化温度。在天气正常情况下，不仅无需电加热或蒸汽加热，而且还有效地利用了自然资源。据计算，每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5度电的热量，每年可节约标准煤250Kg，可减少约700KgCO2的排放量。
(3)自动化程度高。当无太阳或进入晚上后，太阳能热水器暂时失去
作用，反应器内水温较低时，直接自动关闭太阳能进水阀，自动开启加压射流泵提升保温贮水池内废水进行厌氧消化。另一方面当厌氧反应器内消化温度达不到最低温度要求时，通过安装在反应器内的热传感器对自动阀进行传输信号，这时可通入少量生产车间内剩余蒸汽对反应器内废水进行升温。
(4)布水均匀，无堵塞。本发明通过点式布水器进行布水，稳定均匀，反
应器内泥水充分混合，采用加压射流泵进水，布水器不易堵塞。
(5)操作方便，选择性好。利用太阳能热水器加热废水，操作方便，
在气温较低或无太阳的情况下，可选择选用生产车间内剩余蒸汽对废水进行加热。

Claims (8)

1.一种厌氧反应器处理系统，其特征在于，包括对废水进行加热的太阳能热水器(2)，太阳能热水器(2)的出水口通过第一加压射流泵(3-1)与厌氧反应器(6)的入口相连接，厌氧反应器(6)的底部设置有与其入口相连通的布水器(5)，厌氧反应器(6)的顶部设置有三相分离器(8)，三相分离器(8)的入口与厌氧反应器(6)相连通，厌氧反应器(6)的内部填充有悬浮颗粒污泥。
2.根据权利要求1所述的厌氧反应器处理系统，其特征在于，所述太阳能热水器(2)的出水口还连接有保温贮水池(4)，保温贮水池(4)的出口通过第二加压射流泵(3-2)与厌氧反应器(6)的入口相连接。
3.根据权利要求2所述的厌氧反应器处理系统，其特征在于，所述第一加压射流泵(3-1)与保温贮水池(4)的入口处均设置有阀门。
4.根据权利要求1或2所述厌氧反应器处理系统，其特征在于，所述太阳能热水器(2)的入水口处安装有提升泵(1)。
5.根据权利要求3所述厌氧反应器处理系统，其特征在于，所述太阳能提升泵(1)的入口和出口处均设置有阀门。
6.根据权利要求5所述的厌氧反应器处理系统，其特征在于，所述厌氧反应器(6)内设置有用于测量反应器内温度的热传感器(7)。
7.根据权利要求6所述的厌氧反应器处理系统，其特征在于，所述热传感器(7)与设置于生产车间内剩余蒸汽出口上的自动阀(9)相连通。
8.根据权利要求1所述的氧反应器处理系统，其特征在于，所述布水器(5)为点式布水器。
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