CN105110563A - 一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置及处理方法，属于污水处理领域，解决了现有硫酸盐有机废水处理装置存在产甲烷菌受到抑制、工艺复杂、占地面积大、处理成本较高等问题。本发明包括壳体、进水管、产酸和硫酸盐还原区、产甲烷区、沉淀区、一级三相分离器、二级三相分离器、内循环系统和外循环系统，采用内外双循环系统有效促进了反应器内泥水混合过程，特别是促进了产甲烷区的泥水混合过程，将产酸和硫酸盐还原过程与产甲烷过程分离，在一个独立的系统内完成两相厌氧过程，一方面解决两相厌氧占地面积过大的问题，另一方面解决硫化氢对产甲烷的抑制问题，从而实现硫酸盐和有机物的高效去除。

Description

一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置及处理方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置及处理方法。

背景技术

造纸、制药、糖蜜发酵等行业会产生大量高浓度硫酸盐有机废水。除含有高浓度的硫酸盐外，这类废水化学需氧量(COD)较高，因此对该类废水的处理大都以厌氧生物法为主。厌氧反应器是厌氧处理的关键设备。随着技术的进步，研究者和工程师们发展了多种高效的厌氧生物反应器，如升流式厌氧污泥床(UASB)、膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器、内循环厌氧反应器等。然而在厌氧反应器，废水中的硫酸盐会被硫酸盐还原菌(SRB)还原为硫化氢，而硫化氢对产甲烷菌(MPB)和SRB均有较强的抑制作用；此外，SRB在还原硫酸盐的过程中会与产甲烷菌竞争底物，减少了被产甲烷菌利用的有机物量，从而降低了沼气中甲烷的含量。作为第三代厌氧反应器的代表，内循环厌氧反应器主体为两级UASB结构，第一级为粗处理区，第二级为精处理区。与第二代厌氧反应器UASB以及EGSB相比，内循环反应器可通过气提作用形成内循环系统。内循环流量的大小与产气量密切相关。对于一般的有机废水的处理，内循环反应器具有传质效果好、抗冲击负荷能力强、处理能力高等特点。然而对于硫酸盐有机废水而言，硫酸盐的存在会降低沼气的产量从而影响内循环的进行。此外，第二级反应区的污泥和底物浓度有限，使得该反应区的处理能力并没有得到最大程度的发挥。因此，内循环反应器在硫酸盐废水的处理中并没有明显优势，反而由于其复杂的构造而受到限制。

另一方面，在硫酸盐有机废水的厌氧生物处理中，SRB利用有机物提供电子将硫酸盐还原为硫化物，而有机物则通常转化为乙酸供产甲烷菌利用生成甲烷。由于产甲烷菌对环境因素较为敏感，因此研究者们依据厌氧过程提出了两相厌氧的概念，即通过物理或者化学方法将硫酸盐还原过程与产甲烷过程的按前后顺序分离在两相中进行，从而避免了SRB对MPB的干扰及硫化氢对MPB的抑制作用。然而硫酸盐还原和产甲烷通常在不同的厌氧反应器中进行，而且，在产甲烷相之前往往需要用氮气吹脱等方式去除硫酸盐还原相中产生的硫化氢，这无疑增加了工艺的复杂程度和占地面积，提高了处理成本，从而限制了其在实际中的应用。

中国专利申请公布号为CN102351381A的专利公开了一种硫酸盐废水的处理装置及方法，该装置采用两级厌氧工艺，先进行硫酸盐还原和产甲烷反应，再通过硫化物的吹脱后进行二级产甲烷反应。该装置虽然解决了硫化物对产甲烷菌的抑制作用，但工艺流程复杂，而且硫酸盐还原和产甲烷同时进行，导致沼气产量较低。中国专利申请公布号为CN101880083A的专利公开了一种一体化的两相厌氧反应器，该反应器通过在内部设置填料进行分层，将水解酸化相和产甲烷相分离，但是在产甲烷相之前并没有进行气体分离，因而如果用于硫酸盐废水的处理，则无法解决硫化氢对产甲烷菌的抑制作用。此外，中国专利申请公布号为CN103224288A的专利公开了一种复合双循环厌氧反应器处理工业废水的装置，该装置利用强制内循环以促进水解产酸区的传质，利用气提外循环促进产甲烷区的混合，但是，水解产酸区的上升流速应该要控制在一个较低的水平，以防止该区的污泥被冲出进入产甲烷相，另一方面，产甲烷区的气提外循环作用在反应器启动期间由于产气量较低而无法实现，从而无法得到良好的传质效果，容易引起挥发酸的积累。

可见，针对硫酸盐有机废水的处理，虽然已经提出了多种处理装置和方法，但仍然存在产甲烷菌受到抑制、工艺复杂、占地面积大、处理成本较高等问题和缺陷。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有处理硫酸盐有机废水装置存在产甲烷菌受到抑制、工艺复杂、占地面积大、处理成本较高等问题，本发明提供一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置及处理方法，采用了两相厌氧与产甲烷区的强制外循环和气提内循环相结合的两相双循环厌氧处理装置及方法，强化了反应器中的传质过程，通过pH调控的方式将产酸和硫酸盐还原过程与产甲烷过程分离，在现有的专利文件中，尚未发现类似的系统或装置，本发明的装置及方法在一个独立的系统内完成两相厌氧过程，一方面解决传统的两相厌氧占地面积过大的问题，另一方面解决硫化氢对产甲烷菌的抑制问题，从而实现硫酸盐和有机物的高效去除。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，包括壳体、进水管、产酸和硫酸盐还原区、产甲烷区、沉淀区和内循环系统，还包括一级三相分离器、二级三相分离器和外循环系统，所述的进水管位于壳体的底部，所述的壳体由底部至顶部依次分为产酸和硫酸盐还原区、产甲烷区和沉淀区，所述的一级三相分离器位于产酸和硫酸盐还原区与产甲烷区之间，所述的二级三相分离器位于产甲烷区和沉淀区之间，所述沉淀区包括溢流堰和反应器出水口，所述的反应器出水口位于壳体的上部，溢流堰位于反应器出水口上方；所述的内循环系统包括气液分离器、排气管、一级上升管、二级上升管和下降管，所述的气液分离器位于壳体的外侧顶部，排气管位于气液分离器的顶部，气液分离器通过一级上升管与一级三相分离器连通，通过二级上升管与二级三相分离器连通，通过下降管与产甲烷区连通；所述的外循环系统包括外循环出水口、外循环进水口、外循环泵和调节池，所述的外循环出水口位于二级三相分离器的下方，所述的外循环进水口位于产酸和硫酸盐还原区与产甲烷区之间，外循环进水口与外循环出水口之间通过管道连通，管道上连接有外循环泵和调节池。

优选地，所述的壳体内设有保温层，通过热水循环维持厌氧装置内部温度为30～37℃。

优选地，所述的外循环出水口位于产甲烷区3/4高度处；外循环进水口位于产酸和硫酸盐还原区的顶部或一级三相分离器的中间。

优选地，所述的产甲烷区与产酸和硫酸盐还原区的体积比为(1.2～1.5):1，使得产甲烷区的水力停留时间大于产酸和硫酸盐还原区的水力停留时间。

优选地，所述的沉淀区的高度为壳体高度的1/10～1/8。

优选地，所述的一级三相分离器和二级三相分离器均设有污泥回流缝，污泥回流缝的宽度为7～10mm。

上述的一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置处理硫酸盐有机废水的方法，其步骤为：

(a)分别在产酸和硫酸盐还原区和产甲烷区中接种污泥并进行驯化，然后调节硫酸盐有机废水的pH至中性或者弱酸性之后通过进水管进入产酸和硫酸盐还原区与污泥接触，有机废水中的部分有机物在污泥中的产酸菌的作用下发生水解转化为小分子有机酸，硫酸盐在硫酸盐还原菌作用下转化为硫化物并同时将复杂有机物氧化为小分子有机酸；通过在进水中补充碱度维持产酸和硫酸盐还原区中的pH值在4.5-5.5之间，在此pH范围内，产甲烷菌被严重抑制，从而形成以产酸菌和硫酸盐还原菌为优势菌群的微生物群落结构。

(b)经过水解酸化和硫酸盐还原处理后的废水在一级三相分离器中进行气、液、固的分离，被截留的污泥重新返回产酸和硫酸盐还原区，废水进入产甲烷区与产甲烷区内的污泥反应，产生的硫化氢气体通过一级上升管进入气液分离器；

(c)产甲烷区内反应后的泥水混合液在二级三相分离器中进行气、液、固的分离，被截留的污泥返回产甲烷区，分离后的废水在沉淀区中沉淀，沉淀后的上清液通过溢流堰和反应器出水口排出，气体通过二级上升管进入气液分离器；

(d)在步骤(b)和(c)中的气体上升过程中携带了反应混合液进入气液分离器，在气液分离器中，气体与反应混合液分离，气体通过排气管排出，反应混合液通过下降管进入产甲烷区；

(e)在产甲烷区内，外循环出水口附近的混合反应液通过外循环出水口流入调节池，在调节池中投加碱液或者碳酸氢钠调节pH，然后通过外循环泵经外循环进水口进入一级三相分离器中，与经过水解酸化和硫酸盐还原处理后的废水混合进入产甲烷区中；通过在调节池中投加碱液或者碳酸氢钠使得产甲烷区的pH值在6.5-7.5之间，有利于产甲烷菌的增长繁殖，因此产甲烷区的微生物以产甲烷菌为主。

本装置处理硫酸盐有机废水的原理和步骤如下：

含硫酸盐的有机废水通过进水管1进入产酸和硫酸盐还原区2与污泥接触，废水中含有的一些复杂有机物在产酸和硫酸盐还原区2内在产酸菌的作用下发生水解，转化为小分子的有机酸，同时，硫酸盐还原菌也会利用一部分有机物发生硫酸盐还原作用，产生硫化物。通过向进水补充碱度调节酸和硫酸盐还原区2中的pH值在4.5-5.5之间，以促进水解酸化和硫酸盐还原反应的进行同时抑制产甲烷菌的生长，形成以产酸菌和硫酸盐还原菌为优势菌种的微生物群落结构。由于pH较低，硫化物大部分以硫化氢的形式存在，经过水解酸化和硫酸盐还原处理后的废水在一级三相分离器3处进行气、液、固的分离，被截留污泥重新返回产酸和硫酸盐还原区2的底部参与反应，废水则进入产甲烷区4与产甲烷区4内的污泥接触，由于内外双循环的作用，产甲烷区4内的水流上升流速较高，泥水混合更加均匀，因而水解酸化过程产生的小分子有机酸在此区被产甲烷菌利用转化为沼气。通过向外循环调节池中补充碱度调节产甲烷区4的pH值在6.5-7.5之间，促进产甲烷菌的增长繁殖，从而实现产甲烷相与产酸相的分离。经过产酸和硫酸盐还原和产甲烷反应之后，泥水混合液在二级三相分离器5得到进一步分离，污泥被截留返回产甲烷区4的底部重新参与反应，而处理后的水则在沉淀区6经过沉淀后通过溢流堰8和反应器出水口7排出。

在产酸和硫酸盐还原区2中由于硫酸盐还原产生的硫化氢通过一级三相分离器3由一级上升管11收集并上升至气液分离器9中。同理，在产甲烷区4中产生的甲烷通过二级三相分离器5由二级上升管12收集并上升至气液分离器9中。在气体上升的过程中，会产生气提作用从而将反应区中的混合液也携带并一起上升至气液分离器9中。在气液分离器9中，甲烷、硫化氢与混合液得到分离，气体通过排气管10排出，而混合液则沿下降管13下降至产甲烷区4的底部，构成内循环系统。

为了消除外循环水对沉淀区的影响，将二级三相分离器5前(位于产甲烷区4的3/4高度处左右的混合液)的混合液流入外循环调节池17，向外循环调节池17中投加碱液或者碳酸氢钠，然后通过外循环泵16经外循环进水口15进入一级三相分离器3之间，与经过酸化和硫酸盐还原和的酸液混合后进入产甲烷区4。外循环液中的碳酸氢钠给产甲烷区4的混合液提供一定的pH缓冲能力，以维持一个适合产甲烷菌生长的pH值，实现相的分离。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置通过pH调控的方式在一个独立的系统中将产酸和硫酸盐还原过程与产甲烷过程分离，有利于形成相应的优势菌群，提高微生物的活性；本发明在一个独立的系统内完成两相厌氧过程，与传统两相厌氧相比，节省了占地面积；

(2)在两相厌氧中，产甲烷反应为控制阶段，对运行条件和环境因素更为敏感，需要增强其传质过程以防止挥发酸的积累，本发明采用内外双循环，由气提作用产生的内循环以及附加的外循环系统不仅可以有效促进产甲烷区的传质过程，还有利于产甲烷区厌氧污泥的颗粒化；本发明将反应器的内循环系统控制在产甲烷区内，也就是将内循环液回流至产甲烷区而不是反应器的底部，再将强制外循环引入产甲烷区，最大限度的促进产甲烷区的反应过程，可进一步提高系统的处理效率和稳定程度；

(3)本发明在产甲烷之前通过一级三相分离器将硫酸盐还原过程产生的硫化氢分离，从而降低进入产甲烷相的硫化氢的浓度，有效缓解了硫化氢对产甲烷菌的抑制作用，还可省去传统的两相厌氧中的氮气吹脱过程，降低了工艺的复杂性；

(4)本发明的外循环出水口位于产甲烷区3/4高度处，此处的混合液流入调节池经投加碳酸氢钠调节pH和碱度后通过外循环泵回流至一级三相分离器之间，与经过水解酸化和硫酸盐还原过程后的废水混合共同进入产甲烷区参与反应，外循环液中的碳酸氢钠为产甲烷区的混合液提供一定的pH缓冲作用，以维持适合产甲烷菌生长的pH值，并使硫化物主要以毒性较低的硫离子的形式存在，有利于产甲烷菌作用的发挥。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明装置的俯视图。

图中：1、进水管；2、产酸和硫酸盐还原区；3、一级三相分离器；4、产甲烷区；5、二级三相分离器；6、沉淀区；7、反应器出水口；8、溢流堰；9、气液分离器；10、排气管；11、一级上升管；12、二级上升管；13、下降管；14、外循环出水口；15、外循环进水口；16、外循环泵；17、调节池；18、壳体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1和图2所示，一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，包括进水管1、产酸和硫酸盐还原区2、一级三相分离器3、产甲烷区4、二级三相分离器5、沉淀区6、反应器出水口7、溢流堰8、排气管10以及内循环系统和外循环系统。进水管1位于壳体18的底部，壳体18由底部至顶部依次分为产酸和硫酸盐还原区2、产甲烷区4和沉淀区6，一级三相分离器3位于产酸和硫酸盐还原区2与产甲烷区4之间，二级三相分离器5位于产甲烷区4和沉淀区6之间，沉淀区6包括溢流堰8和反应器出水口7，反应器出水口7位于壳体18的上部，溢流堰8位于反应器出水口7上方；内循环系统包括气液分离器9、排气管10、一级上升管11、二级上升管12和下降管13，气液分离器9位于壳体18的外侧顶部，排气管10位于气液分离器9的顶部，气液分离器9通过一级上升管11与一级三相分离器3连通，通过二级上升管12与二级三相分离器5连通，气液分离器9的底部通过下降管13与产甲烷区4连通；外循环系统包括外循环出水口14、外循环进水口15、外循环泵16和调节池17，外循环出水口14位于二级三相分离器5的下方、产甲烷区4的3/4高度处，外循环进水口15位于产酸和硫酸盐还原区2与产甲烷区4之间，外循环进水口15与外循环出水口14之间通过管道连通，管道上连接有外循环泵16和调节池17。产甲烷区4与产酸和硫酸盐还原区2的体积比为1.4:1；壳体18内设有保温层，通过热水循环维持厌氧装置内部温度为33℃。

上述的一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，对硫酸盐有机废水的处理过程为：

A、分别通过进水管1和外循环进水口15向产酸和硫酸盐还原区2和产甲烷区4接种污泥，其中，产酸和硫酸盐还原区2中接种南京市江心洲城市污水处理厂经过厌氧消化后的污泥，产甲烷区4中接种取自河南某处理柠檬酸废水的内循环反应器内的厌氧颗粒污泥，污泥直径在2.0mm左右，沉降性能良好，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为25.9g/L，接种污泥体积为反应区体积的1/2左右；在接种过程中，先向产酸和硫酸盐还原区2接种污泥，并使泥水混合液液面高于一级三相分离器3，防止在向产甲烷区4接种污泥时污泥随水流下降至底部。

B、接种污泥后，采用原水稀释的方法对接种污泥进行驯化，稀释比在5左右，将稀释后的水从进水管1进入反应器，经过产酸和硫酸盐还原区2以及产甲烷区4后从反应器出水口7排出，待COD和硫酸盐去除率逐渐升高到80％以上并稳定7天后，即完成驯化过程。驯化完成后，将待处理的硫酸盐有机废水通过进水管1进入产酸和硫酸盐还原区2，在此区进行复杂有机物的水解酸化反应以及硫酸盐还原过程；由于水解酸化过程产生大量的有机酸，导致该反应区pH逐渐降低，通过向进水中投加碱度维持该反应器区pH在4.5-5.5之间，促进水解酸化和硫酸盐还原的进行，同时由于产甲烷菌在该pH范围内被严重抑制，使得该区主要进行复杂有机物的水解酸化和硫酸盐还原过程。产生的硫化氢和少量沼气经过一级三相分离器3分离，沿一级上升管11上升至气液分离器9，并从排气管10排出；

C、而经过水解酸化和硫酸盐还原后的水通过一级三相分离器3进入产甲烷区4，一起进入的还有从外循环进水口15经调节碱度后的外循环混合液，在产甲烷区4，由于碱度的投加，pH被调节至6.5-7.5，以促进产甲烷菌的生长，从而将水解酸化产生的有机酸进一步分解为甲烷和CO₂，经产甲烷区4处理后的水则通过二级三相分离器5与污泥分离经沉淀区6沉淀后，由溢流堰8溢出，从反应器出水口7排出；

D、产甲烷区4产生的甲烷和CO₂沿二级上升管12上升至气液分离器9，由于气体产量大，会有明显的气提作用，因而会携带一部分混合液沿二级上升管12一同进入气液分离器9，在气液分离器9中，由硫酸盐还原产生的硫化氢、产甲烷区4产生的甲烷和CO₂一起得到分离，沿排气管10排出，混合液则沿下降管13重返回产甲烷区4的底部。

由于产甲烷菌的增殖相对较慢，而且对环境更为敏感，因此产甲烷区4与产酸和硫酸盐还原区2的体积比为1.4:1，使待处理废水在产甲烷区4的停留时间要更长。为了减少外循环水对产甲烷区4污泥流失的影响，将外循环出水口14设置在产甲烷区4的3/4高度处，并且将产甲烷区4的上升流速通过调节外循环水量控制在0.8-1.2m/h。为了提高沉淀区6的沉淀效率，减少污泥流失，沉淀区6的高度控制为反应器整体高度的1/10左右。一级三相分离器3和二级三相分离器5的污泥回流缝宽度分别控制在10mm和7mm。

利用本发明提供的装置和方法处理硫酸盐有机废水，水力停留时间为0.5d，COD容积负荷达8-12kgCOD/(m³·d)，硫酸根负荷为1.6-4kg/(m³·d)，原水COD在4000-6000mg/L，硫酸盐浓度在800-2000mg/L，处理后的COD去除率可达到90％以上，硫酸根去除率达85％以上，出水pH值在7.0-7.5，产甲烷区4的硫化物浓度低于100mg/L，沼气中硫化氢含量低于4％。

实施例2

一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，基本结构与实施例1中相同。不同之处在于，由于进水COD和硫酸根浓度较高，因此在产甲烷区需要更长的停留时间以实现COD的有效去除，因此将产甲烷区4与产酸和硫酸盐还原区2的体积比设计为1.5:1；沉淀区6的高度控制为反应器整体高度的1/8左右。产酸和硫酸盐还原区2及产甲烷区4均采用南京市江心洲城市污水处理厂厌氧消化污泥进行接种，接种污泥体积为反应区体积的1/2左右；污泥沉降性能和产甲烷活性较差，而且由于产甲烷菌增殖非常缓慢，因此需采用原水稀释后进行驯化，初期稀释比控制在10左右，通过逐渐降低稀释比例提高有机负荷，待COD和硫酸根去除率达到稳定后即进行原水处理。

由于接种污泥为絮状污泥，沉降性能较差，因此在驯化期间，控制产甲烷区4的上升流速在0.5m/h，防止污泥流失；在上升水流的扰动下，装置内的絮状污泥相互接触碰撞并以产甲烷丝状菌为核心相互聚集缠绕，从而逐渐颗粒化，在第33天开始出现颗粒污泥，在第60天左右颗粒污泥基本成熟，沉降性能良好，粒径均匀在2mm左右，然后提高外循环水量将上升流速提至1.0m/h。

利用本发明提供的处理装置和方法，处理硫酸盐浓度在2800mg/L左右，COD在8400mg/L左右的高硫酸盐有机废水。驯化期间，控制稀释比依次为10、8、6、4、1，逐步完成驯化过程，历时40天。完成驯化后直接处理原水，稳定后COD去除率可达85％，硫酸根还原率可达80％，出水pH值在7.0以上，游离态硫化物浓度低于80mg/L，未对产甲烷反应造成明显的抑制。

实施例3

一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，基本结构与实施例1相同，不同之处在于，产甲烷区4与产酸和硫酸盐还原区2的体积比为1.35:1；沉淀区6的高度控制为反应器整体高度的1/10左右。原水COD/SO₄ ^2-值较低，大部分COD都被硫酸盐还原菌所利用，产甲烷过程受到抑制，COD和硫酸盐主要通过硫酸盐还原过程得到去除。因此，在本实施例中采用与之前两个实施例不同的控制方式，将外循环进水口15改至反应器底部，使得外循环水与进水一起通过进水管1进入反应器。由于产甲烷区4没有碱度补充，为了防止在产甲烷区发生酸化，因此通过调节进水碱度控制产酸和硫酸盐还原区2的pH值在6.0-6.8之间，在此pH范围内，硫酸盐还原过程可顺利进行，而由于产甲烷区4内发生的产甲烷反应，可进一步将产甲烷区4的pH值控制在7.0以上。采用取自河南某造纸厂处理造纸废水的内循环反应器内的厌氧颗粒污泥对产酸和硫酸盐还原区2和产甲烷区4进行接种，接种体积为各自反应区体积的2/5。通过调节外循环流量将反应器内部的上升流速控制在0.6-0.9m/h。通过向外循环水中补充碱度维持产酸和硫酸盐还原区2中的pH值在6.0-6.8之间。在产酸和硫酸盐还原区2中，由于碳硫比较低，SRB在与产甲烷菌对底物的竞争中占优势，因此主要发生复杂有机物的水解以及硫酸盐还原，但由于pH较高，也会有部分由硫酸盐还原产生的有机酸被产甲烷菌利用并产生甲烷。

产酸和硫酸盐还原区2中产生的硫化氢和少量甲烷通过一级三相分离器3分离，在产酸和硫酸盐还原区2经过处理后的水通过一级三相分离器3进入产甲烷区4，在这里，剩余COD主要以小分子有机酸的形式存在，可被产甲烷菌直接利用从而得到进一步处理，实现COD的有效去除。由于产酸和硫酸盐还原区2的pH值在6.0以上，再加上产甲烷菌对有机酸的降解，产甲烷区4的pH值维持在7.0-7.5之间，适宜产甲烷菌的生长，并且降低了硫化物的毒性。

在本实施例中，产酸和硫酸盐还原区2成为主反应区，大部分硫酸盐在此得到处理，同时也可去除部分的COD，而产甲烷区4主要起到精处理的作用，从而提高COD和硫酸盐处理效果的作用，同时也能减少污泥流失。

利用本发明提供的处理装置和方法，处理硫酸盐浓度在2000-3500mg/L，COD在1500mg/L左右的废水，运行稳定后COD去除率达95％以上，硫酸盐还原率在80％以上，其中产酸和硫酸盐还原区2可去除40-50％的COD和70％以上的硫酸盐。

Claims (5)

1.一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，包括壳体(18)、进水管(1)、产酸和硫酸盐还原区(2)、产甲烷区(4)、沉淀区(6)和内循环系统，其特征在于：还包括一级三相分离器(3)、二级三相分离器(5)和外循环系统，所述的进水管(1)位于壳体(18)的底部，所述的壳体(18)由底部至顶部依次分为产酸和硫酸盐还原区(2)、产甲烷区(4)和沉淀区(6)，所述的一级三相分离器(3)位于产酸和硫酸盐还原区(2)与产甲烷区(4)之间，所述的二级三相分离器(5)位于产甲烷区(4)和沉淀区(6)之间，所述沉淀区(6)包括溢流堰(8)和反应器出水口(7)，所述的反应器出水口(7)位于壳体(18)的上部，溢流堰(8)位于反应器出水口(7)上方；所述的内循环系统包括气液分离器(9)、排气管(10)、一级上升管(11)、二级上升管(12)和下降管(13)，所述的气液分离器(9)位于壳体(18)的外侧顶部，排气管(10)位于气液分离器(9)的顶部，气液分离器(9)通过一级上升管(11)与一级三相分离器(3)连通，通过二级上升管(12)与二级三相分离器(5)连通，通过下降管(13)与产甲烷区(4)连通；所述的外循环系统包括外循环出水口(14)、外循环进水口(15)、外循环泵(16)和调节池(17)，所述的外循环出水口(14)位于二级三相分离器(5)的下方，所述的外循环进水口(15)位于产酸和硫酸盐还原区(2)与产甲烷区(4)之间，外循环进水口(15)与外循环出水口(14)之间通过管道连通，管道上连接有外循环泵(16)和调节池(17)。

2.根据权利要求1所述的一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，其特征在于：所述的壳体(18)内设有保温层，通过热水循环维持厌氧装置内部温度为30～37℃。

3.根据权利要求1所述的一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，其特征在于：所述的外循环出水口(14)位于产甲烷区(4)3/4高度处；外循环进水口(15)位于产酸和硫酸盐还原区(2)的顶部或一级三相分离器(3)的中间。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置，其特征在于：所述的产甲烷区(4)与产酸和硫酸盐还原区(2)的体积比为(1.2～1.5):1。

5.权利要求1所述的一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置处理硫酸盐有机废水的方法，其步骤为：

(a)分别在产酸和硫酸盐还原区(2)和产甲烷区(4)中接种污泥并进行驯化，然后调节硫酸盐有机废水的pH至中性或者弱酸性之后通过进水管(1)进入产酸和硫酸盐还原区(2)与污泥接触，有机废水中的部分有机物在污泥中的产酸菌的作用下发生水解转化为小分子有机酸，硫酸盐在硫酸盐还原菌作用下转化为硫化物并同时将复杂有机物氧化为小分子有机酸；通过在进水中补充碱度维持产酸和硫酸盐还原区(2)中的pH值在4.5-5.5之间。

(b)经过水解酸化和硫酸盐还原处理后的废水在一级三相分离器(3)中进行气、液、固的分离，被截留的污泥重新返回产酸和硫酸盐还原区(2)，废水进入产甲烷区(4)与产甲烷区(4)内的污泥反应，产生的硫化氢气体通过一级上升管(11)进入气液分离器(9)；

(c)产甲烷区(4)内反应后的泥水混合液在二级三相分离器(5)中进行气、液、固的分离，被截留的污泥返回产甲烷区(4)，分离后的废水在沉淀区(6)中沉淀，沉淀后的上清液通过溢流堰(8)和反应器出水口(7)排出，气体通过二级上升管(12)进入气液分离器(9)；

(d)在步骤(b)和(c)中的气体上升过程中携带了反应混合液进入气液分离器(9)，在气液分离器(9)中，气体与反应混合液分离，气体通过排气管(10)排出，反应混合液通过下降管(13)进入产甲烷区(4)；

(e)在产甲烷区(4)内，外循环出水口(14)附近的混合反应液通过外循环出水口(14)流入调节池(17)，在调节池(17)中投加碱液或者碳酸氢钠调节pH，然后通过外循环泵(16)经外循环进水口(15)进入一级三相分离器(3)中，与经过水解酸化和硫酸盐还原处理后的废水混合进入产甲烷区(4)中；通过在调节池中投加碱液或者碳酸氢钠使得产甲烷区(4)中的pH值在6.5-7.5之间。