CN106186304B - 一种基于微氧强化的生物膜复合型egsb反应器处理含氮含硫废水的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,它涉及一种含氮含硫废水处理方法。本发明的目的现有EGSB存在生物量分布不均,下层生物量极大而上层往往很少,影响反应器的处理效率的问题。处理含氮含硫废水的方法:一、启动阶段基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器;二、利用基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水;所述的基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器包括进水系统、反应区、三相分离区、出水堰、出水回流系统和微氧曝气系统。本发明主要用于处理含氮含硫废水。
Description
技术领域
本发明涉及一种含氮含硫废水处理方法。
背景技术
EGSB是在上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的研究成果的基础上,开发的第三代超高效厌氧反应器,该种类型反应器除具有UASB反应器的全部特性外,还具有以下特征:即:①高的液体表面上升流速和COD去除负荷;②厌氧污泥颗粒粒径较大,反应器抗冲击负荷能力强;③反应器为塔形结构设计,具有较高的高径比,占地面积小;④可用于SS含量高的和对微生物有毒性的废水处理;⑤主要用于高浓度有机废水处理。
EGSB的构造与UASB反应器有相似之处,可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。与UASB反应器不同之处是,EGSB反应器设有专门的出水回流系统。EGSB反应器一般为圆柱状塔形,特点是具有很大的高径比,一般可达3~5,生产装置反应器的高度可达15~20米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触,强化了传质效果,提高了反应器的生化反应速度,从而大大提高了反应器的处理效能。
由于国内普遍采用EGSB的布水技术存在一定缺陷,往往会导致反应器中因布水不均等原因导致的“死区”,从而影响反应器处理效能。而为保证EGSB反应器内污泥颗粒不被破坏,污泥分层稳定,通常其上升流速不会太快,导致反应器内生物量分布不均,下层生物量极大而上层往往很少,这在一定程度上影响了反应器的处理效率。此外,传统EGSB处理含碳、氮、硫废水时,出水中硫化物浓度较高,会造成二次污染,难以达标排放。
发明内容
本发明的目的现有EGSB存在生物量分布不均,下层生物量极大而上层往往很少,影响反应器的处理效率的问题,而提供一基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法。
一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,具体是按以下步骤完成的:
一、启动阶段:
将污泥接种于基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区内,将启动污水注入基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区中,启动曝气装置,控制曝气速率为纯氧4mL/min,水力停留时间为18h,回流比6:1,连续运行50天,即完成基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的启动;
二、处理阶段:
将含氮含硫废水注入基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区中,控制曝气速率为纯氧4mL/min,水力停留时间为18h,回流比6:1,即实现基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水;
步骤一中所述的启动污水中硫酸盐浓度为1000mg/L,硝酸盐浓度为500mg/L,COD为3000mg/L;
所述的基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器包括进水系统、反应区、三相分离区、出水堰、出水回流系统和微氧曝气系统,所述的微氧曝气系统包括曝气装置和固定法兰盘;所述的曝气装置设置在反应区内底部,利用固定法兰盘将曝气装置与反应区的侧壁固定在一起;所述的反应区顶部设置固定杆,固定杆上悬挂硬质填料。
本发明优点:
与传统EGSB反应器相比,一、本发明采用的基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器中设置填料,由于填料为多孔结构,当水中COD足够时,填料上可以附着生物膜,从而增加反应器中的生物量,提高污水处理效率;由于填料上附着的生物膜为固定型微生物,可以避免反应器因受负荷、环境条件等因素的改变而受到冲击后造成的生物量严重流失,从而一定程度上提高了反应器的耐冲击负荷,增强其运行稳定性,同时由于填料排布情况为大小交替排布,增加了反应器中的紊流情况,提高传质速率,使污水处理效率进一步提高。二、本发明利用基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含碳、氮、硫废水,可以有效提高单质硫转化率,从而极大减少了出水中硫化物的含量。
附图说明
图1是本发明一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的结构示意图,图中1表示反应区,2表示三相分离区,3表示出水堰,4表示固定杆,5表示硬质填料,6表示上段密集填料区,7表示中段分散填料区,8表示下段离散填料区,9表示曝气装置,10表示固定法兰盘,11表示曝气头,1-1表示进水口,5-1表示高密度填料,5-2表示低密度填料,9-1表示上有机玻璃筛网,9-2表示上玻璃丝,9-3表示上聚合物网,9-6表示下聚合物网,9-5表示下玻璃丝,9-4下有机玻璃筛网;
图2是实施例1的含氮含硫废水中COD进出水浓度-去除率-时间曲线图,图中▲表示进水COD曲线,图中表示出水COD曲线,图中■表示COD去除率曲线;
图3是实施例1的含氮含硫废水中硫酸盐进出水浓度-去除率-时间曲线图,图中▲表示进水硫酸盐曲线,图中表示出水硫酸盐曲线,图中■表示硫酸盐去除率曲线;
图4是实施例1的含氮含硫废水中硝酸盐进出水浓度-去除率-时间曲线图,图中▲表示进水硝酸盐曲线,图中表示出水硝酸盐曲线,图中■表示硝酸盐去除率曲线。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1,本实施方式是一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,具体是按以下步骤完成的:
一、启动阶段:
将污泥接种于基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区1内,将启动污水注入基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区1中,启动曝气装置9,控制曝气速率为纯氧4mL/min,水力停留时间为18h,回流比6:1,连续运行50天,即完成基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的启动;
二、处理阶段:
将含氮含硫废水注入基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区1中,控制曝气速率为纯氧4mL/min,水力停留时间为18h,回流比6:1,即实现基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水;
步骤一中所述的启动污水中硫酸盐浓度为1000mg/L,硝酸盐浓度为500mg/L,COD为3000mg/L;
所述的基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器包括进水系统、反应区1、三相分离区2、出水堰3、出水回流系统和微氧曝气系统,所述的微氧曝气系统包括曝气装置9和固定法兰盘10;所述的曝气装置9设置在反应区1内底部,利用固定法兰盘10将曝气装置9与反应区1的侧壁固定在一起;所述的反应区1顶部设置固定杆4,固定杆4上悬挂硬质填料5。
具体实施方式二:结合图1,本实施方式与具体实施方式一的不同点是:所述的硬质填料5由多条低密度填料5-2串联而成的多条填料串,且所述的多条填料串的最底部均串联至少一个高密度填料5-1。其他与具体实施方式一相同。
本实施方式所述的低密度填料5-2为聚乙烯填料,选择低密度填料5-2的作用:1、常规作用是作为填料,用于负载和聚集悬浮在反应区1内的微生物;2、利用低密度填料5-2密度小的特性,起到悬浮物的作用。
本实施方式所述的高密度填料5-1由火山石或石灰制作而成,选择高密度填料5-1的作用:1、常规作用是作为填料,用于负载和聚集悬浮在反应区1内的微生物;2、利用高密度填料5-1密度大的特性,起到重物的作用,使填料串竖直悬挂在反应区1内。
具体实施方式三:本结合图1,实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是:所述的密度填料5-1和低密度填料5-2均为中通蜂窝煤状填料。其他与具体实施方式一或二相同。
本实施方式所述的中通蜂窝煤状填料在处理污水的过程中能起到改变流速(使流速加快)的作用。
具体实施方式四:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是:所述的多条填料串由大尺寸填料和小尺寸填料以大小相间形式串联而成,在多条填料串中至少存在一条最长填料串,且所述最长填料串最底部的高密度填料5-1为小尺寸填料。其他与具体实施方式一至三相同。
以大尺寸填料和小尺寸填料相间形式串联的目的增加了污水在反应区1中的折流次数,增加紊流,从而减少系统中形成死区或短流的情况。
具体实施方式五:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是:所述的大尺寸填料的半径R与小尺寸填料的半径r的比为R:r=(1.5~2):1。其他与具体实施方式一至四相同。
合理的设计大尺寸填料的半径R与小尺寸填料的半径r的比例,提高折流效果和加速效果,最终达到提高传质速率的目的。
具体实施方式六:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是:所述的多条填料串成“一”字形、“十”字形或“三”字形悬挂在固定杆4上。其他与具体实施方式一至五相同。
当多条填料串成呈“一”字形悬挂在固定杆4上时,具体为三条填料串呈“一”字形悬挂在固定杆4上,位于中间的填料串为最长填料串。
当多条填料串成呈“十”字形悬挂在固定杆4上时,具体为五条填料串呈“十”字形字形悬挂在固定杆4上,且位于交叉中心的填料串为最长填料串。
当多条填料串成呈“三”字形悬挂在固定杆4上时,具体为九条填料串呈“三”字形字形悬挂在固定杆4上,且位于“三”字形最中心的填料串为最长填料串。
具体实施方式七:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是:所述的多条填料串悬挂后,保证相邻的填料串的填料处于同一平面,且处于同一平面的填料要求大小相间。其他与具体实施方式一至六相同。
本实施方式设置的目的是提高紊流效果,使污水与微生物充分接触,达到提高处理污水的目的。
具体实施方式八:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是:所述的反应区1的底部设置进水口1-1,在反应区1的同一侧侧壁上并排设置四个取泥口1-2,且存在一条最长填料串的中心轴与进水口1-1的中心轴重合。其他与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是:所述的多条填料串由上至下依次分布成上段密集填料区6、中段分散填料区7和下段离散填料区8,所述的上段密集填料区6内同一填料串上相邻两个填料的间距为1mm~3mm;所述的中段分散填料区7内同一填料串上相邻两个填料的间距为3mm~5mm;所述的下段离散填料区8至少存在一条最长填料串,且下段离散填料区8内最长填料串上相邻两个填料的间距为8mm~10mm。其他与具体实施方式一至八相同。
由于传统EGSB反应器中,悬浮性颗粒污泥由下至上逐渐减少,为平衡并增加其中生物量,设置填料的方法为由下至上依次增多,从而通过增加其中固定生物膜的型式增加生物量。上段密集填料区6内填料数量较多,排布紧凑,起到增加生物量、固定微生物减少污泥进入三相分离器,使泥水分离效果更好,出水质量更高,由于填料上附着的生物膜为固定型微生物,可以避免反应器因受负荷、环境条件等因素的改变而受到冲击后造成的生物量严重流失,从而一定程度上提高了反应器的耐冲击负荷,增强其运行稳定性;中段分散填料区7内填料分布较分散,数量相对较少,主要起到增加生物量,及导流作用,由于填料选用的是中通蜂窝煤式填料,使得反应区形成多个细管状结构,从而增加了水的上升流速,而由于填料排布情况为大小交替排布,增加了反应器中的紊流情况,从而增加了传质速率;下段离散填料区8内污泥浓度较高,设置少量填料只要目的在于,利用填料自身结构起到导流及扰动作用,提高上升流速,增大传质速率,减少死区的形成。且由于贴壁生物膜对污水处理效果更好,增设该填料,相当于增加了反应器中的壁面积,从而增加贴壁微生物的数量,进一步提高反应器的运行效果。
具体实施方式十:结合图1,本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是:所述的曝气装置9包括曝气头11、上有机玻璃筛网9-1、上玻璃丝9-2、上聚合物网9-3、下聚合物网9-6、下玻璃丝9-5和下有机玻璃筛网9-4;
由上有机玻璃筛网9-1、上玻璃丝9-2、上聚合物网9-3、下聚合物网9-6、下玻璃丝9-5和下有机玻璃筛网9-4组成保护区,设置在曝气头11保护区内,在曝气头11的上部由上至下依次为上有机玻璃筛网9-1、上玻璃丝9-2和上聚合物网9-3,在曝气头11的下部由上至下依次为下聚合物网9-6、下玻璃丝9-5和下有机玻璃筛网9-4。
其他与具体实施方式一至九相同。
本实施方式通过设置保护区不仅避免曝气头被污泥堵塞,还实现了均匀布气。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容,其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1:结合图1,一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,具体是按以下步骤完成的:
一、启动阶段:
将污泥接种于基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区1内,将启动污水注入基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区1中,启动曝气装置9,控制曝气速率为纯氧4mL/min,水力停留时间为18h,回流比6:1,连续运行50天,即完成基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的启动;
二、处理阶段:
将含氮含硫废水注入基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区1中,控制曝气速率为纯氧4mL/min,水力停留时间为18h,回流比6:1,即实现基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水;
步骤一中所述的启动污水中硫酸盐浓度为1000mg/L,硝酸盐浓度为500mg/L,COD为3000mg/L;
所述的基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器包括进水系统、反应区1、三相分离区2、出水堰3、出水回流系统和微氧曝气系统,所述的微氧曝气系统包括曝气装置9和固定法兰盘10;所述的曝气装置9设置在反应区1内底部,利用固定法兰盘10将曝气装置9与反应区1的侧壁固定在一起;所述的反应区1顶部设置固定杆4,固定杆4上悬挂硬质填料5;
所述的硬质填料5由多条低密度填料5-2串联而成的多条填料串,且所述的多条填料串的最底部均串联一个高密度填料5-1;所述的低密度填料5-2为聚乙烯填料;所述的高密度填料5-1由火山石或石灰制作而成;
所述的密度填料5-1和低密度填料5-2均为中通蜂窝煤状填料;
所述的多条填料串由大尺寸填料和小尺寸填料以大小相间形式串联而成,在多条填料串中存在一条最长填料串,且所述最长填料串最底部的高密度填料5-1为小尺寸填料;所述的大尺寸填料的半径R与小尺寸填料的半径r的比为R:r=(1.5~2):1;
所述的多条填料串为九条填料串,呈“三”字形字形悬挂在固定杆4上,且位于“三”字形最中心的填料串为最长填料串;
所述的多条填料串悬挂后,保证相邻的填料串的填料处于同一平面,且处于同一平面的填料要求大小相间;
所述的反应区1的底部设置进水口1-1,在反应区1的同一侧侧壁上并排设置四个取泥口1-2,且存在一条最长填料串的中心轴与进水口1-1的中心轴重合;
所述的多条填料串由上至下依次分布成上段密集填料区6、中段分散填料区7和下段离散填料区8,所述的上段密集填料区6内同一填料串上相邻两个填料的间距为1mm~3mm;所述的中段分散填料区7内同一填料串上相邻两个填料的间距为3mm~5mm;所述的下段离散填料区8存在一条最长填料串,且下段离散填料区8内最长填料串上相邻两个填料的间距为8mm~10mm;
所述的曝气装置9包括曝气头11、上有机玻璃筛网9-1、上玻璃丝9-2、上聚合物网9-3、下聚合物网9-6、下玻璃丝9-5和下有机玻璃筛网9-4;
由上有机玻璃筛网9-1、上玻璃丝9-2、上聚合物网9-3、下聚合物网9-6、下玻璃丝9-5和下有机玻璃筛网9-4组成保护区,设置在曝气头11保护区内,在曝气头11的上部由上至下依次为上有机玻璃筛网9-1、上玻璃丝9-2和上聚合物网9-3,在曝气头11的下部由上至下依次为下聚合物网9-6、下玻璃丝9-5和下有机玻璃筛网9-4。
记录本实施例步骤二开始稳定运行后持续处理含氮含硫废水30天过程中COD的相关信息,如图2所示,图2是实施例1的含氮含硫废水中COD进出水浓度-去除率-时间曲线图,图中▲表示进水COD曲线,图中表示出水COD曲线,图中■表示COD去除率曲线;通过图2可知,当含氮含硫废水中COD为~3000mg/L时,本发明对含氮含硫废水中COD的去除率约92%。利用传统厌氧EGSB反应器代替本实施例的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器进行处理,经计算中可知现有反应器对COD的去除率为89.6%。
记录本实施例步骤二开始稳定运行后持续处理含氮含硫废水30天过程中硫酸盐的相关信息,如图3所示,图3是实施例1的含氮含硫废水中硫酸盐进出水浓度-去除率-时间曲线图,图中▲表示进水硫酸盐曲线,图中表示出水硫酸盐曲线,图中■表示硫酸盐去除率曲线;通过图3可知,当含氮含硫废水中硫酸盐浓度为900~1100mg/L时,本发明对含氮含硫废水中硫酸盐的去除率约93%,出水中硫化物浓度低于150mg·L-1。利用传统厌氧EGSB反应器代替本实施例的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器进行处理,经计算中可知现有反应器对硫酸盐的去除率为85.12%,出水硫化物浓度大于250mg·L-1。
记录本实施例步骤二开始稳定运行后持续处理含氮含硫废水30天过程中硝酸盐相关信息,如图4所示,图4是实施例1的含氮含硫废水中硝酸盐进出水浓度-去除率-时间曲线图,图中▲表示进水硝酸盐曲线,图中表示出水硝酸盐曲线,图中■表示硝酸盐去除率曲线;通过图4可知,当含氮含硫废水中硝酸盐浓度为~500mg/L时,本发明对含氮含硫废水中硝酸盐的去除率100%。利用传统厌氧EGSB反应器代替本实施例的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器进行处理,经计算中可知现有反应器对硝酸盐的去除率为100%。
通过对比可知,本发明设计一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器对于硫酸盐和COD的去除率显著提高,出水中硫化物含量显著降低。
Claims (7)
1.一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,其特征在于它是按以下步骤完成的:
一、启动阶段:
将污泥接种于基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区(1)内,将启动污水注入基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区(1)中,启动曝气装置(9),控制曝气速率为纯氧4mL/min,水力停留时间为18h,回流比6:1,连续运行50天,即完成基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的启动;
二、处理阶段:
将含氮含硫废水注入基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器的反应区(1)中,控制曝气速率为纯氧4mL/min,水力停留时间为18h,回流比6:1,即实现基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水;
步骤一中所述的启动污水中硫酸盐浓度为1000mg/L,硝酸盐浓度为500mg/L,COD为3000mg/L;
所述的基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器包括进水系统、反应区(1)、三相分离区(2)、出水堰(3)、出水回流系统和微氧曝气系统,所述的微氧曝气系统包括曝气装置(9)和固定法兰盘(10);所述的曝气装置(9)设置在反应区(1)内底部,利用固定法兰盘(10)将曝气装置(9)与反应区(1)的侧壁固定在一起;所述的反应区(1)顶部设置固定杆(4),固定杆(4)上悬挂硬质填料(5);所述的硬质填料(5)由多条低密度填料(5-2)串联而成的多条填料串,且所述的多条填料串的最底部均串联至少一个高密度填料(5-1);所述的密度填料(5-1)和低密度填料(5-2)均为中通蜂窝煤状填料;所述的多条填料串由大尺寸填料和小尺寸填料以大小相间形式串联而成,在多条填料串中至少存在一条长填料串,且所述长填料串最底部的高密度填料(5-1)为小尺寸填料。
2.根据权利要求1所述的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,其特征在于所述的大尺寸填料的半径R与小尺寸填料的半径r的比为R:r=(1.5~2):1。
3.根据权利要求1所述的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,其特征在于所述的多条填料串成“一”字形、“十”字形或“三”字形悬挂在固定杆(4)上。
4.根据权利要求3所述的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,其特征在于所述的多条填料串悬挂后,保证相邻的填料串的填料处于同一平面,且处于同一平面的填料要求大小相间。
5.根据权利要求4所述的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,其特征在于所述的反应区(1)的底部设置进水口(1-1),在反应区(1)的同一侧侧壁上并排设置四个取泥口(1-2),且存在一条长填料串的中心轴与进水口(1-1)的中心轴重合。
6.根据权利要求5所述的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,其特征在于所述的多条填料串由上至下依次分布成上段密集填料区(6)、中段分散填料区(7)和下段离散填料区(8),所述的密集填料区(6)内同一填料串上相邻两个填料的间距为1mm~3mm;所述的中段分散填料区(7)内同一填料串上相邻两个填料的间距为3mm~5mm;所述的下段离散填料区(8)至少存在一条长填料串,且下段离散填料区(8)内长填料串上相邻两个填料的间距为8mm~10mm。
7.根据权利要求6所述的一种基于微氧强化的生物膜复合型EGSB反应器处理含氮含硫废水的方法,其特征在于所述的曝气装置(9)包括曝气头(11)、上有机玻璃筛网(9-1)、上玻璃丝(9-2)、上聚合物网(9-3)、下聚合物网(9-6)、下玻璃丝(9-5)和下有机玻璃筛网(9-4);由上有机玻璃筛网(9-1)、上玻璃丝(9-2)、上聚合物网(9-3)、下聚合物网(9-6)、下玻璃丝(9-5)和下有机玻璃筛网(9-4)组成保护区,设置在曝气头(11)保护区内,在曝气头(11)的上部由上至下依次为上有机玻璃筛网(9-1)、上玻璃丝(9-2)和上聚合物网(9-3),在曝气头(9-0)的下部由上至下依次为下聚合物网(9-6)、下玻璃丝(9-5)和下有机玻璃筛网(9-4)。
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