CN106673190A - 一种废水高效厌氧处理工艺及装置 - Google Patents

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周凯迪
张凤娥
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Abstract

本发明涉及一种废水厌氧处理技术领域的工艺及装置，目的在于利用转盘膜过滤及沼气的升流循环搅拌来提高反应器处理效率，克服现有的厌氧处理技术中污泥停留时间长、有机负荷率低、产气量低等问题，具体包括以下步骤：(1)废水经调节池搅拌后进入反应器；(2)废水在反应器内经高效厌氧处理并产生沼气；(3)沼气升流循环搅拌使泥水充分混合，提高处理效率；(4)泥水混合物进入转盘过滤器进行泥水分离；(5)功能性微生物被膜片截留随浓缩液回流到反应器；(6)出水进入蓄水池进行后续处理，部分出水回流至反应器调节进料浓度。本发明与现有厌氧消化技术相比，污泥停留时间大大减少，有机负荷率与有机物降解率都得到显著提高。

Description

一种废水高效厌氧处理工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种废水厌氧处理技术领域的工艺及装置，具体是利用转盘膜过滤及沼气的升流循环搅拌来提高反应器处理效率的工艺及装置。
背景技术
废水的厌氧生物处理即为在厌氧状态下，废水中的有机物被厌氧细菌分解、代谢、消化，使得废水中的有机物含量大幅减少，同时产生沼气的一种高效的废水处理方式。厌氧处理作为废水处理的一个重要形式，正在陆续地开发出一系列新的厌氧处理工艺和构筑物，逐步克服了传统厌氧工艺的缺点，在理论和实践上取得了很大的进步。
厌氧生物处理技术是对普遍存在于自然界的微生物过程的人为控制与强化，是处理有机污染和废水的有效手段，其发展起源于城市污水污泥的处理，至今已有100多年的历史。20世纪六七十年代，随着经济的快速发展以及城市的迅猛增容，环境污染和能源紧张问题变得越来越严重时，厌氧处理工艺作为一种低能耗的有机废水生物处理方法，得到人们越来越广泛的重视。就目前而言，工业上常用的厌氧处理工艺有上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed，UASB)、膨胀颗粒污泥床(Expanded Granular Sludge Bed，EGSB)、内循环(Internal Circulation，IC)反应器等。UASB反应器作为第二代厌氧反应器，将微生物固定化原理引入厌氧处理反应器，是一项污水厌氧生物处理高效技术。EGSB反应器综合了流化床(FB)和UASB的优点，废水由底部的布水器进入反应器，通过富含厌氧菌的污泥区，在厌氧菌的作用下，COD大量去除，同时产生大量沼气，在反应器的顶部通过三相分离器的作用，气体和出水分别排出，污泥则沉降回污泥区。IC反应器的组成类似两个上下串联在一起的UASB反应器，一个是下部的高负荷部分，一个是上部的低负荷部分。IC反应器具有占地面积小、投资少、容积负荷高、运行稳定等特点，在有机废水处理和资源化利用方面具有广阔的应用前景。
另外，随着膜生物反应器的逐步成熟，厌氧膜生物反应器(Anaerobic MembraneBioreactor，AnMBR)也应运而生。AnMBR通常是在已有厌氧处理工艺中，合理地加入膜组件，出水是经膜过滤，实现了水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)的完全分离，不会发生污泥流失而影响出水水质的现象，使得AnMBR具有很高的容积负荷和较高的有机物去除率。
虽然厌氧处理工艺有着其他水处理工艺所无法比拟的优势，但是国内现有的厌氧处理技术大多有污泥停留时间过长、有机负荷率低、产气率低等问题。本发明利用转盘膜过滤将功能性微生物截留并泵回至反应器及沼气的升流循环搅拌来提高处理效率，解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种废水厌氧处理技术领域的工艺及装置，目的在于利用转盘膜过滤及沼气的升流循环搅拌来提高反应器处理效率，克服现有的厌氧处理技术中污泥停留时间长、有机负荷率低、产气量低等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的，具体包括如下步骤：
(1)废水经调节池1搅拌后进入反应器4；
(2)废水在反应器4内经高效厌氧处理并产生沼气；
(3)沼气升流循环搅拌使泥水充分混合，提高处理效率；
(4)泥水混合物进入转盘过滤器9进行泥水分离；
(5)功能性微生物被膜片10截留随浓缩液回流到反应器4；
(6)出水进入蓄水池12进行后续处理，部分出水回流至反应器4调节进料浓度。
优选的，步骤(2)中产生的沼气会进入集气瓶8，并由气体流量计7统计产气量。
优选的，步骤(2)中所述的反应器4上方设有管道，并由气泵2将产生的沼气输送至反应器4底部，沼气的升流循环搅拌使微生物与有机污泥充分混合以加快反应器4中的物质传递。
优选的，步骤(4)中所述的转盘过滤器9中的膜片10会将功能性微生物截留并泵回至反应器4内，大大提高反应器4的含固率，从而提高处理效率。
本发明与现有厌氧消化技术相比，污泥停留时间大大减少，有机负荷率与有机物降解率都得到显著提高，通过转盘膜的转动使污泥混合物不会附着在膜表面，降低对膜孔堵塞污染，从而降低处理工艺的运行和维护成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明的结构示意图。
上述图2中，附图标记对应的部件名称如下：
1-调节池，2-泵，3-阀门，4-反应器，5-温度计，6-压力表，7-气体流量计，8-集气瓶，9-转盘过滤器，10-膜片，11-电动机，12-蓄水池。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
采用本发明提供的废水厌氧处理工艺及装置进行了啤酒废水处理的研究。在实际运行中该发明是一个完全自动化的实验装置，采用的总膜面积为0.28m2，装置在中温37℃的条件下稳定运行。
为了确定系统的临界通量，在不同的操作参数下(有机干物质浓度15.6g/L，21.4g/L，25.8g/L和转盘旋转速度150～400r/min)对其进行了通量分析。分析结果表明，系统长期运行的最佳操作参数为有机干物质浓度21.4g/L，转盘转速350r/min，装置的稳定运行通量为13L/m2·h。
为了尽可能地优化净渗透通量，在运行期间对装置的脱气过滤和膜反洗进行了研究。脱气过程的调查显示沼气可以在过滤过程中减少膜污染。因此在长期的运行过程中，过滤器并不用一直处于脱气状态。对膜反洗的研究表明，通量为17.5L/m2·h时，反洗25秒就足以消除膜两侧的污染覆盖层。为了防止膜污染，膜反洗会在特定的时间如跨膜压差(TMP)超过一个特定值时进行，但是随着膜反洗次数的逐渐增多也会引起净渗透通量的减少。
在工艺整个运行过程中对有机物的降解和沼气产量进行监测，COD的去除率达到98％，出水COD浓度恒定在80～120mg/L，产气量达到0.3L/gCOD。

Claims (4)

1.一种废水高效厌氧处理工艺及装置，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)废水经调节池1搅拌后进入反应器4；
(2)废水在反应器4内经高效厌氧处理并产生沼气；
(3)沼气升流循环搅拌使泥水充分混合，提高处理效率；
(4)泥水混合物进入转盘过滤器9进行泥水分离；
(5)功能性微生物被膜片10截留随浓缩液回流到反应器4；
(6)出水进入蓄水池12进行后续处理，部分出水回流至反应器4调节进料浓度。
2.根据权利要求1所述的废水高效厌氧处理工艺及装置，其特征在于，步骤(2)中产生的沼气会进入集气瓶8，并由气体流量计7统计产气量。
3.根据权利要求1所述的废水高效厌氧处理工艺及装置，其特征在于，步骤(2)中所述的反应器4上方设有管道，并由气泵2将产生的沼气输送至反应器4底部，沼气的升流循环搅拌使微生物与有机污泥充分混合以加快反应器4中的物质传递。
4.根据权利要求1所述的废水高效厌氧处理工艺及装置，其特征在于，步骤(4)中所述的转盘过滤器9中的膜片10会将功能性微生物截留并泵回至反应器4内，大大提高反应器4的含固率，从而提高处理效率。
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