CN110156153A - 一种处理低浓度废水的厌氧反应器及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种水处理反应器及其应用方法，反应器水处理流程采用下进上出浸没式。本发明的特点是开发了一种联合布水系统，使原水可以通过不同布水口从反应器的中间和边缘同时进入反应器内，有利于反应器水质均匀，充分的发挥反应器的功能，利用单级厌氧系统即可达到高的有机物去除率，出水COD降至100mg/L以下，可达到传统好氧工艺和厌氧‑好氧联合工艺相同的去除效果，但却大比例降低了运行成本，使厌氧工艺在低浓度废水的处理中得到更加有效地利用。并引入一种低温产甲烷菌株对反应器进行了生物强化，保证了不同温度下反应器效能的稳定，解决了厌氧工艺冬季运行的难题，为低浓度废水厌氧处理的广泛应用提供了一种新思路。

Description

一种处理低浓度废水的厌氧反应器及其应用方法
技术领域
本发明属于水处理技术应用领域，具体涉及一种水处理反应器及其应用方法，主要目的是通过优化反应器内布水方式，强化微生物的作用，对水中有机物进行脱除，适用于处理各类低浓度有机废水。
背景技术
低浓度废水一般指COD浓度低于1000mg/L的废水，主要包括生活污水和各种稀释的工业废水等。目前，低浓度废水的处理多采用活性污泥法、接触氧化法和滴滤池等好氧工艺。但存在着能耗高（曝气）、污泥处理或处置费用高等问题。相对于好氧工艺而言，厌氧工艺一般能耗低、剩余污泥量少、氮磷营养物质需要量少且可产生甲烷，大大降低了污水处理成本。
但由于厌氧法处理低浓度废水对废水加热和保温的能耗很高，在保证处理效率的前提下，低温条件时大大增加了运行费用。不过，随着人们对厌氧微生物的深入研究认识，让我们看到了厌氧技术处理低浓度废水的应用前景。生物强化技术对改善废水处理系统的出水水质及提高运行的稳定性具有重要的作用，也是废水处理领域的热门研究方向之一。该技术以生物载体为依托,在保持功能菌数量和活性的基础上,强化功能菌对目标污染物的去除作用。
本发明提供了一种新型厌氧反应器，优化布水方式，充分发挥反应器内微生物功能，并通过生物强化的方法保证了反应器在低温条件下的处理效果。
发明内容
针对常规厌氧反应器处理低浓度废水效果不佳的问题，结合上述背景技术，本发明提供了一种新型反应器，主要内容为：一种处理低浓度废水的厌氧反应器及其应用方法。
本发明技术方案如下：
以具有广谱生物降解性的一种白腐真菌黄孢原毛平革菌为载体，包埋具有低温产甲烷能力的菌株LN-c1（参见李会，马骏等. 一株低温产甲烷菌的分离和鉴定[J]. 辽宁农业科学2012(2):25～28），形成具有低温厌氧发酵能力的特异性菌丝球。具体方法为：将黄孢原毛平革菌与菌株LN-c1一同放入广口瓶瓶中密闭培养，培养基（单位：g/L）为：乙酸2~10，酵母膏1~3，KH2PO4 0.6，K2HPO4 0.4，CaSO4 0.2，MgSO4·7H2O 0.3，控制容器内pH值7.0左右。经过一定时间的培养，广口瓶内形成以黄孢原毛平革菌为骨架的白色菌丝球，菌株LN-c1包埋在菌丝球内。
反应器水处理流程采用下进上出浸没式。反应器整体分为三个部分：反应区、三相分离器和澄清区。反应区包括：中心进水管、布水器、切向布水口、厌氧污泥和特制菌丝球。反应器布水系统由中心进水的布水器和边缘进水的切向布水口共同构成。布水器由布水管和布水口组成，布水管和布水口的数量、尺寸可依据水质特性合理调整；布水管设置2~5根，长度为反应器内径的1/5~2/5，内径不超过10cm；布水口设置在布水管上缘，原水自下而上从布水口进入反应器内，且布水口直径不超过布水管内径的1/2。在反应器运行时，布水器呈缓慢转动状态，为污泥床的扰动提供一定的推动力。反应器底端边缘另外设置2~10个切向布水口，促进水体的横向流动。反应区的厌氧污泥和特制菌丝球按(20:1)~(5:1)的质量比投加，同时应保证反应器内污泥浓度不低于8000mg/L。三相分离器将泥、水、气分离，泥重新进入反应区，气体从排气孔逸出，水经过澄清区过排出反应器外。
本发明的进一步改进是：优化了布水方式，使原水可以通过不同布水口从反应器的中间和边缘同时进入反应器内，有利于反应器水质均匀，充分的发挥反应器的功能，更适用于低浓度废水的厌氧处理；布水器的转动和切向水流的联合作用，充分扰动污泥床，减少了反应器内的死区；利用单级厌氧系统即可达到高的有机物去除率，出水COD降至100mg/L以下，可达到传统好氧工艺和厌氧-好氧联合工艺相同的去除效果，但却大比例降低了运行成本；特制菌丝球中的菌株LN-c1，在水温低于10℃的条件下仍可正常产甲烷，保证了反应器低温条件下的去除效率，解决了厌氧工艺冬季运行的难题；以黄孢原毛平革菌为菌丝球载体，其作为一种具有广谱生物降解性的真菌，对有机物的降解也有一定作用。
本发明的特点是：开发了一种联合布水系统，使厌氧工艺在低浓度废水的处理中得到更加有效地利用，节省了低浓度废水处理的成本。并引入一种低温产甲烷菌株对反应器进行了生物强化，保证了不同温度下反应器效能的稳定，为低浓度废水厌氧处理的广泛应用提供了一种新思路。
附图说明
图1为一种处理低浓度废水的厌氧反应器的示意图
图2为一种处理低浓度废水的厌氧反应器的布水示意图
附图标记
1-中心进水端；2-中心进水管；3-反应区；4-布水口；5-布水管；6-厌氧污泥；7-特制菌丝球；8-布水器；9-边缘进水端；10-切向布水口；11-三相分离器；12-澄清区；13-排气孔；14-出水口。
具体实施方式
以下结合附图并通过实例对本发明作进一步说明：
图1为一种处理低浓度废水的厌氧反应器的示意图。
建立反应装置如图1所示，该反应器运行流程描述如下：
废水一部分经中心进水端1通过进水管2进入布水器8的布水管5中，再经布水口4流入反应区3；另一部分废水从边缘进水端9经切向布水口10进入反应区3；反应区3内填充一定体积的厌氧污泥6和特制菌丝球7；布水器8在外部驱动力作用下缓慢转动，与切向布水口10的水流一起带动污泥6和菌丝球7在反应器内与废水充分接触并发生反应；反应产生的气体挟带污泥6或菌丝球7随水流不断上升，在三相分离器11处彼此分离，气体从排气孔13逸出，污泥6和菌丝球7落回反应区3继续反应，出水经澄清区12沉淀后从出水口14排出反应器。
实施例1
采用本发明的反应器对某啤酒厂综合废水进行处理。建立内径50cm高1m的厌氧反应器，其内部设置三根布水管，每根布水管长30cm内径5cm，每根布水管上均设3个布水口，布水口直径2.5cm；在反应器底部均匀布设4个切向布水口，各进水端流量根据反应需求适当调整；将厌氧污泥和特制菌丝球按照20：1的质量比填充至反应器内，污泥浓度10000mg/L；反应器进水为某啤酒厂综合废水，原水经蠕动泵由反应器进水端打入反应器内，污水在反应器内的停留时间为5h，不同温度条件下检测出水COD含量低于110mg/L，去除率均高于90%。经过长时间运行检测，出水水质稳定，监测数据见表1。
表1 实施例1的监测数据
COD（mg/L） COD去除率（%） pH值
进水 1100（均值） - 6.5~8.5
出水（35℃） 95.2 91.3 7.0~8.0
出水（25℃） 98.3 91.1 7.0~8.0
出水（15℃） 104.9 90.5 7.0~8.0
出水（10℃） 106.2 90.3 7.0~8.0
实施例2
采用本发明的反应器对某乳业公司生产废水进行处理。建立内径80cm高1m的厌氧反应器，其内部设置五根布水管，每根布水管长20cm内径4cm，每根布水管上均设3个布水口，布水口直径2cm；在反应器底部均匀布设10个切向布水口，各进水端流量根据反应需求适当调整；将厌氧污泥和特制菌丝球按照5：1的比例填充至反应器内，污泥浓度8000mg/L；反应器进水为某乳业公司生产废水，原水经蠕动泵由反应器进水端打入反应器内，污水在反应器内的停留时间为8h，不同温度条件下检测出水COD含量低于100mg/L，去除率均高于90%。经过长时间运行检测，出水水质稳定，监测数据见表2。
表2 实施例2的监测数据
COD（mg/L） COD去除率（%） pH值
进水 980（均值） - 7~8.5
出水（35℃） 86.5 91.2 7.0~8.0
出水（25℃） 85.3 91.3 7.0~8.0
出水（15℃） 92.5 90.6 7.0~8.0
出水（10℃） 94.1 90.4 7.0~8.0
实施例1和实施例2均在单级厌氧条件下将出水COD降至100mg/L以下，实现了90%以上的COD去除率，水温10℃的情况下，反应器仍能维持高效能，证实了反应器不同季节运行的可靠性。此外，从成本角度分析，利用本发明的反应器运行成本约为好氧工艺的十分之一，约为厌氧好氧联合工艺的四分之一，明显节省了运行费用，具有更高的工程实用价值。

Claims (5)

1.一种处理低浓度废水的厌氧反应器，其特征在于：所述反应器的水处理流程采用下进上出浸没式；所述反应器分为三个部分：反应区（3）、三相分离器（11）和澄清区（11）；所述的反应区（3）包括：中心进水管（2）、布水器（8）、切向布水口（10）、厌氧污泥（6）和菌丝球（7）。
2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述菌丝球(7)的制备方法为：将黄孢原毛平革菌与低温产甲烷菌株LN-c1一同放入广口瓶瓶中密闭培养，培养基为：乙酸2~10 g/L，酵母膏1~3 g/L，KH2PO4 0.6 g/L，K2HPO4 0.4 g/L，CaSO4 0.2 g/L，MgSO4·7H2O 0.3 g/L，控制容器内pH值约为7.0；经过一定时间的培养，获得以黄孢原毛平革菌为骨架的白色菌丝球，低温产甲烷菌株LN-c1包埋在菌丝球内。
3.如权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述反应器的布水系统由中心进水的布水器（8）和边缘进水的切向布水口（10）共同构成；布水器（8）由布水管（5）和布水口（4）组成，布水管（5）设置2~5根，长度为反应器内径的1/5~2/5，内径不超过10cm；布水口（4）设置在布水管（5）上缘，且布水口（4）直径不超过布水管（5）内径的1/2；在反应器运行时，布水器（8）呈缓慢转动状态；反应器底端边缘另外设置2~10个切向布水口（10）。
4.如权利要求1所述的处理低浓度废水的厌氧反应器的应用方法，其特征在于：反应区（3）中的厌氧污泥（6）和菌丝球（7）按(20:1)~(5:1)的质量比投加，同时应保证反应器内污泥浓度不低于8000mg/L。
5.如权利要求4所述的应用方法，其特征在于：废水经过所述反应器的处理，出水COD降至100mg/L以下。
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