CN110304723B - 一种基于厌氧ic反应器的污水处理工艺 - Google Patents

一种基于厌氧ic反应器的污水处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于厌氧IC反应器的污水处理工艺，该工艺中以氯化钙作为交联剂，通过聚乙烯醇与海藻酸钠交联固化形成胶凝小球作为胶凝核心从而缩短了厌氧颗粒污泥的成型时间，而且不会出现颗粒污泥破损后快速的完全解絮，具有更好的强度与自我修复能力，并且在厌氧IC反应器停机时，通过水泵将好氧SBR池中的出水通过布泥管导入第一厌氧反应区中，能够保证停机时反应器内的上升管道有水流流动，及时疏散产生的沼气，且不会额外补入大量反应所需的有机物质，避免发生环保事故，也不会因为水温较低造成塔内厌氧菌的活性降低，在恢复工作时，能够在短时间内达到较高的反应速率，缩短启动周期。

Description

一种基于厌氧IC反应器的污水处理工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体的，涉及一种基于厌氧IC反应器的污水处理工艺。
背景技术
厌氧IC反应器是新一代高效厌氧反应器，即内循化厌氧反应器，主要是用于处理有机高浓度废水，将废水中的有机物降解成为可以利用的主要成分为甲烷的可燃气体，在工作时，废水由厌氧IC反应器的底部进入，污水在反应器内部由厌氧污泥生物反应，降解cod产生沼气，厌氧污泥、降解后的污水和沼气随着水流一起向上，经过三相分离器时，厌氧污泥分离后沉降，污水和沼气继续上升，直至顶部气液分离器，污水一部分通过出水管送向下一道污水处理工序，一部分通过下降管进行内部循环，在工作过程中，厌氧IC反应器不需要额外提供动力，通过产生的沼气作为上升动力，对颗粒污泥进行膨胀，使污水与颗粒污泥充分接触，提升颗粒污泥的净化效率；
现有技术中的厌氧IC反应器在遇有停机检修时，污水停止进料，厌氧反应器循环水就会停止，形成不了内循环，造成厌氧反应器内厌氧污泥下沉，可降解物质在反应器污泥层内继续降解，但是没有水流的助推力，产生的气体释放不掉，积聚在污泥层内，气体积聚到一定程度会托起污泥导致爆发性上浮，从厌氧反应器顶部冲出，存在环保事故的隐患，同时长时间停机，反应器内水温度会下降，造成塔内厌氧菌的活性降低，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于厌氧IC反应器的污水处理工艺。
本发明需要解决的技术问题为：
1、现有技术中，IC反应器在停机检修时，会停止进污水，因此无法产生内循环，污泥会沉降，并且反应器中残余的污水中的有机物继续被分解产生沼气，但是由于没有污水的助推，产生的沼气会集聚在沉降的污泥中，当集聚的气体达到一定量时会产生爆发性上浮，具有较大的安全隐患，如何解决这一问题，是目前需要解决的问题之一；
2、IC反应器的工作效果很大程度上取决于厌氧颗粒污泥的性能，而在现有技术中，厌氧颗粒污泥在IC反应器运行过程中会出现大量的解絮，从而导致产甲烷的菌体被洗走，进而直接导致IC反应器的有机负荷降低，处理效果变差，并且还需要不断大量的补入新的厌氧颗粒污泥，提高了处理成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于厌氧IC反应器的污水处理工艺，包括如下步骤：
步骤一、制备胶凝核心
S1、称取聚乙烯醇加入去离子水中，加热至95℃-100℃，搅拌至聚乙烯醇完全溶解后，自然冷却至室温，再向其中加入厌氧活性污泥粉末，搅拌混合分散均匀，最后向其中加入海藻酸钠搅拌溶解混合，得到基液，其中聚乙烯醇的含量为6％，海藻酸钠含量为0.5％-1％，厌氧活性污泥粉末的含量为1％-2％；
S2、在25℃条件下配制饱和硼酸溶液，然后向其中加入氯化钙搅拌溶解，得到成型液，调节成型液的pH值至6-7，将上一步骤得到的基液连续滴加进入成型液中，得到球形凝胶颗粒，即胶凝核心；
所述厌氧活性污泥粉末的制备方法为：
将厌氧活性污泥在不超过50℃的温度下烘干后，与活性炭粉末按照重量比1:0.4-1均匀混合，向两者的混合物中加入调和污水，在1200r/min以上的转速搅拌条件下，将厌氧活性污泥与活性炭粉末均匀混合成浆，固液比为1:2-4，在30-37℃温度下静置3-7天，然后在不超过50℃的温度下烘干，粉碎后得到厌氧活性污泥粉末；
所述调和污水中COD含量为2000-10000mg/L，氮源含量为50-200mg/L，磷源含量为10-50mg/L，调和污水中还含有大量微量元素；
所述氮源为氯化铵，所述磷源为磷酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的至少一种，所述微量元素包括铁、钴、镍、铜、锌、铝、镁、钙与锰；
在该步骤中，以氯化钙作为交联剂，通过聚乙烯醇与海藻酸钠交联固化形成胶凝小球，其中形成的胶凝小球将厌氧活性污泥粉末包埋在其中，胶凝小球具有发达的孔结构，而厌氧活性污泥中的活性炭材料上负载有大量活性微生物，活性炭提升了对污水中COD成分的吸附，从而提升活性微生物对COD成分的处理速度；
步骤二、配制质量浓度为0.5％-1.5％的聚丙烯酰胺水溶液，然后向其中加入膨润土，搅拌混合均匀得到絮凝浆，其中膨润土占絮凝浆重量的10％-20％；
步骤三、将步骤一中得到的胶凝核心加入厌氧IC反应器中的第一厌氧反应区中，然后通过厌氧IC反应器的下降管将步骤二中得到的絮凝浆注入第一厌氧反应区中，胶凝核心与絮凝浆的重量比为15-25:1，在注入絮凝浆的过程中，通过进水管向第一厌氧反应区内注入污水，其中污水与絮凝浆的体积比为15-20:1，通过射流器的作用，使絮凝浆均匀分散在第一厌氧反应区中，加完后静置10-30min；
在该步骤中，以胶凝核心作为中心，聚丙烯酰胺作为絮凝剂，膨润土作为聚集颗粒，形成疏松的球形结构；
步骤四、将污泥通过布泥管注入第一厌氧反应区，开启进水管开始向第一厌氧反应区内注入污水2-6周后形成厌氧颗粒污泥，其中，污泥与胶凝核心的干重之比为2-2.5:1，污水的COD含量为1000-2000mg/L，之后随着对污水中COD分解速度的加快，逐渐提升污水中的COD含量，保证污水中COD的去除率为60％-70％；
步骤五、当第一厌氧反应区内的厌氧颗粒污泥成型后，将第一厌氧反应区内成型的厌氧颗粒污泥部分转移至第二厌氧反应区内，其中第一厌氧反应区内厌氧颗粒污泥占第一厌氧反应区体积的60％-90％，第二厌氧反应区内的厌氧颗粒污泥占第二厌氧反应区体积的30％-50％；
步骤六、对待处理的污水进行固液分离后，对其中氮元素与磷元素含量进行检测，并根据检测结果增加磷、氮元素，使氮源含量不小于100mg/L，磷源含量不小于20mg/L，通过进水管向IC反应器中泵入污水，控制水力停留时间为12-48h，使COD去除率能够达到65％以上，之后逐渐缩短水力停留时间，期间保持COD去除率能够达到65％以上，当水力停留时间为2-6h时，停止补充磷、氮元素，厌氧IC反应器进入正常工作阶段。
所述厌氧IC反应器包括反应室，反应室的底部安装有布水器，反应室的顶部安装有气液分离器，反应室内还安装有一级三相分离器与二级三相分离器，其中布水器与一级三相分离器之间形成第一厌氧处理区，一级三相分离器与二级三相分离器之间形成第二厌氧处理区，二级三相分离器与气液分离器之间形成沉淀区，沉淀区通过出水管与外部接通，所述第一厌氧处理区与第二厌氧处理区内均填充有厌氧颗粒污泥；
所述第一厌氧处理区通过上升管与气液分离器接通，气液分离器还连接有下降管的一端，下降管的另一端连接接入射流器，下降管与射流器连接一端的出水方向与射流器内水流动方向相同，其中射流器的一端与进水管连接，射流器的另一端与布水器连接；
所述第一厌氧区还连接有布泥管，布泥管是用于补充或排出厌氧颗粒污泥的管道，布泥管连接有补水出水管的一端，补水出水管的另一端通过水泵连接有补水进水管的一端，补水进水管的另一端连接有SBR池的出水口；
本发明所述厌氧IC反应器的工作原理为：当第一厌氧反应区内不断产生沼气时，一部分泥水混合物会被沼气通过上升管输送至气液分离器中，气液分离器将分离得到的气体通过排气管排出，得到的泥水混合物通过下降管回流进入射流器内，经过射流器将回流的泥水混合物与待处理污水充分混合后再输入第一厌氧区域中，提升了混合效果；当厌氧IC反应器停机检修时，关闭进水管，通过水泵将厌氧后续工艺处理中的好氧SBR池中的出水通过布泥管导入第一厌氧反应区中，能够保证停机时反应器内的上升管道有水流流动，及时疏散产生的沼气，且不会额外补入大量反应所需的有机物质，避免发生环保事故，也不会因为水温较低造成塔内厌氧菌的活性降低，在恢复工作时，能够在短时间内达到较高的反应速率，缩短启动周期。
本发明的有益效果：
1、当第一厌氧反应区内不断产生沼气时，一部分泥水混合物会被沼气通过上升管输送至气液分离器中，气液分离器将分离得到的气体通过排气管排出，得到的泥水混合物通过下降管回流进入射流器内，经过射流器将回流的泥水混合物与待处理污水充分混合后再输入第一厌氧区域中，提升了混合效果，防止第一厌氧区域内局部位置污泥聚集；当厌氧IC反应器停机检修时，通过水泵将好氧SBR池中的出水通过布泥管导入第一厌氧反应区中，能够保证停机时反应器内的上升管道有水流流动，及时疏散产生的沼气，且不会额外补入大量反应所需的有机物质，避免发生环保事故，也不会因为水温较低造成塔内厌氧菌的活性降低，在恢复工作时，能够在短时间内达到较高的反应速率，缩短启动周期；
2、本发明以氯化钙作为交联剂，通过聚乙烯醇与海藻酸钠交联固化形成胶凝小球作为胶凝核心，其中形成的胶凝小球将厌氧活性污泥粉末包埋在其中，胶凝小球具有发达的孔结构，而厌氧活性污泥中的活性炭材料上负载有大量活性微生物，胶凝小球与活性炭的孔结构提升了对污水中COD成分的吸附，从而提升活性微生物对COD成分的处理速度，进而提升颗粒污泥成型初期微生物的生长繁殖速度，从而缩短了厌氧颗粒污泥的成型时间，而且相较于传统的直接通过絮凝剂成型的颗粒污泥，由于具有强度较大的胶凝核心，通过胶凝核心对颗粒污泥成型物质的吸附效果，对成型物质具有固定效果，不会出现颗粒污泥破损后快速的完全解絮，导致工程菌的大量损失，因此破损部位也能够逐渐修复，具有更好的强度与自我修复能力，本发明只要胶凝核心没有分散破损，就能够将破损的地方在一定时间内修复恢复成型，而不需要额外添加絮凝剂等药剂；
在厌氧颗粒污泥的成型过程中，以胶凝核心为核心，聚丙烯酰胺作为絮凝剂，膨润土作为聚集颗粒，形成疏松的球形结构；然后再以聚丙烯酰胺作为絮凝剂，将污泥絮凝填充在颗粒表面，使其成为较密集的球形结构，之后通过数周的培养，使工程菌快速生长并通过荚膜与粘性分泌产物起到进一步固定成型的效果，提升了厌氧颗粒污泥的强度。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于厌氧IC反应器的污水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备胶凝核心
S1、称取聚乙烯醇加入去离子水中，加热至95℃，搅拌至聚乙烯醇完全溶解后，自然冷却至室温，再向其中加入厌氧活性污泥粉末，搅拌混合分散均匀，最后向其中加入海藻酸钠搅拌溶解混合，得到基液，其中聚乙烯醇的含量为6％，海藻酸钠含量为0.5％，厌氧活性污泥粉末的含量为1.5％；
S2、在25℃条件下配制饱和硼酸溶液，然后向其中加入氯化钙搅拌溶解，得到成型液，调节成型液的pH值至7，将上一步骤得到的基液连续滴加进入成型液中，得到球形凝胶颗粒，即胶凝核心；
所述厌氧活性污泥粉末的制备方法为：
将厌氧活性污泥在不超过50℃的温度下烘干后，与活性炭粉末按照重量比1:0.6均匀混合，向两者的混合物中加入调和污水，在1200r/min以上的转速搅拌条件下，将厌氧活性污泥与活性炭粉末均匀混合成浆，固液比为1:3，在37℃温度下静置7天，然后在45℃的温度下烘干，粉碎后得到厌氧活性污泥粉末；
所述调和污水中COD含量为2500mg/L，氮源含量为50mg/L，磷源含量为10mg/L，调和污水中还含有大量微量元素；
所述氮源为氯化铵，所述磷源为磷酸二氢钠所述微量元素包括铁、钴、镍、铜、锌、铝、镁、钙与锰；
步骤二、配制质量浓度为1％的聚丙烯酰胺水溶液，然后向其中加入膨润土，搅拌混合均匀得到絮凝浆，其中膨润土占絮凝浆重量的15％；
步骤三、将步骤一中得到的胶凝核心加入厌氧IC反应器中的第一厌氧反应区中，然后通过厌氧IC反应器的下降管将步骤二中得到的絮凝浆注入第一厌氧反应区中，胶凝核心与絮凝浆的重量比为15:1，在注入絮凝浆的过程中，通过进水管向第一厌氧反应区内注入污水，其中污水与絮凝浆的体积比为20:1，通过射流器的作用，使絮凝浆均匀分散在第一厌氧反应区中，加完后静置30min；
步骤四、将污泥通过布泥管注入第一厌氧反应区，开启进水管开始向第一厌氧反应区内注入污水16天后形成厌氧颗粒污泥，其中，污泥与胶凝核心的干重之比为2:1，污水的COD含量为2000mg/L，之后随着对污水中COD分解速度的加快，逐渐提升污水中的COD含量，保证污水中COD的去除率为60％-70％；
步骤五、当第一厌氧反应区内的厌氧颗粒污泥成型后，将第一厌氧反应区内成型的厌氧颗粒污泥部分转移至第二厌氧反应区内，其中第一厌氧反应区内厌氧颗粒污泥占第一厌氧反应区体积的70％，第二厌氧反应区内的厌氧颗粒污泥占第二厌氧反应区体积的30％；
步骤六、待处理的污水进行固液分离后，对其中氮元素与磷元素含量进行检测，并根据检测结果增加磷、氮元素，氮源含量为100mg/L，磷源含量为20mg/L，通过进水管向IC反应器中泵入污水，控制水力停留时间为36h，使COD去除率能够达到65％，之后逐渐缩短水力停留时间，期间保持COD去除率能够达到65％，当水力停留时间为3h时，停止补充磷、氮元素，厌氧IC反应器进入正常工作阶段。
如图1、图2所示，所述厌氧IC反应器包括反应室1，反应室1的底部安装有布水器2，反应室1的顶部安装有气液分离器10，反应室1内还安装有一级三相分离器5与二级三相分离器8，其中布水器2与一级三相分离器5之间形成第一厌氧处理区，一级三相分离器5与二级三相分离器8之间形成第二厌氧处理区，二级三相分离器8与气液分离器10之间形成沉淀区，沉淀区通过出水管9与外部接通，所述第一厌氧处理区与第二厌氧处理区内均填充有厌氧颗粒污泥；
所述第一厌氧处理区通过上升管6与气液分离器10接通，气液分离器10还连接有下降管7的一端，下降管7的另一端连接接入射流器31，下降管7与射流器31连接一端的出水方向与射流器31内水流动方向相同，其中射流器31的一端与进水管3连接，射流器31的另一端与布水器2连接；
所述第一厌氧区还连接有布泥管4，布泥管4是用于补充或排出厌氧颗粒污泥的管道，布泥管4连接有补水出水管14的一端，补水出水管14的另一端通过水泵12连接有补水进水管13的一端，补水进水管13的另一端连接有SBR池的出水口；
本发明所述厌氧IC反应器的工作原理为：当第一厌氧反应区内不断产生沼气时，一部分泥水混合物会被沼气通过上升管6输送至气液分离器10中，气液分离器10将分离得到的气体通过排气管11排出，得到的泥水混合物通过下降管7回流进入射流器31内，经过射流器31将回流的泥水混合物与待处理污水充分混合后再输入第一厌氧区域中，提升了混合效果；当厌氧IC反应器停机检修时，关闭进水管3，通过水泵12将厌氧后续工艺处理中的好氧SBR池中的出水通过布泥管4导入第一厌氧反应区中，能够保证停机时反应器内的上升管道有水流流动，及时疏散产生的沼气，且不会额外补入大量反应所需的有机物质，避免发生环保事故，也不会因为水温较低造成塔内厌氧菌的活性降低，在恢复工作时，能够在短时间内达到较高的反应速率，缩短启动周期。
本发明所述一种基于厌氧IC反应器的无水处理工艺，能够缩短颗粒污泥的成型时间至2-6周，并且在运行1年后，厌氧IC反应器对COD的处理负荷达到14.5kg/m3，在运行425天后，厌氧IC反应器对COD的处理负荷达到最高的18kg/m3，在运行3年后，其处理负荷仍有15kg/m3，处理效率下降较小。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于厌氧IC反应器的污水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备胶凝核心；
步骤二、配制质量浓度为0.5%-1.5%的聚丙烯酰胺水溶液，然后向其中加入膨润土，搅拌混合均匀得到絮凝浆，其中膨润土占絮凝浆重量的10%-20%；
步骤三、将步骤一中得到的胶凝核心加入厌氧IC反应器中的第一厌氧反应区中，然后通过厌氧IC反应器的下降管将步骤二中得到的絮凝浆注入第一厌氧反应区中，胶凝核心与絮凝浆的重量比为15-25:1，在注入絮凝浆的过程中，通过进水管向第一厌氧反应区内注入污水，其中污水与絮凝浆的体积比为15-20:1，加完后静置10-30min；
步骤四、将污泥通过布泥管注入第一厌氧反应区，开启进水管开始向第一厌氧反应区内注入污水2-6周后形成厌氧颗粒污泥，其中，污泥与胶凝核心的干重之比为2-2.5:1，污水的COD含量为1000-2000mg/L，之后随着对污水中COD分解速度的加快，逐渐提升污水中的COD含量，保证污水中COD的去除率为60%-70%；
步骤五、当第一厌氧反应区内的厌氧颗粒污泥成型后，将第一厌氧反应区内成型的厌氧颗粒污泥部分转移至第二厌氧反应区内，其中第一厌氧反应区内厌氧颗粒污泥占第一厌氧反应区体积的60%-90%，第二厌氧反应区内的厌氧颗粒污泥占第二厌氧反应区体积的30%-50%；
步骤六、对待处理的污水进行固液分离后，对其中氮元素与磷元素含量进行检测，并根据检测结果增加磷、氮元素，使氮源含量不小于100mg/L，磷源含量不小于20mg/L，通过进水管向IC反应器中泵入污水，控制水力停留时间为12-48h，使COD去除率能够达到65%以上，之后逐渐缩短水力停留时间，期间保持COD去除率能够达到65%以上，当水力停留时间为2-6h时，停止补充磷、氮元素，厌氧IC反应器进入正常工作阶段；
步骤一中制备胶凝核心的具体步骤为：
S1、称取聚乙烯醇加入去离子水中，加热至95℃-100℃，搅拌至聚乙烯醇完全溶解后，自然冷却至室温，再向其中加入厌氧活性污泥粉末，搅拌混合分散均匀，最后向其中加入海藻酸钠搅拌溶解混合，得到基液，其中聚乙烯醇的含量为6%，海藻酸钠含量为0.5%-1%，厌氧活性污泥粉末的含量为1%-2%；
S2、在25℃条件下配制饱和硼酸溶液，然后向其中加入氯化钙搅拌溶解，得到成型液，调节成型液的pH值至6-7，将上一步骤得到的基液连续滴加进入成型液中，得到球形凝胶颗粒，即胶凝核心；
所述厌氧活性污泥粉末的制备方法为：
将厌氧活性污泥在不超过50℃的温度下烘干后，与活性炭粉末按照重量比1:0.4-1均匀混合，向两者的混合物中加入调和污水，在1200r/min以上的转速搅拌条件下，将厌氧活性污泥与活性炭粉末均匀混合成浆，固液比为1:2-4，在30-37℃温度下静置3-7天，然后在不超过50℃的温度下烘干，粉碎后得到厌氧活性污泥粉末；
所述厌氧IC反应器包括反应室(1)，反应室(1)的底部安装有布水器(2)，反应室(1)的顶部安装有气液分离器(10)，反应室(1)内还安装有一级三相分离器(5)与二级三相分离器(8)，其中布水器(2)与一级三相分离器(5)之间形成第一厌氧处理区，一级三相分离器(5)与二级三相分离器(8)之间形成第二厌氧处理区，二级三相分离器(8)与气液分离器(10)之间形成沉淀区，沉淀区通过出水管(9)与外部接通，所述第一厌氧处理区与第二厌氧处理区内均填充有厌氧颗粒污泥；
所述第一厌氧处理区通过上升管(6)与气液分离器(10)接通，气液分离器(10)还连接有下降管(7)的一端，下降管(7)的另一端连接接入射流器(31)，下降管(7)与射流器(31)连接一端的出水方向与射流器(31)内水流动方向相同，其中射流器(31)的一端与进水管(3)连接，射流器(31)的另一端与布水器(2)连接；
所述第一厌氧区还连接有布泥管(4)，布泥管(4)连接有补水出水管(14)的一端，补水出水管(14)的另一端通过水泵(12)连接有补水进水管(13)的一端，补水进水管(13)的另一端连接有SBR池的出水口；
当厌氧IC反应器停机检修时，关闭进水管(3)，通过水泵(12)将厌氧后续工艺处理中的好氧SBR池中的出水通过布泥管(4)导入第一厌氧反应区中。
2.根据权利要求1所述的一种基于厌氧IC反应器的污水处理工艺，其特征在于，所述调和污水中COD含量为2000-10000mg/L，氮源含量为50-200mg/L，磷源含量为10-50mg/L，调和污水中还含有大量微量元素；
其中氮源为氯化铵，磷源为磷酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的至少一种，微量元素包括铁、钴、镍、铜、锌、铝、镁、钙与锰。
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