CN115286099B - 一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法 - Google Patents

一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115286099B
CN115286099B CN202210974344.7A CN202210974344A CN115286099B CN 115286099 B CN115286099 B CN 115286099B CN 202210974344 A CN202210974344 A CN 202210974344A CN 115286099 B CN115286099 B CN 115286099B
Authority
CN
China
Prior art keywords
biogas
anaerobic reactor
ethanamine
alcohol
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210974344.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115286099A (zh
Inventor
俞朝庭
陈梦雪
吴飞
陈道康
黄勇
韩笑
谈帅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Gaoke Environmental Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Gaoke Environmental Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Gaoke Environmental Technology Co ltd filed Critical Nanjing Gaoke Environmental Technology Co ltd
Priority to CN202210974344.7A priority Critical patent/CN115286099B/zh
Publication of CN115286099A publication Critical patent/CN115286099A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115286099B publication Critical patent/CN115286099B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2806Anaerobic processes using solid supports for microorganisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1425Regeneration of liquid absorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456Removing acid components
    • B01D53/1475Removing carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1493Selection of liquid materials for use as absorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2866Particular arrangements for anaerobic reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2252/00Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20Organic absorbents
    • B01D2252/204Amines
    • B01D2252/20478Alkanolamines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/05Biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2203/00Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2203/006Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage details of construction, e.g. specially adapted seals, modules, connections
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02Temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/08Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/10Energy recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法,属于厌氧反应器技术领域。运行方法通过沼气提纯、沼气燃烧加热乙胺醇再生、乙胺醇与水交换热量提供热水,使厌氧反应器能够在恒温条件下运行,实现了加热保温单元上能源的自给自足,降低了使用成本与碳排放。进一步采用铁基微生物载体材料作为填料加快高活性颗粒污泥的形成,缩短厌氧反应器的反应时间,实现了厌氧反应器的快速启动。

Description

一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法
技术领域
本发明属于厌氧反应器技术领域,更具体地说,涉及一种能量可回收型厌氧反应器及其运行方法。
背景技术
厌氧反应的原理是利用厌氧菌种的生物代谢特性,在降解废水中有机物的同时产生甲烷气体的一种经济有效的水处理技术,拥有低耗高效及污泥产量低等优点,已经成功运用于中高浓度废水处理之中。厌氧生物处理技术发展至今100多年的历史,经历了以化粪池、厌氧接触工艺为代表的第一代厌氧反应器,以厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床反应器(UASB)和厌氧接触膜膨胀床反应器(AAFEB)等为代表的第二代厌氧反应器,和以升流式厌氧流化床(UFB)、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)、内循环厌氧反应器(IC)为代表的第三代厌氧反应器的迭代历程。
目前主流的厌氧反应器主要存在的问题有:①厌氧反应为达到较高的处理效率,在冬季水温较低时通常需要额外的蒸汽或电能加热反应器,维持内部水温在30℃左右,造成能耗和碳排放的增加;②反应器进水的布水不均匀问题,致使反应器内出现污泥局部沉积、污水短流、进水堵塞等现象,严重降低了反应器的处理效率;③厌氧反应器产生的沼气通常掺杂二氧化碳、甲烷、水汽等混合物,纯度不高,热值较低,大多直接将沼气引出焚烧,能源未能有效利用;④由于微生物菌种特性,常规厌氧反应器驯化启动周期长,通常需要2个月左右时间,严重影响工程整体进度。
因此急需一种集成自加热、高效布水与沼气提纯系统的快速启动型厌氧反应器。
发明内容
1.要解决的问题
为了解决厌氧反应器冬季水温较低时需要外部蒸汽或电能加热的问题,在厌氧反应器中通过自身厌氧反应产生的高纯度沼气,通过燃烧及换热保温系统,维持反应器内部水温在30℃左右,有效降低能源消耗与碳排放,减轻了对外部条件的依赖;
为了解决现有厌氧处理技术中沼气纯度低、含水量大、能源利用效率低下的问题,在厌氧反应器中增加沼气提纯系统,且可将提纯后的沼气燃烧加热,用于厌氧反应器的保温措施,降低了额外的能源消耗与碳排放;
为了进一步解决厌氧反应器驯化启动周期长的问题,在厌氧反应器中引入新型的微生物载体材料,可在一个月时间内快速形成厌氧颗粒污泥,大幅缩短启动时间及处理效率。
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:
本发明首先提供了一种能量可回收型厌氧反应器,包括:
厌氧反应器主体,所述厌氧反应器主体内装填有微生物载体;所述厌氧反应器主体内下部设置布水器,所述布水器为具孔的盘状螺旋圆管结构;所述厌氧反应器主体内上部设置沼气收集管;
沼气提纯系统;所述沼气提纯系统包括装有乙胺醇的沼气提纯反应箱和乙胺醇再生反应箱,所述沼气收集管输送的沼气通入沼气提纯反应箱进行提纯;所述沼气提纯反应箱中的乙胺醇流入乙胺醇再生反应箱进行再生并冷却后流回所述沼气提纯反应箱;
反应器加热保温系统;所述反应器加热保温系统包括用于加热乙胺醇再生反应箱的沼气燃烧装置、用于使再生的乙胺醇和循环水箱中的水交换热量的换热器,和包围在所述厌氧反应器主体外周的保温隔层,所述保温隔层内装有通过所述换热器加热的水。
优选地,所述布水器的盘状螺旋圆管的孔分布为,与盘状平面呈向下45度角的圆管两侧设有5~25mm不等孔径的孔。布水器由卡箍固定安装于厌氧反应器底部。
优选地,所述厌氧反应器主体上部沼气收集管设置于三相分离器中。
优选地,所述沼气提纯系统还包括沼气储存柜,用于储存提纯后的沼气备用,所述沼气储存柜设有压力保护阀。
优选地,提纯后的沼气经气管输送至沼气储存柜中备用。
优选地,所述乙胺醇再生反应箱设有排空阀,用于释放乙胺醇溶液内吸收的CO2
优选地,所述厌氧反应器主体设有外回流管,反应器内混合着污水、污泥、沼气的混合液经三相分离器的气液固三相分离,处理后的污水从出水堰流出,部分污水从出水口排至下一工艺单元,剩余部分污水回流至厌氧反应器主体进水口,回流比可依据进水COD浓度的高低调整范围为50%~200%。
优选地,再生后的乙胺醇经输送管至换热器内,冷却后的乙胺醇再次回流至沼气提纯反应箱。
本发明还提供一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法,所述厌氧反应器包括:
厌氧反应器主体,所述厌氧反应器主体内装填有微生物载体;所述厌氧反应器主体内下部设置布水器,所述布水器为具孔的盘状螺旋圆管结构;所述厌氧反应器主体内上部设置沼气收集管;
沼气提纯系统;所述沼气提纯系统包括装有乙胺醇的沼气提纯反应箱和乙胺醇再生反应箱,所述沼气收集管输送的沼气通入沼气提纯反应箱进行提纯;所述沼气提纯反应箱中的乙胺醇流入乙胺醇再生反应箱进行再生并冷却后流回所述沼气提纯反应箱;
反应器加热保温系统;所述反应器加热保温系统包括用于加热乙胺醇再生反应箱的沼气燃烧装置、用于使再生的乙胺醇和循环水箱中的水交换热量的换热器,和包围在所述厌氧反应器主体外周的保温隔层,所述保温隔层内装有通过所述换热器加热的水;
方法包括以下步骤:
S1含高浓度COD的废水经布水器均匀布在厌氧反应器主体底部,在微生物载体存在下进行厌氧反应产生沼气和CO2的混合沼气;
S2厌氧反应器主体中产生的混合沼气经气体收集管收集后,输送至沼气提纯反应箱;
S3沼气提纯反应箱中置有乙胺醇溶液,混合沼气中的CO2经乙胺醇溶液吸收后得到提纯后的沼气;吸收CO2后的乙胺醇溶液流入乙胺醇再生反应箱;
S4提纯后的沼气经沼气燃烧装置燃烧,加热乙胺醇再生反应箱,使乙胺醇释放CO2
S5乙胺醇再生反应箱中再生后的乙胺醇与循环水箱中的水交换热量后,乙胺醇回流至沼气提纯反应箱;
S6步骤S5经交换热量后的水流入包围在所述厌氧反应器主体外周的保温隔层,加热厌氧反应器主体。
优选地,所述步骤S3中沼气提纯反应箱中的乙胺醇溶液浓度为1~2mol/L。
优选地,所述步骤S1中微生物载体可以选自目前市面上主流的150~300目的粉末活性炭或的PP材质K3MBBR填料中的一种或几种。
优选地,所述步骤S1中微生物载体为铁基颗粒微生物载体材料,制备方法为:将赤铁矿(主要成分为Fe2O3)研磨至1000目左右,与1000目左右的活性炭材料以质量比1:1混合,投加入质量浓度为10%~15%的淀粉溶液中,形成混合溶液;在混合液中加入NaOH溶液将pH值调至7.5~8左右,将溶液在无氧条件下加热至55~65℃范围,在该温度条件下,淀粉溶液在碱性环境生成还原性醛基,能够将Fe2O3还原成FeO;取出附载有淀粉的FeO粉末晾干,加入采购的万华化学1630B型高透水性聚氨酯树脂作为粘结剂,所述高透水性聚氨酯树脂投加量与载体材料的投加比例控制在1:20~1:10,通过造粒机制造粒径为1~2mm的铁基颗粒,最终通过低温烘干后形成铁基颗粒微生物载体材料。
优选地,所述铁基颗粒微生物载体材料的比表面积为700~800m2/m3
优选地,所述铁基颗粒微生物载体材料的投加量为15~30mg/L(废水体积)。
优选地,所述步骤S4中加热乙胺醇加热再生箱,使乙胺醇的温度为50~60℃。
优选地,所述步骤S5经交换热量后的水温度为35~40℃。
优选地,所述布水器的盘状螺旋圆管的孔分布为,与盘状平面呈向下45度角的圆管两侧设有5~25mm不等孔径的孔。布水器由卡箍固定安装于厌氧反应器底部。
优选地,所述厌氧反应器内进水流速为1.5m/h~3.5m/h。
优选地,所述厌氧反应器主体上部沼气收集管设置于三相分离器中。
优选地,所述沼气提纯系统还包括沼气储存柜,用于储存提纯后的沼气备用,所述沼气储存柜设有压力保护阀。
优选地,提纯后的沼气经气管输送至沼气储存柜中备用。
优选地,所述乙胺醇再生反应箱设有排空阀,用于释放乙胺醇溶液内吸收的CO2
优选地,所述厌氧反应器主体设有外回流管,污水完成厌氧生化处理后经三相分离器进行气液固分离,分离后的污水经出水堰收集排出,其中部分污水水回流至厌氧反应器主体进水口,其回流比依据进水COD浓度高低控制在50%~200%范围。
优选地,再生后的乙胺醇经输送管至换热器内,冷却后的乙胺醇再次回流至沼气提纯反应箱。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
(1)本发明的能量可回收型厌氧反应器,提供了沼气提纯系统和反应器加热保温系统,沼气提纯系统设置装有乙胺醇的沼气提纯反应箱和乙胺醇再生反应箱,反应器加热保温系统包括用于加热乙胺醇再生反应箱的沼气燃烧装置、用于使再生的乙胺醇和循环水箱中的水交换热量的换热器,和包围在所述厌氧反应器主体外周的保温隔层,实现沼气提纯、乙胺醇再生、水的加热,厌氧反应器主体的保温;相比于传统中高温厌氧反应器在冬季时需外部能源(电能或蒸汽能)加热保持反应温度而言,本发明的厌氧反应器实现了加热保温单元上能源的自给自足,降低了使用成本与碳排放。
(2)本发明的能量可回收型厌氧反应器,其布水器的盘状螺旋圆管结构及圆管上出水孔位置与孔径的特殊设计,提高了布水的均匀性,避免了反应器内部死区污泥沉积和短流的现象,使污水与活性污泥的充分接触,保障厌氧处理效果。
(3)本发明的能量可回收型厌氧反应器,通过乙胺醇对CO2的高效吸收,可将混合沼气的甲烷含量提高至96%以上,大幅提高单位体积沼气的热值与燃烧稳定性,高纯度的甲烷可用于反应器的保温系统,提高厌氧反应效率,且吸收饱和后的乙胺醇可加热再生,循环利用,解决了传统厌氧反应产沼气纯度低,直接引出燃烧的能源浪费问题。
(4)本发明的能量可回收型厌氧反应器的运行方法,通过沼气提纯、沼气燃烧加热乙胺醇再生、乙胺醇与水交换热量提供热水,使厌氧反应器能够在恒温条件下运行,实现了加热保温单元上能源的自给自足,降低了使用成本与碳排放。
(5)本发明的能量可回收型厌氧反应器的运行方法,厌氧反应器内可采用铁基微生物载体材料,其高比表面积与微孔结构可增加物生物附着生物量,铁基材料(亚铁)与良好的导电性能可为微生物高效去除污染物提供电子,碳基材料可更快速的吸附污染物以供微生物反应去除;通过反应器外循环回流比的调控及螺旋布水器,控制厌氧反应器内进水以1.5m/h~3.5m/h的流速均匀螺旋上升,在此水利条件下,即可以保证进水与以新型生物载体材料为附着核心的颗粒污泥充分接触,增长有效生化反应时间与接触面积,又可以加大污泥间纵向与横向的碰撞概率,加快高活性颗粒污泥的形成。与传统150~300目的粉末活性炭填料相比可减少约三分之一的启动时间,提高COD去除负荷40%~50%以上。
附图说明
图1为本发明一种快速启动的能量可回收型厌氧反应器结构原理图;
图2为厌本发明的布水器示意图;
图3为实施例的COD处理效果对比图;
附图标号说明:1、厌氧反应器主体;2、原水进水管;3、进水泵;4、布水器;5、布水器支架;6、出水管;7、外回流管;8、三相分离器;9、沼气收集管;10、沼气提纯反应箱;10-1、第一沼气输送管;10-2、第一乙胺醇输送管;11、沼气储存柜;11-1、第二沼气输送管;12、乙胺醇再生反应箱;12-1、第二乙胺醇输送管;13、沼气燃烧室;14、换热器;15、循环水箱;15-1、厌氧反应器保温系统进水管;15-2、厌氧反应器保温系统回水管;16、保温隔层;17、压力保护阀;18、排空阀。
具体实施方式
需要说明的是,当元件被称为“安装”于另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以两元件直接为一体;当一个元件被称为“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能两元件直接为一体。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如本文所使用,术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。
浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解,这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用,并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值,而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围,就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如,约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值,而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围,诸如“小于约4.5”,应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外,无论所描述的范围或特征的广度如何,都应当适用这种解释。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
图1是本发明的能量可回收型厌氧反应器的结构示意图,该厌氧反应器包括:
厌氧反应器主体1,装填有微生物载体填料,微生物载体为200目的粉末活性炭,投加量为20mg/L;厌氧反应器主体1内下部设置布水器4,布水器4为具孔的盘状螺旋圆管结构,其上孔分布为,与盘状平面呈向下45度角的圆管两侧设有5~25mm不等孔径的孔;布水器4由卡箍固定安装于厌氧反应器主体1底部;厌氧反应器主体1内上部设置三相分离器8,其中设有沼气收集管9;
沼气提纯系统;沼气提纯系统包括装有乙胺醇的沼气提纯反应箱10和乙胺醇再生反应箱12,沼气收集管9输送的沼气通入沼气提纯反应箱10进行提纯;沼气提纯反应箱10中的乙胺醇流入乙胺醇再生反应箱12进行再生并冷却后流回沼气提纯反应箱10;乙胺醇再生反应箱10设有排空阀18,用于释放乙胺醇溶液内吸收的CO2;沼气提纯系统还包括沼气储存柜11,用于储存提纯后的沼气备用,沼气储存柜11设有压力保护阀17;
反应器加热保温系统;反应器加热保温系统包括用于加热乙胺醇再生反应箱12的沼气燃烧室13、用于使再生的乙胺醇和循环水箱15中的水交换热量的换热器14,和包围在厌氧反应器主体1外周的保温隔层16,保温隔层16内装有通过换热器14加热的水。
厌氧反应器运行方法为:
含高浓度COD的废水通过原水进水管2经进水泵3打入布水器4中,废水由布水器4均匀地分布在厌氧反应器主体1底部,厌氧反应器主体1内含有20mg/L的200目粉末活性炭载体微生物载体,通过外回流管7的回流水流(回流比约50%)及布水器4提供反应器内的高剪切力,厌氧反应器主体1内微生物可快速地以载体为晶核生长形成高降解性能的厌氧颗粒污泥,废水中的污染物可被高性能厌氧颗粒污泥中的活性微生物快速降解净化,净化后的污水经出水管6排出,去除高COD的厌氧反应过程中,可产生主要由CO2(含量约20%~50%)与CH4(含量约40%~60%)组成的混合沼气,混合沼气通过三相分离器8中的沼气收集管9收集后,输送至沼气提纯反应箱10内,沼气提纯反应箱10中含有浓度为1~2mol/L的乙胺醇溶液,混合沼气中的CO2经乙胺醇溶液吸收后脱除率高达96%~99%,提纯后的沼气CH4含量在96%以上,提纯后的沼气经第一沼气输送管10-1输送至沼气储存柜11中备用,沼气储存柜11内含有压力保护阀17;沼气提纯反应箱10中吸收有CO2的乙胺醇流至乙胺醇再生反应箱12中;沼气储存柜11内高热值沼气经第二沼气输送管11-1输送至沼气燃烧室13内燃烧,加热乙胺醇再生反应箱12中的乙胺醇,加热温度控制在50~60℃的条件下乙胺醇溶液内吸收的CO2通过排空阀18释放,乙胺醇得到再生利用,温度在50~60℃的乙胺醇溶液通过第二乙胺醇输送管12-1至换热器14内,可将由循环水箱15流出的清水加热至35~40℃,冷却后的乙胺醇溶液再次回流至沼气提纯反应箱10内吸收净化CO2,加热后的清水流入厌氧反应器保温层16内为厌氧反应器主体1内微生物维持35℃左右的反应温度,热量释放后的清水经厌氧反应器保温系统回水管15-2回流至循环水箱15内再次使用。
实施例2
本实施例基本同实施例1,不同之处在于,本实施例中采用的微生物载体为铁基颗粒微生物载体材料,制备方法为:将赤铁矿(主要成分为Fe2O3)研磨至1000目左右,与1000目左右的活性炭材料以质量比1:1混合,投加入10%~15%的淀粉溶液中,形成混合溶液;在混合液中加入NaOH溶液将pH值调至7.5~8左右,将溶液加热至55~65℃范围,在该温度条件下,淀粉溶液在碱性环境生成还原性醛基,能够将Fe2O3还原成FeO;取出附载有淀粉的FeO粉末晾干,加入采购的万华化学1630B型高透水性聚氨酯树脂作为粘结剂,粘接剂投加量与载体材料的投加比例为1:10,通过造粒机制造粒径为1~2mm的铁基颗粒,最终通过低温烘干后形成铁基颗粒微生物载体材料,该铁基颗粒微生物载体材料的比表面积为700~800m2/m3。铁基颗粒微生物载体材料的投加量为20mg/L(废水体积)。
实施例3
采用本发明实施例1、实施例2的厌氧反应器和普通的UASB反应器(反应器设计参考《基于UASB+MBR乳制品废水处理系统的研制及运行效果》文献中传统UASB反应器)作为对比同时处理城市生活垃圾转运站产生的渗滤液,原水COD约为5500mg/L。厌氧反应器启动初期负荷均控制在1kgCOD/(m3·d)。
本发明实施例1的厌氧反应器在启动25天左右开始形成颗粒污泥,至第45天左右正式启动完成,COD去除负荷达6.35kgCOD/(m3·d);
本发明实施例2的厌氧反应器由于内部含有浓度为20mg/L的铁基颗粒微生物载体材料,通过外回流提高上升流速提供的大剪切力,在启动第13天左右开始形成厌氧颗粒污泥,至第32天正式启动完成,COD去除负荷达11.12kgCOD/(m3·d);
普通UASB反应器第30天左右COD去除负荷仅为3.51kgCOD/(m3·d),至第76天达到6.34kgCOD/(m3·d),正式启动完成。图3为运行监测数据。
对比例1
本实施例基本同实施例2,不同之处在于,将实施例2中的布水器4替换为传统环状UASB布水器,替换后该厌氧反应器在启动第18天左右才开始形成厌氧颗粒污泥,运行过程中由于传统布水器存在布水不均匀的问题,反应器内液面出现死泥浮泥现象,且由于传统补水器无法提供适宜的流态,与反应器内新型微生物填料配合使用效果较差,填料沉积在反应器底部,与进水接触时间短,处理效率低,至第65d左右才能正式启动完成,COD去除负荷为5.82kgCOD/(m3·d)。说明布水器对本发明厌氧反应器的启动存在一定影响。
以上内容是对本发明及其实施方式进行了示意性的描述,该描述没有限制性,实施例中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的实施方式并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的实施方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述厌氧反应器包括:
厌氧反应器主体,所述厌氧反应器主体内装填有微生物载体;所述厌氧反应器主体内下部设置布水器,所述布水器为具孔的盘状螺旋圆管结构;所述厌氧反应器主体内上部设置沼气收集管;
沼气提纯系统;所述沼气提纯系统包括装有乙胺醇的沼气提纯反应箱和乙胺醇再生反应箱,所述沼气收集管输送的沼气通入沼气提纯反应箱进行提纯;所述沼气提纯反应箱中的乙胺醇流入乙胺醇再生反应箱进行再生并冷却后流回所述沼气提纯反应箱;
反应器加热保温系统;所述反应器加热保温系统包括用于加热乙胺醇再生反应箱的沼气燃烧室、用于使再生的乙胺醇和循环水箱中的水交换热量的换热器,和包围在所述厌氧反应器主体外周的保温隔层,所述保温隔层内装有通过所述换热器加热的水;
方法包括以下步骤:
S1 含高浓度COD的废水经布水器均匀布在厌氧反应器主体底部,在微生物载体存在下进行厌氧反应产生沼气和CO2的混合沼气;
所述微生物载体为铁基颗粒微生物载体材料,制备方法为:将赤铁矿研磨至1000目,与1000目的活性炭材料以质量比1:1混合,投加入质量浓度为10%~15%的淀粉溶液中,形成混合溶液;在混合液中加入NaOH溶液将pH值调至7.5~8,将溶液加热至55~65℃范围,在该温度条件下,淀粉溶液在碱性环境生成还原性醛基,能够将Fe2O3还原成FeO;取出附载有淀粉的FeO粉末晾干,加入高透水性聚氨酯树脂作为粘结剂,所述高透水性聚氨酯树脂投加量与载体材料的投加比例控制在1:20~1:10,通过造粒机制造粒径为1~2mm的铁基颗粒,最终通过低温烘干后形成铁基颗粒微生物载体材料;
S2厌氧反应器主体中产生的混合沼气经气体收集管收集后,输送至沼气提纯反应箱;
S3 沼气提纯反应箱中置有乙胺醇溶液,混合沼气中的CO2经乙胺醇溶液吸收后得到提纯后的沼气;吸收CO2后的乙胺醇溶液流入乙胺醇再生反应箱;
S4 提纯后的沼气经沼气燃烧装置燃烧,加热乙胺醇再生反应箱,使乙胺醇释放CO2
S5 乙胺醇再生反应箱中再生后的乙胺醇与循环水箱中的水交换热量后,乙胺醇回流至沼气提纯反应箱;
S6 步骤S5经交换热量后的水流入包围在所述厌氧反应器主体外周的保温隔层,加热厌氧反应器主体。
2. 根据权利要求1所述能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述步骤S3中沼气提纯反应箱中的乙胺醇溶液浓度为1~2 mol/L。
3.根据权利要求1所述能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述步骤S1中述微生物载体选自150~300目的粉末活性炭或φ25mm的PP材质K3MBBR填料中的一种或几种。
4. 根据权利要求1 所述能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述铁基颗粒微生物载体材料的比表面积为700~800m2/m3
5. 根据权利要求1 所述能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述铁基颗粒微生物载体材料的投加量为15~30mg/L。
6.根据权利要求1所述能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述步骤S4中加热乙胺醇加热再生箱,使乙胺醇的温度为50~60℃;所述步骤S5经交换热量后的水温度为35~40℃。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述布水器的盘状螺旋圆管的孔分布为,与盘状平面呈向下45度角的圆管两侧设有5~25mm不等孔径的孔。
8.根据权利要求7所述能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述厌氧反应器内进水流速为1.5m/h~3.5m/h。
9.根据权利要求1所述能量可回收型厌氧反应器的运行方法,其特征在于,所述厌氧反应器主体上部沼气收集管设置于三相分离器中;
所述沼气提纯系统还包括沼气储存柜,用于储存提纯后的沼气备用,所述沼气储存柜设有压力保护阀;
所述乙胺醇再生反应箱设有排空阀,用于释放乙胺醇溶液内吸收的CO2
CN202210974344.7A 2022-08-15 2022-08-15 一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法 Active CN115286099B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210974344.7A CN115286099B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210974344.7A CN115286099B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115286099A CN115286099A (zh) 2022-11-04
CN115286099B true CN115286099B (zh) 2023-11-03

Family

ID=83830401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210974344.7A Active CN115286099B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115286099B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1634946A1 (de) * 2004-09-13 2006-03-15 RÜTGERS CarboTech Engineering GmbH Umweltschonendes Verfahren zur Gewinnung von Bioerdgas
RU2460575C1 (ru) * 2011-03-18 2012-09-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Экология мегаполиса" Способ разделения биогаза и очистки его составляющих
CN103608127A (zh) * 2010-07-16 2014-02-26 萨维工程有限公司 粉碎机分选器
FR3016535A1 (fr) * 2014-01-21 2015-07-24 Arol Energy Procede integre thermiquement d'elimination du dioxyde de carbone dans du biogaz
CN106964563A (zh) * 2017-04-28 2017-07-21 福州大学 一种塑料瓶分拣方法
CN106984556A (zh) * 2017-04-28 2017-07-28 福州大学 一种塑料瓶智能分拣系统及其工作方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1634946A1 (de) * 2004-09-13 2006-03-15 RÜTGERS CarboTech Engineering GmbH Umweltschonendes Verfahren zur Gewinnung von Bioerdgas
CN103608127A (zh) * 2010-07-16 2014-02-26 萨维工程有限公司 粉碎机分选器
RU2460575C1 (ru) * 2011-03-18 2012-09-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Экология мегаполиса" Способ разделения биогаза и очистки его составляющих
FR3016535A1 (fr) * 2014-01-21 2015-07-24 Arol Energy Procede integre thermiquement d'elimination du dioxyde de carbone dans du biogaz
CN106964563A (zh) * 2017-04-28 2017-07-21 福州大学 一种塑料瓶分拣方法
CN106984556A (zh) * 2017-04-28 2017-07-28 福州大学 一种塑料瓶智能分拣系统及其工作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115286099A (zh) 2022-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102225870B (zh) 凹凸棒石粘土多孔陶粒及其制备方法和用途
CN102674544A (zh) 一种顶部带滤层的处理化工废水的ubf厌氧反应器
CN102432103A (zh) 一体化焦化废水/剩余污泥同步处理方法及其处理装置
CN105858902B (zh) 植物复合生物阴极湿地型生物燃料电池及净水产电方法
CN101767877B (zh) 一种垃圾渗滤液膜分离浓缩液的微好氧回灌处理方法
CN101665304B (zh) 太阳能厌氧颗粒污泥循环式反应器
CN103588363B (zh) 缫丝废水深度处理方法及装置
CN115521030A (zh) 一种利用过氧化氢氧化法的环氧丙烷污水处理工艺
CN103723891A (zh) 一种高浓度有机废水处理方法及处理系统
CN115286099B (zh) 一种能量可回收型厌氧反应器的运行方法
Saravanane et al. Anaerobic treatment and biogas recovery for sago wastewater management using a fluidized bed reactor
CN106145510A (zh) 一种采用给水厂脱水污泥强化膜生物反应器除磷效果的方法
CN103332833A (zh) 厌氧颗粒污泥膨胀床-重力流式膜过滤的污废水处理系统及利用该系统处理污水的方法
JP5696372B2 (ja) 汚水処理システム
CN103951050B (zh) 一种基于网状载体的反硝化细菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用
CN217676996U (zh) 一种能量可回收型厌氧反应器
CN104609550B (zh) 一种固定化污泥颗粒去除废水中氨氮的方法
CN203530087U (zh) 一种利用空气源热泵进行污水处理的系统
CN206368159U (zh) 一种沼液的高效反应和净化处理装置
CN203728683U (zh) 一种高浓度有机废水处理系统
CN201501814U (zh) 太阳能厌氧颗粒污泥循环式反应器
CN108314268A (zh) 包埋压滤污泥的载体与流化床相结合处理垃圾渗滤液的方法及系统
CN113428973A (zh) 用污泥炭作为生物膜载体和助滤剂的携带床进行污水处理的方法
CN100348515C (zh) 城市污水综合处理装置
CN203582651U (zh) 缫丝废水深度处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant