CN201809252U - 高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物处理池 - Google Patents

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施军营
乔如林
王飞
邵田羽
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Abstract

本实用新型提供了一种新型高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物处理池，其中用于内循环的厌氧反应器和膜生物反应器可调控产酸相和产甲烷相反应器的运行控制参数，使产酸相和产甲烷成为两个独立的处理单元。该处理池适用于高浓度有机废水的处理，且厌氧菌经过驯化对毒性物质有更大的耐受力，有机负荷率高，容积负荷大，厌氧处理一般不需耗能，同时可以产生大量的能源，产生剩余污泥量少，且污泥沉淀性能与脱水性能好，经济高效，占地面积小，成本低，是废水处理和能源的回收与利用相结合的处理技术，是处理高浓度有机废水有效手段。

Description

高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物处理池
技术领域
本实用新型涉及一种高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物有机结合的综合处理设备及系统，特别涉及一种适用于高浓度难降解有机废水处理技术领域的处理池。
背景技术
现阶段，在高浓度难降解有机废水、污水处理技术领域中，由于高浓度难降解有机废水具有污染物浓度高、成分复杂、毒性大、盐份高等特性，废水可生化性差难被微生物分解作用，因此采用常规的废水处理方法难以净化或无法满足这类废水净化处理的技术和经济要求。
伴随着现代环保型污水处理技术的不断发展，高浓度有机废水的治理是现阶段国内外环境保护技术领域亟待解决的一个难题，如何有效、经济地解决高浓度难降解有机废水，已经成为当今环境工程领域最迫切、最需要解决的问题。
目前，处理这类废水的主要方法有生化法、氧化法、溶剂萃取法、吸附法、焚烧法、膜分离技术等，但从实际运行情况来看，只有生化法工艺成熟，设备简单，处理能力大，运行成本低，不造成二次污染，也是目前这类废水处理中应用最广的方法。而生化法又分为好氧法和厌氧法，厌氧生物处理工艺与好氧生物处理工艺相比具有以下几点：
(1)更适用于高浓度有机废水的处理，且厌氧菌经过驯化对毒性物质有更大的耐受力；
(2)有机负荷率高，容积负荷可达10～60kg COD/m3.d；
(3)厌氧处理一般不需耗能，同时可以产生大量的能源。
(4)产生剩余污泥量少，且污泥沉淀性能与脱水性能好；
(5)经济高效，占地面积小，成本低。
同时，随着错流式膜技术的进一步开发，特别是膜材料和膜产品不断发展，以及近年来膜价格的大幅度下降，使膜生物反应器(MBR)工艺在废水处理的应用得到迅速发展。
综上所述，厌氧生物处理技术和膜技术均是一种低成本的、是废水处理和能源的回收与利用相结合的处理技术，是处理高浓度有机废水有效手段。随着科学技术发展和分离鉴定技术水平的提高，原来限制该技术发展的瓶颈已被打破、将两项技术油剂结合的技术的优越性更加突现出来。特别是伴着UASB、EGSB、SMPA、ABR、ASBR、LARAN等新技术、新工艺的出现，使厌氧污水处理技术重新受到人们的关注，特别是随着能源危机，水质污染日趋复杂，节能、高效的厌氧处理技术又成为人们的新一轮的研究热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效降解高浓度难降解有机废水污染物的处理池，两相厌与膜生物有机结合的处理池在高浓度难降解有机废水处理工程中取得了广泛应用和较好的效果。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物处理池，包括：存储待处理有机废水的调节水箱、进料泵、水解酸化反应器、用于内循环的厌氧反应器、酸化反应器、产酸反应器、生化反应器、膜生物反应器、进料管、调节器以及用于最后将甲烷分离而排出的三相分离器，器特征在于：用于内循环的厌氧反应器和膜生物反应器用于调控产酸相和产甲烷相反应器的运行控制参数，使产酸相和产甲烷成为两个独立的处理单元。
一种优选技术方案，其特征在于：所述膜生物反应器在废水处理时，将生化反应器内的活性污泥和大分子有机物质截留住，实现水力停留时间和污泥停留时间的分别控制。
一种优选技术方案，其特征在于：所述用于内循环的厌氧反应器将产酸菌和产甲烷菌分别置于两个反应器内。
一种优选技术方案，其特征在于：所述产酸反应器对污水进行预处理，解除或降低水中的有毒物质硫酸根和重金属离子。
一种优选技术方案，其特征在于：所述膜生物反应器中的生物反应场所发生在细胞外，微生物通过释放胞外自由酶，或连接细胞外壁上的固定酶来完成生物催化氧化反应。
一种优选技术方案，其特征在于：所述水解酸化反应器的温度为20～35℃，pH为6.0～7.0。
一种优选技术方案，其特征在于：所述用于内循环的厌氧反应器中的温度为20～35℃，pH为6.5～7.5。
本发明的高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物处理池通过如下流程来实现处理难降解高浓度有机废水的。
将待处理的有机废水加入调节水箱中，通过进料泵打入水解酸化反应器中，连续搅拌8小时；
将所述步骤(1)处理后的废水加入内循环厌氧反应器中，进料流速为8～10mL/h，调节所述内循环厌氧反应器中挥发性脂肪酸与碱度的比值为0.3～0.4，连续搅拌12小时。其中，反应器中的产甲烷菌作用，废水中的有机物大部分降解转化为甲烷。产生的甲烷从下而上的流动，同时甲烷气体的气提作用进一步带动了反应器内循环作用，使废水与污泥更加充分接触，废水的有机物作用更加充分，保证了出水水质，最后甲烷通过三相分离器分离而排出。
将所述步骤(2)处理后的废水加入膜处理系统中进行处理，其中膜孔径为0.2μm，膜通量为80L/(m3·d)，错流速度为3.5m/s，循环流量为20∶1，操作压力为0.1MPa；
将所述步骤(3)处理后的纯化水质取走，将浓缩后的废液循环至所述步骤(1)中的调节水箱中。通过膜的过滤作用，对废水中的SS、有机物、病毒和病原菌进行了高效的截留作用，极大地提高了出水水质。同时经膜过滤后的浓缩液回流到酸化反应器内，通过回流，保证了酸化反应器内的污泥浓度，而浓缩液中未被降解的有机物再次通过新一轮的生物反应与降解，使废水的有机物去除的更加彻底。
优选的是，所述步骤(1)中的水解酸化反应器的温度为20～35℃，pH为6.0～7.0。
优选的是，所述步骤(2)中的内循环厌氧反应器中的温度为20～35℃，pH为6.5～7.5。
本发明的原理如下所述：
MBR(Membrane BioReactor)膜生物反应器在应用于废水处理时，使得生化反应器内的活性污泥和大分子有机物质被截留住，实现了水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)的分别控制，使难降解的物质在反应器中不断反应、降解。同时由于膜截留了反应器中的微生物，反应器中的活性污泥浓度大大增加，使降解废水的生化反应进行得更迅速更彻底。
两相厌氧生物处理工艺，它的本质特征是实现了生物相的分离，即通过调控产酸相和产甲烷相反应器的运行控制参数，使产酸相和产甲烷相成为两个独立的处理单元，各自形成产酸发酵微生物和产甲烷发酵微生物的最佳生态条件，实现完整的厌氧发酵过程，从而大幅度提高废水处理能力和反应器的运行稳定性。两相厌氧消化的特点：
两相厌氧消化工艺将产酸菌和产甲烷菌分别置于两个反应器内，并为它们提供了最佳的生长和代谢条件，使它们能够发挥各自最大的活性，较单相厌氧消化工艺的处理能力和效率大大提高。
反应器的分工明确，产酸反应器对污水进行预处理，不仅为产甲烷反应器提供了更适宜的基质，还能够解除或降低水中的有毒物质如硫酸根、重金属离子的毒性，改变难降解有机物的结构，减少对产甲烷菌的毒害作用和影响，增强了系统运行的稳定性。
产酸相的有机负荷率高，缓冲能力较强，因而冲击负荷造成的酸积累不会对产酸相有明显的影响，也不会对后续的产甲烷相造成危害，提高了系统的抗冲击能力。
水解酸化-厌氧工艺是基于两相厌氧理论的技术方法，针对处理废水的特点。在水解酸化阶段，主要起作用的是水解性发酵细菌和产酸发酵细菌等，水解过程最典型的特征是生物反应场所发生在细胞外，微生物通过释放胞外自由酶，或连接细胞外壁上的固定酶来完成生物催化氧化反应，在这一过程中，水解性发酵细菌将有机聚合物(如多糖类、脂肪、蛋白质等)水解成有机单体(如单糖、脂肪酸、氨基酸等)；酸化则是一个典型的发酵过程，这一阶段的基本特征是微生物的代谢产物主要为各种有机酸。水解酸化是一个相互关联和统一的一个过程，很难截然分开。当废水中同时存在不溶性和溶解性有机物时，水解和酸化更是不可分割地同时进行。水解酸化过程可改变废水的可生化性和去除部分COD物质的功能。本工艺的选择，是通过水解酸化作用，更加有效地消除了各种毒性抑制物质的影响，有效保证了后续厌氧工艺的安全，为厌氧反应器提供了很好的生化反应条件。
综上所述MBR与两相厌氧工艺特点，结合废水的特性，故本工艺采用MBR与两相厌氧工艺相结合，组成两相厌氧膜生物反应器(AMBR-Anecrobic Membrane BioReactor)工艺，通过水解酸化作用，有效地消除了各种毒性抑制物质的影响，改变了难降解有机物的结构，减少对产甲烷菌的毒害作用和影响，改善了废水的可生化性并去除部分COD物质，为产甲烷反应器提供了更适宜的基质，增强了系统运行的稳定性，提高了CODcr的去除率。并通过膜的截留作用大大增加了反应器中的活性污泥浓度，强化酸化阶段的酸化效率，使降解废水的生化反应进行得更迅速更彻底，保证了出水水质的稳定。
本发明所述的处理难降解高浓度有机废水的方法高效、经济地处理了高浓度难降解有机废水。它利用两相厌氧消化特点与膜技术的高效分离作用的有机结合，以较低的运行费用达到了难降解高浓度废水的有效处理。
附图说明
图1为本发明中高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物处理池处理难降解高浓度有机废水的流程示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1：将粪便废水加入调节水箱中，通过进料泵打入100L水解酸化反应器中，在温度为30℃、pH为7.0的条件下连续搅拌8小时。然后加入100L的内循环厌氧反应器中，进料流速为9mL/h，调节所述内循环厌氧反应器中挥发性脂肪酸与碱度的比值为0.3～0.4，在温度为30℃、pH为7.0的条件下连续搅拌12小时。随后，将处理液加入膜处理系统中进行处理，其中膜孔径为0.2μm，膜通量为80L/(m3·d)，错流速度为3.5m/s，循环流量为20∶1，操作压力为0.1MPa，流出纯化水质，其它浓缩液循环回到调节水箱中。该方法对COD平均去除率为97.5％。水解酸化反应器与内循环厌氧反应器的容积负荷分别达到了21.5kgCOD/m3·d和17.5kg COD/m3·d。
实施例2：将生活垃圾填埋场的垃圾渗虑液加入调节水箱中，通过进料泵打入100L水解酸化反应器中，在温度为30℃、pH为7.0的条件下连续搅拌8小时。然后加入100L的内循环厌氧反应器中，进料流速为9mL/h，调节所述内循环厌氧反应器中挥发性脂肪酸与碱度的比值为0.3～0.4，在温度为30℃、pH为7.0的条件下连续搅拌12小时。随后，将处理液加入膜处理系统中进行处理，其中膜孔径为0.2μm，膜通量为80L/(m3·d)，错流速度为3.5m/s，循环流量为20∶1，操作压力为0.1MPa，流出纯化水质，其它浓缩液循环回到调节水箱中。该方法对COD平均去除率为92.5％。水解酸化反应器与内循环厌氧反应器的容积负荷分别达到了15.5kg COD/m3·d和11.5kg COD/m3·d。

Claims (1)

1.一种高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物处理池，包括：存储待处理有机废水的调节水箱、进料泵、水解酸化反应器、用于内循环的厌氧反应器、酸化反应器、产酸反应器、生化反应器、膜生物反应器、进料管、调节器以及用于最后将甲烷分离而排出的三相分离器，器特征在于：用于内循环的厌氧反应器和膜生物反应器用于调控产酸相和产甲烷相反应器的运行控制参数，使产酸相和产甲烷成为两个独立的处理单元。 
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