CN202226717U - 零价铁-厌氧生物联合处理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种零价铁 - 厌氧生物联合处理装置,包括厌氧反应器( 1 ),所述厌氧反应器( 1 )下端设置进水口( 11 ),所述厌氧反应器( 1 )上端设置出水口( 12 ),其特征在于所述厌氧反应器( 1 )的进水口( 11 )通过进水管路( 13 )连通污染废水,所述进水管路( 13 )上设置进水泵( 2 );所述厌氧反应器( 1 )上端还设置供加料零价铁的加药管( 3 )。通过投加零价铁有效促进染料厌氧脱色效率和运行稳定性;由于各种铁屑废料经过简单加工和前处理即可应用,且零价铁投加量较少,因此只需增加少量的运行成本即可取得显著的提高效果。

Description

零价铁-厌氧生物联合处理装置
技术领域
本发明属于印染污染水处理技术领域,具体涉及一种零价铁-厌氧生物联合处理装置及联合水处理方法。
背景技术
纺织印染行业是我国的重污染行业之一。印染废水具有浓度和色度高、难降解、水质变化大等特点。厌氧-好氧两级生物处理法是目前最常用的一种处理方法,具有运行成本低、操作简单并且能实现染料彻底降解等优点。然而,当染料浓度较高或水质水量波动较大时,微生物的降解活性往往会受到抑制。尤其是近年来随着新型染料的开发以及化学纤维织物技术的发展,各类难降解有机物大量进入印染废水,使其处理难度进一步增大。因此,采用单纯的生物处理方法很难取得令人满意的效果。
已有大量研究表明,生物与物化方法的合理联合应用能在一定程度上减轻这些不利因素影响,实现两类方法的优势互补,从而有效促进难降解有机废水的处理。就印染废水而言,零价铁化学还原与好氧生物降解的两级组合处理工艺已有大量研究并显示了很好的处理效果。由于零价铁本身是一种化学性质活泼的还原性物质,能直接通过化学反应破坏偶氮键还原染料分子,因此,零价铁还原可以替代厌氧生物处理段实现染料脱色,从而避免高浓度染料对厌氧微生物的抑制作用。但是,该工艺存在一个最大的问题是铁的投加量较大,并且产生大量的铁泥需要后续处理,从而增加了投资和运行成本。由于目前厌氧段仍然是染料降解的限制性步骤并且厌氧生物脱色仍具有不可比拟的优势,因此今后印染废水处理技术的发展趋势将不是彻底去除或取代掉厌氧生物处理步骤,而在于如何来有效提高这一生物过程的处理和转化效率。
目前在染料废水厌氧生物降解过程的强化技术方面已有一些研究。例如超声技术和电化学方法的应用都能在一定程度上促进染料生物降解过程,然而这些方法当前仍存在能耗较高并且需要特殊反应器装置的缺点。目前,仍缺乏经济高效的染料废水处理技术。
发明内容
本发明目的在于提供一种零价铁-厌氧生物联合处理装置,解决了现有技术中染料废水厌氧生物降解难以取得较好的效果等问题。
为了解决现有技术中的这些问题,本发明提供的技术方案是:
一种零价铁-厌氧生物联合处理装置,包括厌氧反应器,所述厌氧反应器下端设置进水口,所述厌氧反应器上端设置出水口,其特征在于所述厌氧反应器的进水口通过进水管路连通污染废水,所述进水管路上设置进水泵;所述厌氧反应器上端还设置供加料零价铁的加药管。
优选的,所述厌氧反应器的出水口还设置循环管路连入进水口;所述循环管路上设置回流泵。
优选的,所述厌氧反应器外侧设置若干个不同高度的取样口。
优选的,所述厌氧反应器为EGSB反应器。
本发明的另一目的在于提供一种零价铁-厌氧生物联合进行水处理的方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:
(1)构建零价铁-厌氧生物联合处理装置后,启动零价铁-厌氧生物联合处理装置,从厌氧反应器进水口通入污染废水;
(2)在厌氧反应器的加药管加入零价铁到反应器中;
(3)通过膨胀颗粒污泥床(EGSB)方式运行或通过机械或水力搅拌的方式使零价铁与颗粒污泥充分混合并吸附到颗粒污泥上后再进行厌氧生物水处理的步骤。
优选的,所述步骤(1)中在启动零价铁-厌氧生物联合处理装置前,先使用稀HCl浸渍零价铁去除零价铁的表面氧化物。
优选的,所述步骤(2)中控制零价铁的粒径范围在100-500μm内。
优选的,所述步骤(3)中通过膨胀颗粒污泥床(EGSB)方式运行时控制回流比在200-300%。
本发明针对当前印染废水生物处理技术中存在的问题,本发明提供了一种新的联合工艺方法来强化染料的厌氧生物降解过程,从而提高染料脱色效率和工艺稳定性,实现印染废水的经济高效处理。
本发明可以用于处理印染废水,本方买哪个利用零价铁来强化染料的厌氧生物降解过程,从而实现印染废水的经济高效处理,属于废水生物处理技术领域。具体的,本发明通过零价铁与厌氧微生物的协同作用,促进染料脱色并提高工艺运行稳定性。本发明的零价铁即为铁粉。
本发明在投加铁粉前,用0.1mol/L的稀HCl浸泡铁粉2h,以去除表面的氧化铁锈,然后用清水清洗。将清洗后铁粉在60真空干燥箱中烘2h,然后放入用氮气保护的干燥器内备用;投加时,通过反应器顶部的开口将零价铁将一定量的零价铁粉迅速加入反应器中;反应器启动初期采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)方式运行(即通过部分回流反应器出水,回流比200%~300%)或通过机械或水力搅拌的方式,提高反应器内流体的混合程度,使零价铁与颗粒污泥充分混合并吸附到颗粒污泥上。
针对印染废水的性质(COD、pH)和反应器运行状态,灵活控制零价铁的粒径、投加量和投加频率。一般粒径范围在100-500μm为宜。初期需要投加量较大(每g污泥需投加约0.4g零价铁),待零价铁吸附到厌氧颗粒污泥中形成较稳定的零价铁-厌氧颗粒混合体后,即可降低投加量和投加频率。
相比于传统厌氧生物处理工艺,本发明进行联合水处理的工艺具有以下几方面的优势:第一、零价铁能作为电子供体或提供电子供体参与染料的厌氧还原过程,提高降解效率;第二、零价铁反应过程中产生的OH-能起到pH缓冲作用,有效避免厌氧反应器内部出现酸化对厌氧微生物造成抑制;第三、零价铁反应产生的Fe2+具有酶促作用,生成的Fe2+/Fe3+还可以作为电子媒介,有效促进细菌对染料的还原;第四、Fe3+的絮凝作用能改善厌氧污泥的絮凝性能,减少污泥流失,从而提高反应器内生物量;第五、厌氧出水中Fe3+被空气氧化为Fe(OH)3,还能与染料分子发生混凝沉淀,进一步净化废水。
相对于现有技术中的方案,本发明的优点是:
本发明提出的零价铁-厌氧生物联合处理方法具有简单、经济、高效等优点。零价铁的投加能有效促进染料厌氧脱色效率和运行稳定性;并且由于各种铁屑废料经过简单加工和前处理即可应用,且零价铁投加量较少,因此只需增加少量的运行成本即可取得显著的提高效果。另外,该操作简单方便,可直接应用于现有的各种染料废水生物处理装置。因此,本方法在实际印染废水处理方面有很好的应用前景。不仅如此,本发明还可以拓展应用于其他难降解废水的生物处理工艺,对于各种有毒难降解废水的经济高效处理也具有很好的参考价值。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明实施例中零价铁-厌氧生物联合处理装置的结构示意图。
其中:1为厌氧反应器(EGSB反应器主反应筒);2为进水泵;3为加药管;4为回流泵;5为反应器取样口;6为零价铁粉末;7为厌氧颗粒污泥;11为反应器进水口;12为反应器出水口;13为进水管路;14为循环管路。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解,这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整,未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例
如图1所示,该零价铁-厌氧生物联合处理装置,包括厌氧反应器1,所述厌氧反应器1下端设置进水口11,所述厌氧反应器1上端设置出水口12,所述厌氧反应器1的进水口11通过进水管路13连通污染废水,所述进水管路13上设置进水泵2;所述厌氧反应器1上端还设置供加料零价铁的加药管3。所述厌氧反应器1的出水口12还设置循环管路14连入进水口11;所述循环管路14上设置回流泵4。所述厌氧反应器1外侧设置若干个不同高度的取样口5。所述厌氧反应器1为EGSB反应器。采用EGSB反应器培养并运行厌氧颗粒污泥,并直接往反应器中投加零价铁粉末。厌氧反应器主体部分为有机玻璃筒状结构,筒体总高度90cm,主反应筒内径为20cm,反应区有效容积为12.0L。
进行水处理时,需要先构建如图1所示的零价铁-厌氧生物联合处理装置后,启动零价铁-厌氧生物联合处理装置,从厌氧反应器进水口通入污染废水;在厌氧反应器的加药管3加入零价铁到反应器中;通过膨胀颗粒污泥床(EGSB)方式运行或通过机械或水力搅拌的方式使零价铁6与颗粒污泥7充分混合并吸附到颗粒污泥上后再进行厌氧生物水处理的步骤。
在启动零价铁-厌氧生物联合处理装置前,先使用稀HCl浸渍零价铁去除零价铁的表面氧化物,并控制零价铁的粒径范围在100-500μm内。方法中通过膨胀颗粒污泥床(EGSB)方式运行时控制回流比在200-300%。
反应器启动过程中,进水通过进水泵2从反应器底部进水口11进入主反应筒内;在厌氧反应器1内进行充分反应处理后进入反应器顶部,经泥水分离后通过出水口12,一部分出水直接排出,另一部分出水通过回流泵4从反应器底部进水口11回流重新进入主反应筒内继续处理(厌氧反应器1的初始回流比控制在200-300%)。零价铁6从反应器顶部的加药管3直接加入,进入主反应筒后在上升流体的搅动下与厌氧颗粒污泥7充分混合并吸附在颗粒污泥7上。待厌氧颗粒污泥已吸附较多的零价铁后(连续运行约1d),关闭回流泵4,停止回流,反应器循环处理完成。此后的水处理可以采用UASB方式运行,即完全依靠进水水流和厌氧产气的上升运动来实现反应器内部流体搅拌和混合。运行过程中从取样口5取样进行污泥表征和水质分析。
反应器稳定状态下运行条件为:污泥浓度(MLSS)≈10g/L,pH=6.5~7.5,HRT=20h,温度=30℃。进水采用葡萄糖和甲基橙为碳源配制人工废水,进水COD浓度为5g/L,甲基橙浓度500mg/L。在系统达到稳定运行后,往一个反应器中加入取经预处理的零价铁粉40g,继续连续运行5d。在此期间内,反应器内平均COD去除率达到95%,比未加零价铁的反应器的COD去除率提高了5%,甲基橙脱色率接近100%,气相中甲烷含量也比未加零价铁的反应器提高约3%,表明零价铁的投加有利于提高反应器内厌氧微生物的反应活性,从而强化处理效果。但具体零价铁的最佳投加量和最佳运行条件尚需要进一步优化,以进一步提高处理效果。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种零价铁-厌氧生物联合处理装置,包括厌氧反应器(1),所述厌氧反应器(1)下端设置进水口(11),所述厌氧反应器(1)上端设置出水口(12),其特征在于所述厌氧反应器(1)的进水口(11)通过进水管路(13)连通污染废水,所述进水管路(13)上设置进水泵(2);所述厌氧反应器(1)上端还设置供加料零价铁的加药管(3)。
2.根据权利要求1所述的零价铁-厌氧生物联合处理装置,其特征在于所述厌氧反应器(1)的出水口(12)还设置循环管路(14)连入进水口(11);所述循环管路(14)上设置回流泵(4)。
3.根据权利要求1所述的零价铁-厌氧生物联合处理装置,其特征在于所述厌氧反应器(1)外侧设置若干个不同高度的取样口(5)。
4.根据权利要求1所述的零价铁-厌氧生物联合处理装置,其特征在于所述厌氧反应器(1)为EGSB反应器。
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