專利名稱：兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機廢水的處理方法。
背景技術(shù)：
在高濃度有機廢水處理的現(xiàn)有技術(shù)中，大多采用生物處理法中的厭氧工 藝。其作用原理可大致分為三個階段第一階段廢水中復(fù)雜的有機物在厭 氧菌胞外酶的作用下，首先被分解為簡單的有機物，如較為簡單的糖類、 氨基酸、脂肪酸和甘油等。繼而這些中間產(chǎn)物又在產(chǎn)酸菌的作用下經(jīng)過厭 氧發(fā)酵和氧化轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類。第二階段在產(chǎn)氫 產(chǎn)乙酸菌的作用下，把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為 乙酸和H2/C02。第三階段產(chǎn)甲烷菌將第一、第二階段所產(chǎn)生的乙酸、
H2/C02，以及甲醇、甲酸、甲基胺等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲垸，從而使廢水中的有 機污染物得以去除。隨著厭氧理論的不斷發(fā)展和研究內(nèi)容的不斷深入，應(yīng) 用于污水處理的厭氧處理工藝也不斷創(chuàng)新，從以普通厭氧池和厭氧接觸工 藝為代表的第一代厭氧反應(yīng)器，到以厭氧濾池(AF)、上流式厭氧污泥床 (UASB)為代表的第二代厭氧反應(yīng)器；再到以厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)、 厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(IC)為代表的第三代高效厭氧反應(yīng)器，厭氧技術(shù)的處理 效果不斷提高、運行穩(wěn)定性增加、系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力增強、適用范圍也 不斷擴大，尤其是在高濃度有機廢水處理領(lǐng)域的優(yōu)勢越來越明顯。但與此 同時，現(xiàn)有的厭氧工藝存在著的一些弊端，也逐漸暴露出來，如在采用單 相厭氧反應(yīng)器時，產(chǎn)甲垸菌反應(yīng)和產(chǎn)酸菌在同一個反應(yīng)器內(nèi)完成厭氧消化 全過程，由于二者的特性差異較大且對環(huán)境條件的要求不同，無法處于最 佳的生理生態(tài)環(huán)境條件下，因此影響了處理效果。在采用單級厭氧反應(yīng)器 時，當(dāng)處理水質(zhì)變化較為劇烈、原水中有毒有害類物質(zhì)濃度偏高的高濃度 有機廢水時，反應(yīng)器易出現(xiàn)處理效果不穩(wěn)定，以及有毒有害類物質(zhì)積累致 使厭氧微生物受抑制，進而降低反應(yīng)器效能甚至導(dǎo)致系統(tǒng)運行異常的風(fēng) 險。隨著我國經(jīng)濟實力的不斷提高和工業(yè)企業(yè)的迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水的排
放量日益增加，污染物的濃度、復(fù)雜程度及有毒有害物質(zhì)含量也呈遞增趨 勢，使受納水體受到了嚴(yán)重的污染，現(xiàn)有單級厭氧反應(yīng)器的處理效果不易 達到高濃度有機廢水的處理標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有單級或單相厭氧反應(yīng)器的處理效果不易達 到高濃度有機廢水處理標(biāo)準(zhǔn)的問題，提供一種兩級兩相厭氧工藝處理高濃度 有機廢水的方法。本發(fā)明的方法是通過以下步驟實現(xiàn)的 一、高濃度有機廢 水首先進入水解酸化反應(yīng)器，水解酸化反應(yīng)器呈圓柱形，由底部進水、頂部
出水，水力停留時間控制在1.5 3h，PH值控制在5.0 6.5，水溫控制在25 35t:， 容積負(fù)荷控制在1.5 3.6kgCOD/(m3'd)，水解酸化反應(yīng)器內(nèi)在總高度四分之一 和二分之一處分別安裝一臺攪拌裝置，兩臺攪拌裝置正交設(shè)置，兩臺攪拌裝 置交替運行，單臺攪拌裝置運行2h后，閑置2h，而后再繼續(xù)運行2h，如此 反復(fù)；二、水解酸化反應(yīng)器的出水在提升水泵的作用下進入投配罐中， 一級 厭氧反應(yīng)器中具有大量緩沖溶液的回流液，在投配罐中與水解酸化反應(yīng)器的 出水相混合，并通過蒸汽投加管道和投酸/堿管道投加蒸汽和酸、堿藥劑的方 式使其出水滿足一級厭氧反應(yīng)器對于進水溫度和PH值的要求；三、投配罐出 水在一級提升水泵的作用下，進入一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器， 一級外循 環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器呈圓柱形，高徑比為2 3.5, —級外循環(huán)(EC)厭氧反 應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)水溫嚴(yán)格控制在33.5±rC， PH值控制在7.2±0.2，其回流比控 制在600%~900%;表面上升流速控制在8 12m/h，容積負(fù)荷控制在 20~30kgCOD/m3，d，進水由反應(yīng)器底部的旋流配水裝置均勻配水后，進入一級 厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)；四、 一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器的出水在二級提 升水泵的作用下，進入二級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器，二級外循環(huán)(EC)厭 氧反應(yīng)器呈圓柱形，高徑比為2 3.5， 二級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng) 區(qū)水溫控制在29~34°C ， PH值控制在6.8 7.4，其回流比控制在300%~500%， 表面上升流速控制在5 7m/h，容積負(fù)荷控制在4~8kgCOD/m3'd，進水由底部 的旋流配水裝置均勻配水后，進入二級厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)。本發(fā)明方法 實施過程中采用自動化控制技術(shù)減少工人的勞動強度。經(jīng)試驗，采用兩級兩 相厭氧工藝處理高濃度有機廢水，COD去除率可達85 95°/。，反應(yīng)器內(nèi)的容
積負(fù)荷可以達到20~30kgCOD/(m3.d);另外，與傳統(tǒng)厭氧工藝(UASB)相比， 采用本發(fā)明的污水處理方法可減少剩余污泥產(chǎn)量40~70%;減少占地面積 1/2~4/5;節(jié)省基建投資15 45%;節(jié)約運行費用20~30%;工藝的適用范圍更 加廣泛。綜上，本發(fā)明提高了抵抗沖擊負(fù)荷和有毒有害物質(zhì)侵襲的能力，運 行更加穩(wěn)定，可廣泛適用于啤酒、屠宰、造紙、滌綸、印染、煤化工等行業(yè) 的高濃度有機廢水的處理工程，利于推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法流程示意 圖。圖中的附圖標(biāo)記l-出水堰，2-二級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器，3-—級外循環(huán) (EC)厭氧反應(yīng)器，4-水解酸化反應(yīng)器，5-小間距三相分離裝置，6-旋流配水裝 置，7-蒸汽投加管道接口， 8-投酸/堿管道接口， 9-污水進水管道接口， 10-出 水管道，11-二級提升水泵，12-—級提升水泵，13-投配罐，14-提升水泵，15-一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器回流管線。
具體實施例方式
具體實施方式
一(參見圖1)本實施方式是通過以下步驟實現(xiàn)的一、 高濃度有機廢水首先進入水解酸化反應(yīng)器，水解酸化反應(yīng)器外觀呈圓柱形， 底部進水，頂部出水，水力停留時間控制在L5 3h， PH值控制在5.0 6.5，水 溫控制在25~35°C，容積負(fù)荷控制在1.5 3.6kgCOD/(m3'd)，以保證水解酸化 反應(yīng)的充分進行。水解酸化反應(yīng)器內(nèi)在總高度四分之一和二分之一處分別安 裝一臺攪拌裝置，兩臺攪拌裝置正交設(shè)置，兩臺攪拌裝置交替運行，單臺攪 拌裝置運行2h后，閑置2h，而后再繼續(xù)運行2h，如此反復(fù)，以保證污水和 污泥的充分接觸。在水解酸化反應(yīng)器中，復(fù)雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作 用下，首先被分解成簡單的有機物，如較簡單的糖類、氨基酸、脂肪酸和甘 油等，繼而這些簡單的有機物在產(chǎn)酸菌的作用下經(jīng)過厭氧發(fā)酵和氧化轉(zhuǎn)化成 以乙酸為主，以丙酸、丁酸等為輔的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)和醇類，參與該階段 的水解發(fā)酵菌主要是厭氧菌和兼性厭氧菌。而后，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把除乙酸、 甲酸、甲醇以外的第一階段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類 等轉(zhuǎn)化成乙酸、H2和C02。 二、水解酸化反應(yīng)器的出水在兩臺提升水泵的作 用下進入投配罐中，投配罐為密閉的圓柱形罐體，上部進水，底部出水，在
不同的高度安裝進水管道、出水管道、 一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器回流管線、 蒸汽投加管道和投酸/堿管道。一級厭氧反應(yīng)器中具有大量緩沖溶液的回流液， 在投配罐中與水解酸化反應(yīng)器的出水相混合，并通過蒸汽投加管道和投酸/堿 管道投加蒸汽和酸、堿藥劑的方式使其出水滿足一級厭氧反應(yīng)器對于進水溫 度和PH值的要求，從而保證后續(xù)厭氧反應(yīng)的順利進行。三、投配罐出水在兩 臺一級提升水泵的作用下，進入一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器。 一級外循環(huán)(EC) 厭氧反應(yīng)器外觀呈圓柱形，高徑比為2 3.5，由上而下分別設(shè)置出水堰、小間 距三相分離裝置、回流管線、旋流進水裝置，同時在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)安裝工業(yè)用 PH計和溫度計以顯示反應(yīng)區(qū)內(nèi)溫度和PH值狀況。 一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng) 器的主反應(yīng)區(qū)水溫嚴(yán)格控制在33.5士rC; PH值控制在7.2±0.2;其回流比控制 在600% 900%;表面上升流速控制在8~12m/h;容積負(fù)荷控制在 20 30kgCOD/m3*d。 一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器的COD去除率可達到 75%~85%。進水由反應(yīng)器底部的旋流配水裝置均勻配水后，進入一級厭氧反 應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)污水和厭氧顆粒污泥充分接觸，聚集在厭氧 顆粒污泥上的產(chǎn)甲烷菌利用生物代謝分解和轉(zhuǎn)化作用把前階段產(chǎn)生的乙酸、 H2和C02，轉(zhuǎn)化為甲烷從而使水中的有機污染從水相中得以去除。污水、污 泥在水力作用沿反應(yīng)器高度方向旋流上升，部分污水和污泥上升至反應(yīng)器上 部后，沿回流管線回到投配罐中；另一部分污水和污泥繼續(xù)上升，在設(shè)置于 回流管線上方的小間距三相分離裝置的作用下實現(xiàn)污水、污泥、沼氣的分離。 污水繼續(xù)上升，匯集到位于三相分離裝置上部的出水堰中排出反應(yīng)器。沼氣 由三相分離裝置中的集氣罩收集后，進入后續(xù)的沼氣回收利用裝置中進一步 處理。污泥靠重力作用回落至反應(yīng)器底部的主反應(yīng)區(qū)，繼續(xù)發(fā)揮生物降解作 用。四、 一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器的出水在兩臺二級提升水泵的作用下， 進入二級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器。二級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器外觀呈圓柱形， 高徑比為2 3.5，由上而下分別設(shè)置出水堰、小間距三相分離裝置、回流管線、 旋流進水裝置，同時在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)安裝工業(yè)用PH計和溫度計以顯示反應(yīng)區(qū)內(nèi) 溫度和PH值狀況。二級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)水溫控制在 29 34°C; PH值控制在6.8 7.^其回流比控制在300% 500%;表面上升流速 控制在5 7m/h;容積負(fù)荷控制在4~8kgCOD/m3'd。 二級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)
器的COD去除率可達到50%~65%。進水由底部的旋流配水裝置均勻配水后， 進入二級床氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)污水和厭氧顆粒污泥充分的 接觸，水中的有機污染物質(zhì)被厭氧微生物代謝分解，最終以沼氣的形式從水 相中得以分離。污水、污泥在水力作用下沿反應(yīng)器高度方向旋流上升，部分 污水和污泥上升至反應(yīng)器上部后，沿回流管線回到二級提升水泵的吸水管路 中；另一部分污水和污泥繼續(xù)上升，在設(shè)置于回流管線上方的小間距三相分 離裝置的作用下實現(xiàn)污水、污泥、沼氣的分離。污水繼續(xù)上升，匯集到位于 三相分離裝置上部的出水堰中排出反應(yīng)器。沼氣由三相分離裝置中的集氣罩 收集后，進入后續(xù)的沼氣回收利用裝置中進一步處理。污泥靠重力作用回落 至反應(yīng)器底部的主反應(yīng)區(qū)，繼續(xù)發(fā)揮生物降解作用。
具體實施方式
二本實施方式步驟一中PH值控制在5.8。其它與具體實 施方式一相同。
具體實施方式
三本實施方式步驟一中水溫控制在30°C。其它與具體實 施方式一相同。
具體實施方式
四本實施方式步驟一中容積負(fù)荷控制在2.6kgCOD/(m3*d)。
其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式步驟三中回流比控制在750%。其它與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
六^:實施方式步驟三中表面上升流速控制在10m/h。其它 與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七本實施方式步驟三中容積負(fù)荷控制在25kgCOD/m3.d。
其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式步驟四中回流比控制在400%。其它與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
九本實施方式步驟四中表面上升流速控制在6m/h。其它 與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十本實施方式步驟四中容積負(fù)荷控制在6kgCOD/m3.d。 其它與具體實施方式
一相同。
以上實施方式中的一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器和二級外循環(huán)(EC)厭氧反
應(yīng)器請參閱專利號為ZL03243540.1、授權(quán)公告日為2004年9月29日、授權(quán) 公告號為CN2644421、名稱為"升流式厭氧污泥床變速旋流配水裝置"的實 用新型專利文件和專利申請?zhí)枮?3157657.5、公告日為2005年3月9日、公 告號為CN1590317、名稱為"變速升流式厭氧處理方法"的發(fā)明專利申請文 件以及哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2006年05期發(fā)表的《外循環(huán)厭氧 反應(yīng)器處理啤酒廢水的試驗研究》，或者環(huán)境工程學(xué)報2007年4月發(fā)表的《外 循環(huán)厭氧處理工藝中布水和三相分離的改進研究》。
權(quán)利要求
1、一種兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法，其特征在于兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法是通過以下步驟實現(xiàn)的一、高濃度有機廢水首先進入水解酸化反應(yīng)器，水解酸化反應(yīng)器呈圓柱形，由底部進水、頂部出水，水力停留時間控制在1.5～3h，PH值控制在5.0～6.5，水溫控制在25～35℃，容積負(fù)荷控制在1.5～3.6kgCOD/(m3·d)，水解酸化反應(yīng)器內(nèi)在總高度四分之一和二分之一處分別安裝一臺攪拌裝置，兩臺攪拌裝置正交設(shè)置，兩臺攪拌裝置交替運行，單臺攪拌裝置運行2h后，閑置2h，而后再繼續(xù)運行2h，如此反復(fù)；二、水解酸化反應(yīng)器的出水在提升水泵的作用下進入投配罐中，一級厭氧反應(yīng)器中具有大量緩沖溶液的回流液，在投配罐中與水解酸化反應(yīng)器的出水相混合，并通過蒸汽投加管道和投酸/堿管道投加蒸汽和酸、堿藥劑的方式使其出水滿足一級厭氧反應(yīng)器對于進水溫度和PH值的要求；三、投配罐出水在一級提升水泵的作用下，進入一級外循環(huán)厭氧反應(yīng)器，一級外循環(huán)厭氧反應(yīng)器呈圓柱形，高徑比為2～3.5，一級外循環(huán)厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)水溫嚴(yán)格控制在33.5±1℃，PH值控制在7.2±0.2，其回流比控制在600％～900％；表面上升流速控制在8～12m/h，容積負(fù)荷控制在20～30kgCOD/m3·d，進水由反應(yīng)器底部的旋流配水裝置均勻配水后，進入一級厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)；四、一級外循環(huán)厭氧反應(yīng)器的出水在二級提升水泵的作用下，進入二級外循環(huán)厭氧反應(yīng)器，二級外循環(huán)厭氧反應(yīng)器呈圓柱形，高徑比為2～3.5，二級外循環(huán)厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)水溫控制在29～34℃，PH值控制在6.8～7.4，其回流比控制在300％～500％，表面上升流速控制在5～7m/h，容積負(fù)荷控制在4～8kgCOD/m3·d，進水由底部的旋流配水裝置均勻配水后，進入二級厭氧反應(yīng)器的主反應(yīng)區(qū)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法， 其特征在于步驟一中PH值控制在5.8。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法， 其特征在于步驟一中水溫控制在30°C 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法， 其特征在于步驟一中容積負(fù)荷控制在2.6kgCOD/(m3.d)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法， 其特征在于步驟三中回流比控制在750%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法， 其特征在于步驟三中表面上升流速控制在10m/h。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法， 其特征在于步驟三中容積負(fù)荷控制在25kgCOD/m3-d。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法， 其特征在于步驟四中回流比控制在400%。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法， 其特征在于步驟四中表面上升流速控制在6m/h。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方 法，其特征在于步驟四中容積負(fù)荷控制在6kgCOD/m3-d。
全文摘要
兩級兩相厭氧工藝處理高濃度有機廢水的方法，它涉及一種有機廢水的處理方法。本發(fā)明是為解決現(xiàn)有單級厭氧反應(yīng)器的處理效果不易達到高濃度有機廢水處理標(biāo)準(zhǔn)的問題。本發(fā)明高濃度有機廢水首先進入水解酸化反應(yīng)器，水力停留時間控制在1.5～3h，pH值控制在5.0～6.5，水溫控制在25～35℃，容積負(fù)荷控制在1.5～3.6kgCOD/(m³·d)；一級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器主反應(yīng)區(qū)水溫控制在33.5±1℃，pH值控制在7.2±0.2，其回流比控制在600％～900％；表面上升流速控制在8～12m/h，容積負(fù)荷控制在20～30kgCOD/m³·d；二級外循環(huán)(EC)厭氧反應(yīng)器主反應(yīng)區(qū)水溫控制在29～34℃，pH值控制在6.8～7.4，其回流比控制在300％～500％，表面上升流速控制在5～7m/h，容積負(fù)荷控制在4～8kgCOD/m³·d。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明減少剩余污泥產(chǎn)量40～70％；減少占地面積1/2～4/5；節(jié)省基建投資15～45％；節(jié)約運行費用20～30％。
文檔編號C02F3/28GK101172710SQ20071014442
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者碩 劉, 單德興, 李紅亮, 韓洪軍, 馬文成 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)