專利名稱：有機廢水厭氧處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機廢水厭氧處理方法，尤其是一種不需要設置水解酸化 池、可以不采用處理水回流的有機廢水處理方法，屬于廢水處理領域。
背景技術：
近年來，厭氧處理作為一種節(jié)能的并且可以產(chǎn)生沼氣的有機廢水處理技術， 成為在含有機物廢水處理領域中最矚目的技術之一。厭氧處理技術的核心是既 要能夠促使厭氧細菌得到優(yōu)化的高密度繁殖、形成穩(wěn)定的厭氧代謝生態(tài)體系， 又要使工藝簡單容易實施，采用的處理裝置具有簡潔的構造。
在上述目標指引下，現(xiàn)行的厭氧處理方法有完全混合型厭氧處理、厭氧濾 床處理、升流式厭氧污泥床處理(UASB)和膨脹顆粒污泥床式厭氧處理(EGSB) 等等。其中，UASB和EGSB是近30年來發(fā)展起來的最具代表性的厭氧處理裝 置。這兩種厭氧處理裝置的共同特點是厭氧細菌都采用顆粒狀(俗稱顆粒物 泥)并使裝置中的菌體濃度達到最大化和良好的固液分離特性，不同之處在于 兩者中的顆粒物泥所構成的污泥床層的膨脹度不同。前者的膨脹度較低，后者 較大。
但是，現(xiàn)行的UASB和EGSB還存在著如下四大問題
1.處理裝置的附屬設施多，處理工藝流程復雜?，F(xiàn)行的UASB和EGSB都 要求在處理裝置前設置一個體積龐大的水解酸化池。其目的在于先將被處理的 廢水中的有機物通過厭氧水解酸化菌的作用轉化為以乙酸為主的有機物。這樣 一來，厭氧處理裝置中的厭氧菌就只能利用這些乙酸為主的有機物來進行產(chǎn)甲 烷代謝反應。因此，在裝置中就只能形成降解乙酸為主的產(chǎn)甲烷優(yōu)勢菌體系。 由于這種細菌對pH值、溫度的變化比較敏感，且當基質濃度超過5000mg/LCOD 時，還會產(chǎn)生基質抑制問題，所以就必須采取比較復雜和嚴格的控制手段來控 制裝置進水水質，給處理成本帶來增加。同時，由于廢水在水解酸化池中發(fā)生
3反應時會產(chǎn)生惡臭氣體污染環(huán)境，所以還要增加復雜的臭氣處理設施和運行費 用。
2. 處理裝置本身的結構復雜。為了使被處理的水與裝置中的厭氧細菌充分 接觸混合，在裝置中不產(chǎn)生水流的死角和短流，同時又能夠使處理后的水與所 產(chǎn)生的沼氣分別順利地排出到裝置外，而且又不會因此而造成裝置中厭氧細菌 的流失，現(xiàn)行的UASB和EGSB都必須采用將部分處理后的水進行回流與被處 理水混合的進水方式和多個三角形斷面的折板立體排列所構成的"三相分離器"。 并且，為了使被處理的水與回流水能夠充分混合，布水器也采用三角形斷面形 狀。處理水回流不僅使裝置的附屬設備復雜化，而且降低了進水中的基質濃度。 因此，既增加了處理系統(tǒng)的造價和運行成本，又不利于提高生物反應的速率。 由于這種三角形斷面的折流板三相分離器是按照嚴格的幾何尺寸要求排列安裝 在裝置內部的，其體積占據(jù)了裝置約l/3左右的空間，所以造成了裝置的力學結 構復雜，造價增大。
3. 必須采用顆粒污泥作為接種才能啟動。在多數(shù)情況下，想尋找到合適的 顆粒污泥作為厭氧處理裝置的接種污泥進行啟動，是比較困難且昂貴的?，F(xiàn)行 的UASB和EGSB在設計上要求采用顆粒污泥來啟動，在很大程度上限制其應 用范圍，不利于其擴大市場。
4. 只適用于高的容積負荷。現(xiàn)行的UASB和EGSB在低的容積負荷下運行 時，會造成顆粒污泥解體而隨出水流出，因此只適合于在較高的容積負荷下運 行。但是，在處理較高濃度的有機廢水時，高的容積負荷會造成出水殘留有機 物濃度高，會增加后繼好氧處理達標的難度和費用。同時，多數(shù)情況下，受廢 水水質特性的限制，厭氧處理裝置無法在高負荷下運行，此時現(xiàn)行的厭氧處理 裝置難以被應用，從而也限制了其應用范圍。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種有機廢水厭氧處理方法， 簡化處理裝置結構和處理工藝，不需要設置水解酸化池和出水回流，整個理過 程簡潔，不需復雜的操作和控制程序。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用塔式容器和安裝在其內部的布水器、三相分離器和相配套的氣一液壓力平衡器兼水力阻火器構成處理裝置，布水器上方設 置產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)。被處理的水經(jīng)布水器在裝置的橫斷面上形 成均勻分布的上升水流，其中的有機物在產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)被分 解成甲垸和二氧化碳氣體，再經(jīng)過三相分離器分離和氣一液壓力平衡器兼水力 阻火器使水和氣體分別排出，厭氧細菌污泥則被有效截留在裝置中，不發(fā)生流 失。
本發(fā)明的有機廢水厭氧處理方法具體包括如下步驟
1) 處理裝置外殼為一個鋼結構的圓柱形塔式容器， 一個或數(shù)個直立式圓筒形三 相分離器均勻分布于塔式容器的頂部，塔式容器底部安裝與塔式容器直徑相 配合的六邊形或八邊形格柵狀布水器，氣一液壓力平衡器兼水力阻火器串聯(lián) 在塔式容器頂部的沼氣排出管上；進水管連接布水器，出水管連接三相分離 器；塔式容器的高度為2-25米，直徑為0.5-20米。
2) 在布水器上方依次分隔出產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲垸菌聚集區(qū)，產(chǎn)酸菌聚集區(qū)中 產(chǎn)酸厭氧菌的含量及產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)中產(chǎn)甲烷厭氧菌的含量均為10-50g/L; 產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)的總高度為塔式容器高度的0.7_0.8倍，產(chǎn) 酸菌聚集區(qū)的高度與產(chǎn)甲垸菌聚集區(qū)的高度之比為1: 1.8—2。
3) 進水泵將需要處理的廢水以60—400mV小時的流量均勻地從進水管輸送到 塔式容器內，廢水在布水器的橫斷面上形成均勻分布的上升水流。
4) 上升水流流經(jīng)布水器上方的產(chǎn)酸菌聚集區(qū)，與厭氧菌充分接觸；水流中所含 有的有機物被轉化為以乙酸為主的揮發(fā)性有機酸。
5) 經(jīng)產(chǎn)酸菌聚集區(qū)處理后的水流繼續(xù)上升，流經(jīng)產(chǎn)酸菌聚集區(qū)上部的產(chǎn)甲烷菌 聚集區(qū)，與厭氧菌充分接觸；此過程中將揮發(fā)性有機酸再轉化為沼氣，使水 中的有機物被去除。
6) 經(jīng)產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)處理后的上升水流經(jīng)過三相分離器，三相分離器的出水經(jīng) 出水管排到塔式容器外，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)氣一液壓力平衡器兼水力阻火器輸送 給沼氣利用設施(鍋爐、燃氣內燃機等)，整個厭氧處理在水流自塔式容器 底部上升到三相分離器出口的過程中完成。
5本發(fā)明可以采用非顆粒狀的厭氧細菌污泥進行接種啟動，并且可以在顆粒 污泥沒有形成時達到穩(wěn)定運行。
本發(fā)明處理方法過程簡潔，不需要設置水解酸化池，不需要采用出水回流 的工藝，不需復雜的操作和控制程序。廢水在一個處理裝置內能夠完成有機物 由產(chǎn)酸到產(chǎn)甲烷反應的全部過程，并且在處理裝置內能夠使產(chǎn)酸發(fā)酵菌顆粒和 產(chǎn)甲垸發(fā)酵菌顆粒分區(qū)化保持，即實現(xiàn)兩相厭氧發(fā)酵過程一體化，使處理裝置 的處理效果更穩(wěn)定。
本發(fā)明能夠在l-30kgCOD/m3.d的容積負荷下穩(wěn)定地運行，使廢水中有機物 的去除率保持在達到90%左右。


圖1是本發(fā)明實施例采用的處理裝置結構示意圖。
圖1中，l為進水管，2為產(chǎn)酸菌聚集區(qū)，3為產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)，4為出水 管，5為沼氣排出管，IO為塔式容器，ll為布水器，12為三相分離器，13為氣
一液壓力平衡器兼水力阻火器。
圖2是處理裝置中三相分離器分布的俯視圖。
圖2中，12為三相分離器。
圖3是布水器的俯視圖。
圖3中，ll為布水器。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步描述。以下實施例并 不限定本發(fā)明的保護范圍。
圖1為本發(fā)明采用的處理裝置結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明采用的處 理裝置外殼10為一個鋼結構的圓柱形塔式容器， 一個或數(shù)個直立式圓筒形三相 分離器12均勻分布于塔式容器的頂部，塔式容器底部安裝與塔式容器直徑相配 合的六邊形或八邊形格柵狀布水器11，氣一液壓力平衡器兼水力阻火器13串聯(lián) 在塔式容器頂部的沼氣排出管5上；進水管l連接布水器ll，出水管4連接三 相分離器12。塔式容器的高度為2-25米，直徑為0.5-20米。在布水器11的上方依次分隔出產(chǎn)酸菌聚集區(qū)2和產(chǎn)甲垸菌聚集區(qū)3，產(chǎn)酸 菌聚集區(qū)中產(chǎn)酸厭氧菌的含量及產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)中產(chǎn)甲烷厭氧菌的含量均為 10-50g/L。產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲垸菌聚集區(qū)的總高度為塔式容器高度的0.7_0.8 倍，產(chǎn)酸菌聚集區(qū)的高度與產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)的高度之比為1: 1.8—2。
圖2為本發(fā)明中處理裝置中三相分離器分布的俯視圖。
如圖2所示，一個或數(shù)個直立式圓筒形三相分離器12均勻分布于塔式容器 的頂部。(圖2中給出采用5個直立式圓筒形的實施例)，所述三相分離器直徑 為0.5-3米、高度為0.5-4米。
圖3是布水器的俯視圖。
如圖3所示，布水器ll的截斷面為六邊形或八邊形格柵狀，與塔式容器的 直徑相配合。
本發(fā)明采用以上所示的處理裝置，處理有機廢水的方法具體如下 進水泵將需要處理的廢水以60—400m"小時的流量(每日所需處理水量的
1/24)均勻地從進水管1輸送到塔式容器內，廢水在布水器11的橫斷面上形成
均勻分布的上升水流。在塔式容器6內自下而上均勻地向上流動，依次經(jīng)過產(chǎn)
酸菌聚集區(qū)2和產(chǎn)甲垸菌聚集區(qū)3。
上升水流流經(jīng)布水器11上方的產(chǎn)酸菌聚集區(qū)2，與厭氧菌充分接觸；水流
中所含有的有機物在流經(jīng)的過程中被轉化為以乙酸為主的揮發(fā)性有機酸。
經(jīng)產(chǎn)酸菌聚集區(qū)處理后的水流繼續(xù)上升，流經(jīng)產(chǎn)酸菌聚集區(qū)上部的產(chǎn)甲烷
菌聚集區(qū)，與厭氧菌充分接觸。此過程中將揮發(fā)性有機酸再轉化為沼氣，使水
中的有機物被去除
經(jīng)產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)處理后的上升水流經(jīng)過三相分離器12，三相分離器的出 水經(jīng)出水管4排到塔式容器外，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)氣一液壓力平衡器兼水力阻火器 13排出塔式容器，輸送給沼氣利用設施(鍋爐、燃氣內燃機等)，整個厭氧處理 在水流自塔式容器底部上升到三相分離器出口的過程中完成。
處理過程中，厭氧菌的含量隨著裝置運行時間的延續(xù)而增加，增加出來的 多余的厭氧菌污泥需要定期排除，使污泥量與處理負荷保持平衡。采用上述的處理方法提供以下應用實施例。 實施例l
利用本發(fā)明處理啤酒廠的廢水，所處理的廢水水量為8000-10000m3/d， COD 濃度為1500-3500mg/L，采用兩座直徑14米、高度18米的厭氧處理裝置，以某 城市污水處理廠所產(chǎn)生的剩余活性污泥經(jīng)厭氧消化并脫水后的含水率為70%左 右的污泥接種啟動運行，出水的COD濃度為150—200mg/L左右，達到了 COD 去除率90%以上的處理效果。 實施例2
利用本發(fā)明處理木薯原料酒精廠的廢水，所處理的廢水水量為 1500-2000m3/d， COD濃度為28000-35000mg/L，采用兩座直徑14米、高度15 米的厭氧處理裝置，以某城市污水處理廠所產(chǎn)生的剩余活性污泥經(jīng)厭氧消化并 脫水后的含水率為70%左右的污泥接種啟動運行，出水的COD濃度為1500mg/L 左右，達到了COD去除率90。/。以上的處理效果。 實施例3
利用本發(fā)明處理玉米原料燃料乙醇廠的廢水，所處理的廢水水量為 5000-8000m3/d， COD濃度為3000-6000mg/L，采用六座直徑15米、高度18米 的厭氧處理裝置，以某城市污水處理廠所產(chǎn)生的剩余活性污泥經(jīng)厭氧消化并脫 水后的含水率為70%左右的污泥接種啟動運行，出水的COD濃度為80-120mg/L 左右，達到了 COD去除率卯％以上的處理效果。
權利要求
1、一種有機廢水厭氧處理方法，其特征在于具體包括如下步驟1)處理裝置外殼(10)為一個鋼結構的圓柱形塔式容器，一個或數(shù)個直立式圓筒形三相分離器(12)均勻分布于塔式容器的頂部，塔式容器底部安裝與塔式容器直徑相配合的六邊形或八邊形格柵狀布水器(11)，氣-液壓力平衡器兼水力阻火器(13)串聯(lián)在塔式容器頂部的沼氣排出管(5)上；進水管(1)連接布水器(11)，出水管(4)連接三相分離器(12)；塔式容器的高度為2-25米，直徑為0.5-20米；2)在布水器(11)上方依次分隔出產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)，產(chǎn)酸菌聚集區(qū)中產(chǎn)酸厭氧菌的含量及產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)中產(chǎn)甲烷厭氧菌的含量均為10-50g/L；產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)的總高度為塔式容器高度的0.7-0.8倍，產(chǎn)酸菌聚集區(qū)的高度與產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)的高度之比為1∶1.8-2；3)進水泵將需要處理的廢水以60-400m3/小時的流量均勻地從進水管(1)輸送到塔式容器內，廢水在布水器(11)的橫斷面上形成均勻分布的上升水流；4)上升水流流經(jīng)布水器(11)上方的產(chǎn)酸菌聚集區(qū)，與厭氧菌充分接觸；水流中所含有的有機物被轉化為以乙酸為主的揮發(fā)性有機酸；5)經(jīng)產(chǎn)酸菌聚集區(qū)處理后的水流繼續(xù)上升，流經(jīng)產(chǎn)酸菌聚集區(qū)上部的產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)，與厭氧菌充分接觸；此過程中將揮發(fā)性有機酸再轉化為沼氣，使水中的有機物被去除；6)經(jīng)產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)處理后的上升水流經(jīng)過三相分離器(12)，三相分離器的出水經(jīng)出水管(4)排到塔式容器外，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)氣-液壓力平衡器兼水力阻火器(13)輸送給沼氣利用設施，完成整個有機廢水的厭氧處理過程。
2、 根據(jù)權利要求1的有機廢水厭氧處理方法，其特征在于所述圓柱形的塔 式容器直徑為0.5-20米、高度為2-25米。
3、 根據(jù)權利要求1的有機廢水厭氧處理方法，其特征在于所述三相分離器 直徑為0.5-3米、高度為0.5-4米。
4、 根據(jù)權利要求1的有機廢水厭氧處理方法，其特征在于所述產(chǎn)酸厭氧菌 和產(chǎn)甲烷厭氧菌為絮狀或顆粒狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機廢水厭氧處理方法，屬于廢水處理技術領域。本發(fā)明采用塔式容器和安裝在其內部的布水器、三相分離器和相配套的氣—液壓力平衡器兼水力阻火器構成處理裝置，布水器上方設置產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)。被處理的水經(jīng)布水器在裝置的橫斷面上形成均勻分布的上升水流，其中的有機物在產(chǎn)酸菌聚集區(qū)和產(chǎn)甲烷菌聚集區(qū)被分解成甲烷和二氧化碳氣體，再經(jīng)過三相分離器分離和氣—液壓力平衡器兼水力阻火器使水和氣體分別排出，厭氧細菌污泥則被有效截留在裝置中，不發(fā)生流失。本發(fā)明不需要設置水解酸化池和出水回流，整個處理過程簡潔，能夠在1-30kgCOD/m³.d的容積負荷下穩(wěn)定地運行，廢水中有機物的去除率達到90％左右。
文檔編號C02F3/28GK101549905SQ20091005078
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權日2009年5月7日
發(fā)明者張振家 申請人:上海康振環(huán)境科技有限公司