專利名稱：提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法及脈動式折流厭氧反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種可廣泛用于造紙、輕工、化工、食品、制藥 等領(lǐng)域高濃度有機廢水的治理中，提高折流厭氧反應(yīng)器對廢水COD的去除率的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國節(jié)能減排戰(zhàn)略的實施，各行各業(yè)都在努力減少廢水的排放量，隨之廢水 的濃度逐年升高。對高濃度有機廢水的治理，目前被認為最好的處理技術(shù)是厭氧方法。該 方法利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機物作為 受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的沼氣。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機廢水如BOD 濃度可達10000mg/L，也適用于低濃度有機廢水，包括城市廢水。厭氧生物處理法能耗低、有 機容積負荷高，一般為5 — 50kgC0D/m3*d、營養(yǎng)需要量少、被降解的有機物種類多、能承受較 大的負荷變化和水質(zhì)變化、厭氧污泥可作商品出售、產(chǎn)生的沼氣可作為燃料等優(yōu)點。折流式厭氧反應(yīng)器(ABR，Anaerobic Baffled Reactor)是厭氧生物處理技術(shù)之 一，由Bachman和McCarty等人于1982年提出，它兼有厭氧接觸反應(yīng)器、厭氧濾池和上流 式厭氧反應(yīng)床三種反應(yīng)器的特點，近年來正在我國環(huán)保領(lǐng)域逐漸得到推廣應(yīng)用。折流式厭 氧反應(yīng)器是一個或一組矩形密閉容器，在該容器內(nèi)分隔有4至8個隔室，隔室是互相串聯(lián) 的。每個隔室內(nèi)垂直放置1塊隔板，該隔板稱為折流板，折流板將隔室一分為二，分別稱為 下流室和上流室。通常下流室窄，為折流通道。上流室寬，為反應(yīng)室。折流板邊緣折起將 廢水引向隔室中心促進與厭氧微生物混合，有助于布水的均勻性。廢水流入隔室，沿折流板 下流至隔室底部，廢水中的有機物與隔室底部的厭氧微生物充分接觸而得以降解。廢水經(jīng) 底部開口，折回到上流室，再流入下一個隔室。在ABR反應(yīng)器不同隔室內(nèi)的厭氧微生物易呈 現(xiàn)出良好的種群分布和處理功能的配合，不同隔室中培養(yǎng)出適應(yīng)流入該隔室廢水水質(zhì)的優(yōu) 勢微生物種群，從而有利于形成良好的微生態(tài)系統(tǒng)。在位于反應(yīng)器前端的隔室中，主要以水 解和產(chǎn)酸菌為主，而在較后的隔室中則以甲烷菌為主。其中隨隔室的推移，由甲烷八疊球菌 Methanosarcina為優(yōu)勢種群逐漸向甲烷絲菌屬Methanothrix異養(yǎng)甲烷菌和脫硫弧菌屬 等轉(zhuǎn)變。這種微生物種群的逐室變化，使優(yōu)勢種群得以良好地生長，并使廢水中污染物得到 逐級轉(zhuǎn)化并在各司其職的微生物種群作用下得到穩(wěn)定的降解。ABR較強的抗沖擊負荷能力 來源于對廢水中固體較強的截留能力和微生物種群的合理分布。由于ABR具有上述特性， 因而具有良好的處理效果。除上述特點外，ABR與現(xiàn)在流行的IC、UASB、EGSB厭氧反應(yīng)器比 較還具有(1)構(gòu)造設(shè)計簡單，因而構(gòu)筑物投資低廉；(2)不需特殊考慮的氣固液三相分離 器；(3)能在高負荷下有效地截留生物固體和進水中的SS; (4)啟動容易，能在不同條件和 隔室中形成性能不同的顆粒污泥。(5)抗沖擊負荷能力突出，可長年穩(wěn)定運行，始終保持對 廢水的凈化能力。但是，ABR與IC、UASB、EGSB厭氧反應(yīng)器相比，對廢水COD的去除率偏低。其原因在 于ABR反應(yīng)器相對簡單的內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計，難以做到生物污泥與進水基質(zhì)充分的混合接觸。
大量的工程實踐證明，一個成功的厭氧反應(yīng)器必須具備(1)良好的截留污泥的 性能，以保證擁有足夠的生物量；(2)生物污泥與進水基質(zhì)充分混合接觸，以保證厭氧微生 物能夠充分利用其活性降解水中的基質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的厭氧反應(yīng)器的廢水COD去除率偏低，生物污泥與進水基質(zhì)無法充 分混合的問題，本發(fā)明提供了一種提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法及脈動式折流厭氧反應(yīng) 器(P-ABR，Pulsing Anaerobic Baffled Reactor)，有效提高廢水有機質(zhì)和厭氧菌的混合 效果，從而提高厭氧反應(yīng)器對廢水COD的去除率，達到降低廢水處理成本的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法，經(jīng)折流厭氧反應(yīng)器 處理后的出水首先進入集水池，集水池中的廢水一部分進入下一個處理單元好氧曝氣池， 一部分廢水通過水泵控制，由折流厭氧反應(yīng)器入口再次進入折流厭氧反應(yīng)器，形成回流； 從集水池回流到折流厭氧反應(yīng)器中的廢水流量占進入折流厭氧反應(yīng)器廢水流量的30%
100% O所述的集水池的有效容積是折流厭氧反應(yīng)器的有效容積的1/100 8/100。廢水通過水泵控制，由折流厭氧反應(yīng)器入口再次進入折流厭氧反應(yīng)器，形成回流 為連續(xù)回流進入折流厭氧反應(yīng)器，或者是間歇式回流進入折流厭氧反應(yīng)器。間歇式回流是通過水泵開動8分鐘 4小時，再關(guān)閉8分鐘 4小時，如此循環(huán)往 復(fù)來控制。控制采用PLC自控系統(tǒng)或用現(xiàn)場手動方式控制。用于所述的提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法中的脈動式折流厭氧反應(yīng)器，包括折 流厭氧反應(yīng)器、集水池和水泵，折流厭氧反應(yīng)器的出水口與集水池的進水口連接，集水池的 出水口一個與好氧曝氣池連接，另一個通過水泵與折流厭氧反應(yīng)器的進水口連接。更優(yōu)選的為所述水泵為兩臺，這兩臺水泵以并聯(lián)的方式連接集水池的出水口和 折流厭氧反應(yīng)器的入口，水泵一臺用于廢水回流，一臺備用。有益效果
1.通過將經(jīng)過折流厭氧反應(yīng)器處理出水的一部分回流到折流厭氧反應(yīng)器的進口，再進 入折流厭氧反應(yīng)器，可提高折流厭氧反應(yīng)器內(nèi)水流線速度，增加廢水和厭氧污泥菌混合效 果使折流厭氧反應(yīng)器對廢水COD去除率提高18% 32%，沼氣產(chǎn)生量提高15% 29%，同時 降低廢水處理的費用。原理是當流體通過床層的速度逐漸提高到某值時，底部顆粒厭氧菌 出現(xiàn)松動，顆粒間空隙增大，床層體積出現(xiàn)膨脹。進一步提高流體速度，床層將不能維持固 定狀態(tài)。此時，顆粒全部懸浮與流體中，顯示出相當不規(guī)則的運動。隨著流速的提高，顆粒 的運動愈加劇烈，床層的膨脹也隨之增大，
2.集水池側(cè)并聯(lián)安裝兩臺水泵，一臺用于廢水回流，一臺備用，雙保險。


圖1為折流式厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2原來的廢水處理工藝流程圖。圖3為本發(fā)明所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
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其中，1折流厭氧反應(yīng)器、2回流池、3回流泵、4 PLC脈動控制柜。
具體實施例方式一種提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法，經(jīng)折流厭氧反應(yīng)器處理后的出水首先進入 集水池，集水池中的廢水一部分進入下一個處理單元好氧曝氣池，一部分廢水通過水泵控 制，由折流厭氧反應(yīng)器入口再次進入折流厭氧反應(yīng)器，形成回流；從集水池回流到折流厭氧 反應(yīng)器中的廢水流量占進入折流厭氧反應(yīng)器廢水流量的30% 100%。所述的集水池的有效容積是折流厭氧反應(yīng)器的有效容積的1/100 8/100，也就 是該集水池的容積可儲存6分鐘 20分鐘的折流厭氧反應(yīng)器的出水量。廢水通過水泵控制，由折流厭氧反應(yīng)器入口再次進入折流厭氧反應(yīng)器，形成回流 為連續(xù)回流進入折流厭氧反應(yīng)器，或者是間歇式回流進入折流厭氧反應(yīng)器。間歇式回流是 通過水泵開動8分鐘 4小時，再關(guān)閉8分鐘 4小時，如此循環(huán)往復(fù)來控制。可以采用 PLC自控系統(tǒng)或用現(xiàn)場手動方式控制。用于所述的提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法中的脈動式折流厭氧反應(yīng)器，如圖3 所示，包括折流厭氧反應(yīng)器、集水池和水泵，折流厭氧反應(yīng)器的出水口與集水池的進水口連 接，集水池的出水口 一個與好氧曝氣池連接，另一個通過水泵與折流厭氧反應(yīng)器的進水口 連接。更優(yōu)選的方案為在集水池側(cè)裝有兩臺水泵，這兩臺水泵以并聯(lián)的方式連接集水 池的出水口和折流厭氧反應(yīng)器的入口，水泵一臺用于廢水回流，一臺備用。下面結(jié)合一個已在運轉(zhuǎn)的工程實例，對本發(fā)明作進一步詳細闡述。圖2顯示之前的某紙業(yè)公司化學(xué)機械漿廢水處理工藝流程。每天進入初沉池的廢 水4800立方米，再經(jīng)過水解、ABR厭氧反應(yīng)、SBR好氧反應(yīng)和混凝，最終達標排放。在圖2流程中，ABR折流厭氧反應(yīng)器構(gòu)筑物長31米、寬26米、高6米，有效容積為 4125立方米，結(jié)構(gòu)如圖1所示?，F(xiàn)在，在折流厭氧反應(yīng)器1的出口處、即在ABR和SBR序列 式曝氣反應(yīng)器之間，設(shè)計建造了集水池2，其構(gòu)筑物長5. 9米、寬4. 3米、高2. 8米，有效容積 為47立方米，池側(cè)安裝有兩臺離心水泵3，一用一備，離心水泵最大流量為150立方米/小 時。每臺離心泵裝有閘閥，用來調(diào)節(jié)回流水量。通過鋼管調(diào)節(jié)集水池中的廢水回流至ABR 的進水口。同時設(shè)計安裝了 PLC自控柜4，對離心水泵的運轉(zhuǎn)實行程序操作控制。改造后的 脈動式折流厭氧反應(yīng)器(P-ABR)見圖3。在試運行一個月后，確定較合適的運行工藝從水解池進入ABR池的平均廢水流 量為180立方米/小時，回流廢水量100立方米/小時，離心泵開動30分鐘、關(guān)閉30分 鐘。當離心泵關(guān)閉時，ABR池內(nèi)上流室廢水的上流速度為1.6米/小時。當離心泵開啟時， ABR池內(nèi)上流室廢水的上流速度升至2. 5米/小時，形成了每隔30分鐘廢水的上流速度的 脈動，形成對ABR池內(nèi)底部厭氧菌的有規(guī)律的沖擊和擾動。統(tǒng)計了脈動式折流厭氧反應(yīng)器 (P-ABR)運行第2個月的廢水處理效果的數(shù)據(jù)，同時列出了改造前的運行數(shù)據(jù)，見表1。從表1看出，3月份進入ABR折流厭氧反應(yīng)器廢水COD平均值為2018 mg/L,出水 COD平均值為1444 mg/L, COD去除率為28. 4%。將該反應(yīng)器改造成為脈沖折流厭氧反應(yīng)器 后，6月份試運行了 1個月，確定了較佳的運行工藝。7月份，進入脈沖折流厭氧反應(yīng)器廢水 COD平均值為2105 mg/L,出水COD平均值為1182 mg/L, COD去除率為43. 8%。脈沖折流厭氧反應(yīng)器比普通折流厭氧反應(yīng)器對該廢水COD去除率提高了 15. 4個百分點。脈沖折流厭 氧反應(yīng)器比普通折流厭氧反應(yīng)器運行效率提高了 54. 2%。同時，脈沖折流厭氧反應(yīng)器比普通折流厭氧反應(yīng)器日均多產(chǎn)沼氣630立方米沼 氣，合優(yōu)質(zhì)煤630公斤。由于ABR出水COD降低，也使SBR池出水COD更低，大大減少了混 凝池用藥量，日均減少混凝劑消耗1200kg。脈沖折流厭氧反應(yīng)器設(shè)計與應(yīng)用，達到了提高廢 水生物處理效率，降低廢水處理成本的目的。表1脈沖折流厭氧反應(yīng)器(改造后)和普通折流厭氧反應(yīng)器(改造前)的比較
權(quán)利要求
1.一種提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法，其特征在于，經(jīng)折流厭氧反應(yīng)器處理后的出 水首先進入集水池，集水池中的廢水一部分進入下一個處理單元好氧曝氣池，一部分廢水 通過水泵控制，由折流厭氧反應(yīng)器入口再次進入折流厭氧反應(yīng)器，形成回流；從集水池回流 到折流厭氧反應(yīng)器中的廢水流量占進入折流厭氧反應(yīng)器廢水流量的30% 100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法，其特征在于，其特征在于， 所述的集水池的有效容積是折流厭氧反應(yīng)器的有效容積的1/100 8/100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法，其特征在于，廢水通過水 泵控制，由折流厭氧反應(yīng)器入口再次進入折流厭氧反應(yīng)器，形成回流，為間歇式回流進入折 流厭氧反應(yīng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的所述的提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法，其特征在于，間歇 式回流是通過水泵開動8分鐘 4小時，再關(guān)閉8分鐘 4小時，如此循環(huán)往復(fù)來控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的所述的提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法，其特征在于，控制 采用PLC自控系統(tǒng)或用現(xiàn)場手動方式控制。
6.用于權(quán)利要求1所述的提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法中的脈動式折流厭氧反應(yīng) 器，其特征在于，包括折流厭氧反應(yīng)器、集水池和水泵，折流厭氧反應(yīng)器的出水口與集水池 的進水口連接，集水池的出水口一個與好氧曝氣池連接，另一個通過水泵與折流厭氧反應(yīng) 器的進水口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法中的脈動式折流厭氧 反應(yīng)器，其特征在于，所述水泵為兩臺，這兩臺水泵以并聯(lián)的方式連接集水池的出水口和折 流厭氧反應(yīng)器的入口，水泵一臺用于廢水回流，一臺備用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高折流厭氧反應(yīng)器效率的方法及脈動式折流厭氧反應(yīng)器，經(jīng)折流厭氧反應(yīng)器處理后的出水進入集水池，然后部分進入下一處理單元，部分廢水由折流厭氧反應(yīng)器入口再次進入折流厭氧反應(yīng)器，從集水池回流到折流厭氧反應(yīng)器中的廢水流量占進入折流厭氧反應(yīng)器廢水流量的30%～100%。裝置包括折流厭氧反應(yīng)器、集水池和水泵。通過回流水泵的間歇運行，賦予折流厭氧反應(yīng)器內(nèi)水流以脈動，形成對厭氧反應(yīng)器底部厭氧菌的沖擊，或在廢水量較低時提高折流厭氧反應(yīng)器內(nèi)水流線速度，從而促使廢水和厭氧污泥菌得到充分的混合，結(jié)果使折流厭氧反應(yīng)器對廢水COD去除率提高18%～32%，沼氣產(chǎn)生量提高15%～29%，同時降低廢水處理的費用。
文檔編號C02F3/28GK102001749SQ20101061493
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者丁來保, 盧雯, 房桂干, 施英喬, 李萍, 楊光, 沈葵忠, 盤愛享, 符芳蓉, 胡笳, 鄧擁軍 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所, 南京林業(yè)大學(xué)