CN207933126U

CN207933126U - 常温下低c/s比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置

Info

Publication number: CN207933126U
Application number: CN201820031741.XU
Authority: CN
Inventors: 赵芝清; 沈晓莉; 徐天有; 严新杰; 陶海波; 李新宇; 项文杰; 郑静
Original assignee: Quzhou University
Current assignee: Quzhou University
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2028-01-09

Abstract

本实用新型涉及一种常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置，解决常温下厌氧工艺处理低C/S硫酸盐有机废水时存在的启动速度慢、处理效果差的技术难题。本实用新型包括废水进水池的出水口与进水泵的一端连接，进水泵的另一端与厌氧反应器的进水口连接，厌氧反应器的出水口与出水池的进水口连接。厌氧反应器的顶部设有用于投加微米级零价铁投料口A，用于投加厌氧污泥的投料口B，以及沼气出口；同时厌氧反应器内设有搅拌器；厌氧反应器内设有若干电极板；厌氧反应器的温度为20℃～25℃，调控电流强度为0.001～0.003A。

Description

常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置

技术领域

本实用新型属于硫酸盐有机废水处理领域，具体涉及常温、较低C/S 比的硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置。

背景技术

我国造纸行业具有规模大，产值高等特点。2017年1-6月，全国造纸行业累计主营业务收入4703.3亿元，同比增长14.8％。2017年前两个季度中国机制纸及纸板销售量累计为6204.0万吨，同比增长7.37％。然而，在生产过程中排放出大量含硫酸盐有机废水，协同化工、味精、制药等领域生产过程中所排出的硫酸盐有机废水，对生态环境和人类健康产生了极大的影响。目前，对于硫酸盐有机废水，一般采用厌氧生物处理工艺，如单相厌氧反应器ABR、IC、UASB等，以及厌氧滤池+UASB等两相厌氧工艺。

目前，多采用两相厌氧工艺，该类工艺虽可解决基质竞争性抑制和硫化物毒性作用问题，但存在工艺复杂不易调控、微生物生态结构失衡等问题。近些年来，研究者不断对单相厌氧工艺进行了深入探究，寻找突破。至今，相关学者发现UASB、IC等第三代、四代厌氧反应器通过优化启动方式、调控运行条件可有效实现除碳脱硫。然而，此类厌氧生物工艺主要针对高C/S比的硫酸盐有机废水，且需要较高的运行温度，限制了其在常温环境条件下，及低C/S比硫酸盐有机废水中的应用。

H₂可作为硫酸还原菌的电子供体。相关学者发现，温和电场不仅可持续提供H₂，且可增强微生物的活性。零价铁在硫酸盐还原体系中会发生电化学腐蚀，析出Fe²⁺，并与硫酸盐还原产物作用产生沉淀，而铁元素是微生物体内多种功能酶的辅基成分，可促进微生物的活性。

因此，针对水温低、低质量浓度COD和C/S比的特点，假若在常温下通过温和电场为硫酸还原菌持续提供电子供体，通过零价铁氧化还原作用实现硫化物的沉淀去除，再借以温和电场、铁元素对微生物酶活的增强作用，便可解决厌氧生物处理工艺中的基质竞争性抑制和硫化物毒性作用问题，实现厌氧生物处理工艺的快速启动，及碳、硫的同步去除，将对低C/S 比硫酸盐有机废水的有效处理具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的在于解决低C/S比硫酸盐有机废水厌氧生物处理中存在的基质竞争性抑制和硫化物毒性作用问题，以及解决常温下厌氧工艺处理低C/S比硫酸盐有机废水时存在的启动速度慢、处理效果差的技术难题，提供一种常温条件下低C/S比硫酸盐有机废水厌氧生物处理装置。

本实用新型包括废水进水池、厌氧反应器、出水池；废水进水池的出水口与进水泵的一端连接，进水泵的另一端与厌氧反应器的进水口连接，厌氧反应器的出水口与出水池的进水口连接。

所述的厌氧反应器的顶部设有用于投加微米级零价铁的投料口A，用于投加厌氧污泥的投料口B，以及沼气出口；

所述的厌氧反应器内沿水流方向设有若干电极板，板间距为3～5cm，形成多廊道式，水流呈推流型。

厌氧反应器的温度为20℃～25℃，调控电流强度为0.001～0.003A，待处理的硫酸盐有机废水的C/S比为2.0～3.0，COD质量浓度为1100～ 1400mg/L，SO₄ ^2-质量浓度为350～450mg/L，pH为7.0～7.5。

厌氧污泥可以是普通的活性污泥，也可以是厌氧颗粒污泥。

厌氧反应器采用上流式厌氧反应器或普通厌氧消化池。

电极板为石墨板、碳刷或碳布。

本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型解决了低C/S硫酸盐有机废水处理过程中基质竞争性抑制和硫化物毒性作用的难题，为处理此类废水厌氧生物处理提供技术支持；

2)本实用新型可使厌氧生物工艺在常温条件下实现对硫酸盐有机废水的有效处理，对于我国大部分地区来说，污水处理厂水温低于25℃。

3)启动速度快，采用满负荷启动方式，全程仅需20d即可使COD去除率达到85％以上；

4)本实用新型结构简单，节能降耗效果显著，采用温和电场、零价铁提供硫酸盐还原菌的电子供体，能够极大地节省外加碳源的费用；

5)装置运行稳定性强，当水温由25℃降至20℃时，COD和SO₄ ^2-处理效果无明显波动。

附图说明

图1为本实用新型装置结构图；

图2为本实用新型的厌氧生物处理工艺运行过程中COD去除效果变化图；其中：R1铁电耦合厌氧生物处理工艺；R2厌氧生物处理工艺；

图3为本实用新型的厌氧生物处理工艺运行过程中SO₄ ^2-去除效果变化图；其中：R1铁电耦合厌氧生物处理工艺；R2厌氧生物处理工艺；

图4为本实用新型的厌氧生物处理工艺运行过程中20℃时COD去除效果去除效果变化图；其中：R1铁电耦合厌氧生物处理工艺；R2厌氧生物处理工艺；

图5为本实用新型的厌氧生物处理工艺运行过程中20℃时SO₄ ^2-去除效果去除效果变化图；其中：R1铁电耦合厌氧生物处理工艺；R2厌氧生物处理工艺。

其中：废水进水池1、进水泵2、厌氧反应器3、出水池4、用于投加微米级零价铁的投料口A 3-1、用于投加厌氧污泥的投料口B 3-2、沼气出口3-3、电极板3-4。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的分析。

图1所示，本实用新型包括废水进水池1、厌氧反应器3、出水池4；废水进水池1的出水口与进水泵2的一端连接，进水泵2的另一端与厌氧反应器3的进水口连接，厌氧反应器3的出水口与出水池4的进水口连接。

所述的厌氧反应器3的顶部设有用于投加微米级零价铁的投料口A 3-1，用于投加厌氧污泥的投料口B 3-2，以及沼气出口3-3；所述的厌氧反应器内设有若干电极板3-4，板间距为3～5cm，形成多廊道式，水流呈推流型；

厌氧反应器的温度为20℃～25℃，调控电流强度为0.001～0.003A，

待处理的硫酸盐有机废水的C/S比为2.0～3.0，COD质量浓度为1100～ 1400mg/L，SO₄ ^2-质量浓度为350～450mg/L，pH为7.0～7.5。

厌氧污泥可以是普通的活性污泥，也可以是厌氧颗粒污泥。

厌氧反应器采用上流式厌氧反应器或普通厌氧消化池。

电极板为石墨板、碳刷或碳布。

工作过程：

厌氧反应器的投料口A 3-1和投料口B 3-2，分别加入微米级零价铁、厌氧污泥，控制厌氧污泥与零价铁的质量比为50:1～100:1；在设定20-25℃条件下，打开进水泵，应用进水泵将待处理的硫酸盐有机废水抽至厌氧反应器中，预设进水时间为10min，进水流量为1L/min，之后关闭进水泵；接通电极板电源，调控电流强度为0.001～0.003A；间歇运行24h，维持此工况直至反应器中的COD去除率稳定在85％及以上，厌氧反应器启动完成。反应过程中产生的沼气经沼气出口3-3排出。

实施例1：

试验以某特种纸生产废水为用水，具体水质如下：COD平均质量浓度约为1400mg/L，SO₄ ^2-平均质量浓度为450mg/L，NH₄ ⁺平均质量浓度约为 35mg/L，TN平均质量浓度小于40mg/L，利用热水夹套层将水温控制在25℃。采用铁电辅助构建耦合厌氧生物处理工艺，同时构建不含铁电辅助的厌氧生物处理工艺，作为对照组，具体操作步骤如下：

1)接种厌氧活性污泥至有效容积为10L的普通厌氧消化池中，按50:1 的泥铁比将微米级零价铁投加至反应器内，同时开启搅拌器；

2)关闭搅拌器，将石墨板电极插入反应器中，板间距为5cm，连接电源；

3)在水温25℃条件下，打开进水泵，应用进水泵将特种纸废水加入至 10L普通厌氧消化池中，预设进水时间为10min，进水流量为1L/min，之后关闭进水泵，此时，反应器内污泥浓度为3500～4000mg/L；

4)接通电极板电源，调控电流强度为0.003A；

5)间歇运行24h后，应用进水泵向厌氧反应器内连续通入待处理的特种纸废水，设置水力停留时间为24h，维持此工况直至反应器中的COD去除率稳定在85％及以上，厌氧反应器启动完成。

结果表明(详见图2和图3)，运行约20d时，COD残留浓度为202.27mg/L，去除率达到了85.07％；SO₄ ^2-残留浓度为102.24mg/L，去除率达到了80.38％，未闻到明显的臭鸡蛋气味，且电极板上有明显浅黄色，经分析为硫单质。而此时，对照组的COD去除率仅为58.55％，SO₄ ^2-去除率为76.61％，有明显的臭鸡蛋气味。可见，铁电耦合厌氧生物处理工艺在常温条件下可有效处理低C/S比硫酸盐有机废水，且优于对照组。

实施例2：

为验证铁电耦合厌氧生物工艺在常温条件下的运行稳定性，在实施例 1进行至40d，系统成熟稳定后，将水温降至20℃，其它参数不变，经过 20d运行，反应器工况趋于稳定。由图4和图5可得，COD去除率为 80.17～84.12％左右，SO₄ ^2-去除率为71.63～76.67％，而此时，对照组的COD 去除率仅为43.44～62.65％，SO₄ ^2-去除率为67.58～71.63％，表明具有较强的稳定性。

实施例3：

试验采用人工模拟废水，具体水质如下：COD质量浓度约为1100mg/L， SO₄ ^2-质量浓度约为350mg/L，NH₄ ⁺平均质量浓度约为35mg/L，TN平均质量浓度小于40mg/L，pH约为7.0，利用热水夹套层将水温控制在25℃。采用铁电辅助构建耦合厌氧生物处理工艺，具体操作步骤如下：

1)接种厌氧活性污泥至有效容积为10L的上流式厌氧反应器中，按 100:1左右的泥铁比将微米级零价铁投加至反应器内，同时开启搅拌器；

2)关闭搅拌器，将碳刷电极插入反应器中，板间距为3cm，连接电源；

3)在水温25℃条件下，打开进水泵，应用进水泵将特种纸废水加入至 10L普通厌氧消化池中，预设进水时间为10min，进水流量为1L/min，之后关闭进水泵，此时，反应器内污泥浓度约为4000～5000mg/L；

4)接通电极板电源，调控电流强度为0.002A；

5)间歇运行24h后，应用进水泵向厌氧反应器内连续通入模拟废水，设置水力停留时间为24h，维持此工况直至反应器中的COD去除率稳定在 85％及以上，厌氧反应器启动完成。

结果表明，运行约22d时，COD残留浓度为150.96mg/L，去除率达到了86.27％；SO₄ ^2-残留浓度为65.98mg/L，去除率达到了81.15％，未闻到明显的臭鸡蛋气味，而此时，对照组的COD去除率仅为58.96％，SO₄ ^2-去除率为76.48％。

实施例4：

为验证铁电耦合厌氧生物工艺在常温条件下的运行稳定性，当实施例 3的系统成熟稳定后，将水力停留时间、电流强度分别调至12h和0.001A，其它参数不变，经过7d运行，反应器处理效果没有明显变化，COD和SO₄ ^2-的平均去除率分别稳定在84.06％和80.14％。而此时，对照组的COD和 SO₄ ^2-的平均去除率分别仅为42.25％和42.12％，表明具有较强的稳定性。

Claims

1.常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置，其特征在于包括废水进水池、厌氧反应器、出水池；废水进水池的出水口与进水泵的一端连接，进水泵的另一端与厌氧反应器的进水口连接，厌氧反应器的出水口与出水池的进水口连接；

所述的厌氧反应器的顶部设有用于投加微米级零价铁的投料口A，用于投加厌氧污泥的投料口B，以及沼气出口；同时厌氧反应器内设有搅拌器；

所述的厌氧反应器内内沿水流方向设有若干电极板，板间距为3～5cm，形成多廊道式；

厌氧反应器的温度为20℃～25℃，调控电流强度为0.001～0.003A。

2.如权利要求1所述的常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置，其特征在于厌氧污泥为普通活性污泥或厌氧颗粒污泥。

3.如权利要求1所述的常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置，其特征在于厌氧反应器采用上流式厌氧反应器或普通厌氧消化池。

4.如权利要求1所述的常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置，其特征在于电极板为石墨板、碳刷或碳布。

5.如权利要求1所述的常温下低C/S比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理装置，其特征在于废水进水池中的废水为待处理的硫酸盐有机废水，其C/S质量浓度比为2.0～3.0，COD质量浓度为1100～1400mg/L，SO₄ ^2-质量浓度为350～450mg/L，pH为7.0～7.5。