申请日2009.05.07
公开(公告)日2009.10.07
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明涉及一种有机废水厌氧处理方法，属于废水处理技术领域。本发明采用塔式容器和安装在其内部的布水器、三相分离器和相配套的气-液压力平衡器兼水力阻火器构成处理装置，布水器上方设置产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区。被处理的水经布水器在装置的横断面上形成均匀分布的上升水流，其中的有机物在产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区被分解成甲烷和二氧化碳气体，再经过三相分离器分离和气-液压力平衡器兼水力阻火器使水和气体分别排出，厌氧细菌污泥则被有效截留在装置中，不发生流失。本发明不需要设置水解酸化池和出水回流，整个处理过程简洁，能够在1-30kgCOD/m3.d的容积负荷下稳定地运行，废水中有机物的去除率达到90%左右。
权利要求书
1、一种有机废水厌氧处理方法，其特征在于具体包括如下步骤：
1)处理装置外壳(10)为一个钢结构的圆柱形塔式容器，一个或数个直立式圆 筒形三相分离器(12)均匀分布于塔式容器的顶部，塔式容器底部安装与塔 式容器直径相配合的六边形或八边形格栅状布水器(11)，气-液压力平衡 器兼水力阻火器(13)串联在塔式容器顶部的沼气排出管(5)上;进水管 (1)连接布水器(11)，出水管(4)连接三相分离器(12);塔式容器的高 度为2-25米，直径为0.5-20米;
2)在布水器(11)上方依次分隔出产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区，产酸菌聚 集区中产酸厌氧菌的含量及产甲烷菌聚集区中产甲烷厌氧菌的含量均为 10-50g/L;产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区的总高度为塔式容器高度的0.7 -0.8倍，产酸菌聚集区的高度与产甲烷菌聚集区的高度之比为1∶1.8-2;
3)进水泵将需要处理的废水以60-400m3/小时的流量均匀地从进水管(1)输 送到塔式容器内，废水在布水器(11)的横断面上形成均匀分布的上升水流;
4)上升水流流经布水器(11)上方的产酸菌聚集区，与厌氧菌充分接触;水流 中所含有的有机物被转化为以乙酸为主的挥发性有机酸;
5)经产酸菌聚集区处理后的水流继续上升，流经产酸菌聚集区上部的产甲烷菌 聚集区，与厌氧菌充分接触;此过程中将挥发性有机酸再转化为沼气，使水 中的有机物被去除;
6)经产甲烷菌聚集区处理后的上升水流经过三相分离器(12)，三相分离器的 出水经出水管(4)排到塔式容器外，产生的沼气经气-液压力平衡器兼水 力阻火器(13)输送给沼气利用设施，完成整个有机废水的厌氧处理过程。
2、根据权利要求1的有机废水厌氧处理方法，其特征在于所述圆柱形的塔 式容器直径为0.5-20米、高度为2-25米。
3、根据权利要求1的有机废水厌氧处理方法，其特征在于所述三相分离器 直径为0.5-3米、高度为0.5-4米。
4、根据权利要求1的有机废水厌氧处理方法，其特征在于所述产酸厌氧菌 和产甲烷厌氧菌为絮状或颗粒状。
说明书
有机废水厌氧处理方法
技术领域
本发明涉及一种有机废水厌氧处理方法，尤其是一种不需要设置水解酸化 池、可以不采用处理水回流的有机废水处理方法，属于废水处理领域。
背景技术
近年来，厌氧处理作为一种节能的并且可以产生沼气的有机废水处理技术， 成为在含有机物废水处理领域中最瞩目的技术之一。厌氧处理技术的核心是既 要能够促使厌氧细菌得到优化的高密度繁殖、形成稳定的厌氧代谢生态体系， 又要使工艺简单容易实施，采用的处理装置具有简洁的构造。
在上述目标指引下，现行的厌氧处理方法有完全混合型厌氧处理、厌氧滤 床处理、升流式厌氧污泥床处理(UASB)和膨胀颗粒污泥床式厌氧处理(EGSB) 等等。其中，UASB和EGSB是近30年来发展起来的最具代表性的厌氧处理装 置。这两种厌氧处理装置的共同特点是厌氧细菌都采用颗粒状(俗称：颗粒物 泥)并使装置中的菌体浓度达到最大化和良好的固液分离特性，不同之处在于 两者中的颗粒物泥所构成的污泥床层的膨胀度不同。前者的膨胀度较低，后者 较大。
但是，现行的UASB和EGSB还存在着如下四大问题：
1.处理装置的附属设施多，处理工艺流程复杂。现行的UASB和EGSB都 要求在处理装置前设置一个体积庞大的水解酸化池。其目的在于先将被处理的 废水中的有机物通过厌氧水解酸化菌的作用转化为以乙酸为主的有机物。这样 一来，厌氧处理装置中的厌氧菌就只能利用这些乙酸为主的有机物来进行产甲 烷代谢反应。因此，在装置中就只能形成降解乙酸为主的产甲烷优势菌体系。 由于这种细菌对pH值、温度的变化比较敏感，且当基质浓度超过5000mg/LCOD 时，还会产生基质抑制问题，所以就必须采取比较复杂和严格的控制手段来控 制装置进水水质，给处理成本带来增加。同时，由于废水在水解酸化池中发生 反应时会产生恶臭气体污染环境，所以还要增加复杂的臭气处理设施和运行费 用。
2.处理装置本身的结构复杂。为了使被处理的水与装置中的厌氧细菌充分 接触混合，在装置中不产生水流的死角和短流，同时又能够使处理后的水与所 产生的沼气分别顺利地排出到装置外，而且又不会因此而造成装置中厌氧细菌 的流失，现行的UASB和EGSB都必须采用将部分处理后的水进行回流与被处 理水混合的进水方式和多个三角形断面的折板立体排列所构成的“三相分离器”。 并且，为了使被处理的水与回流水能够充分混合，布水器也采用三角形断面形 状。处理水回流不仅使装置的附属设备复杂化，而且降低了进水中的基质浓度。 因此，既增加了处理系统的造价和运行成本，又不利于提高生物反应的速率。 由于这种三角形断面的折流板三相分离器是按照严格的几何尺寸要求排列安装 在装置内部的，其体积占据了装置约1/3左右的空间，所以造成了装置的力学结 构复杂，造价增大。
3.必须采用颗粒污泥作为接种才能启动。在多数情况下，想寻找到合适的 颗粒污泥作为厌氧处理装置的接种污泥进行启动，是比较困难且昂贵的。现行 的UASB和EGSB在设计上要求采用颗粒污泥来启动，在很大程度上限制其应 用范围，不利于其扩大市场。
4.只适用于高的容积负荷。现行的UASB和EGSB在低的容积负荷下运行 时，会造成颗粒污泥解体而随出水流出，因此只适合于在较高的容积负荷下运 行。但是，在处理较高浓度的有机废水时，高的容积负荷会造成出水残留有机 物浓度高，会增加后继好氧处理达标的难度和费用。同时，多数情况下，受废 水水质特性的限制，厌氧处理装置无法在高负荷下运行，此时现行的厌氧处理 装置难以被应用，从而也限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种有机废水厌氧处理方法， 简化处理装置结构和处理工艺，不需要设置水解酸化池和出水回流，整个理过 程简洁，不需复杂的操作和控制程序。
为实现上述目的，本发明采用塔式容器和安装在其内部的布水器、三相分 离器和相配套的气-液压力平衡器兼水力阻火器构成处理装置，布水器上方设 置产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区。被处理的水经布水器在装置的横断面上形 成均匀分布的上升水流，其中的有机物在产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区被分 解成甲烷和二氧化碳气体，再经过三相分离器分离和气-液压力平衡器兼水力 阻火器使水和气体分别排出，厌氧细菌污泥则被有效截留在装置中，不发生流 失。
本发明的有机废水厌氧处理方法具体包括如下步骤：
1)处理装置外壳为一个钢结构的圆柱形塔式容器，一个或数个直立式圆筒形三 相分离器均匀分布于塔式容器的顶部，塔式容器底部安装与塔式容器直径相 配合的六边形或八边形格栅状布水器，气-液压力平衡器兼水力阻火器串联 在塔式容器顶部的沼气排出管上;进水管连接布水器，出水管连接三相分离 器;塔式容器的高度为2-25米，直径为0.5-20米。
2)在布水器上方依次分隔出产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区，产酸菌聚集区中 产酸厌氧菌的含量及产甲烷菌聚集区中产甲烷厌氧菌的含量均为10-50g/L; 产酸菌聚集区和产甲烷菌聚集区的总高度为塔式容器高度的0.7-0.8倍，产 酸菌聚集区的高度与产甲烷菌聚集区的高度之比为1∶1.8-2。
3)进水泵将需要处理的废水以60-400m3/小时的流量均匀地从进水管输送到 塔式容器内，废水在布水器的横断面上形成均匀分布的上升水流。
4)上升水流流经布水器上方的产酸菌聚集区，与厌氧菌充分接触;水流中所含 有的有机物被转化为以乙酸为主的挥发性有机酸。
5)经产酸菌聚集区处理后的水流继续上升，流经产酸菌聚集区上部的产甲烷菌 聚集区，与厌氧菌充分接触;此过程中将挥发性有机酸再转化为沼气，使水 中的有机物被去除。
6)经产甲烷菌聚集区处理后的上升水流经过三相分离器，三相分离器的出水经 出水管排到塔式容器外，产生的沼气经气-液压力平衡器兼水力阻火器输送 给沼气利用设施(锅炉、燃气内燃机等)，整个厌氧处理在水流自塔式容器 底部上升到三相分离器出口的过程中完成。
本发明可以采用非颗粒状的厌氧细菌污泥进行接种启动，并且可以在颗粒 污泥没有形成时达到稳定运行。
本发明处理方法过程简洁，不需要设置水解酸化池，不需要采用出水回流 的工艺，不需复杂的操作和控制程序。废水在一个处理装置内能够完成有机物 由产酸到产甲烷反应的全部过程，并且在处理装置内能够使产酸发酵菌颗粒和 产甲烷发酵菌颗粒分区化保持，即实现两相厌氧发酵过程一体化，使处理装置 的处理效果更稳定。
本发明能够在1-30kgCOD/m3.d的容积负荷下稳定地运行，使废水中有机物 的去除率保持在达到90%左右。