申请日2004.06.08
公开(公告)日2006.08.23
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明涉及一种高浓度有机废水的厌氧处理工艺，该工艺是在两阶段厌氧处理中的水解酸化阶段与产甲烷阶段之间插入由铁屑和粒状活性炭(或碳粒)的混合物组成的微电解阶段，形成高浓度有机废水的三阶段厌氧处理工艺。三阶段厌氧处理工艺处理高浓度有机废水可提高厌氧产甲烷的生化性，使产甲烷速率增加，从而增大厌氧反应器的容积负荷，大幅度降低出水残留COD的浓度，总COD的去除率大于91%。可广泛应用于轻工、食品、制药和化工等领域的生产过程中产生的大量高浓度有机废水的厌氧处理。
权利要求书
1.一种高浓度有机废水的厌氧处理工艺，其特征在于：在两阶段厌氧 处理工艺中的水解酸化阶段与产甲烷阶段之间插入由铁屑和粒状活性炭或 碳粒的混合物组成的微电解阶段，高浓度的有机废水按照不同水力停留时 间依次经过水解酸化反应器、微电解槽和产甲烷反应器，形成高浓度有机 废水的三阶段厌氧处理工艺。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的厌氧处理工艺，其特 征在于：水解酸化反应器为普通的水解酸化器、连续酸化澄清器或上流式 厌氧污泥床反应器。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的厌氧处理工艺，其特 征在于：控制经水解酸化处理的出水pH值在3.5～6.0。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的厌氧处理工艺，其特 征在于：在微电解阶段，偏酸性水解酸化出水自微电解槽底部再次澄清后 上流，经过槽内的铁屑与碳粒混合物床层，从上部溢出进入半封闭集水槽， 在集水槽上部加入少量的碱液调节pH值至6.0～7.0。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的厌氧处理工艺，其特 征在于：产甲烷反应器为上流式厌氧污泥床反应器、内循环式厌氧反应器 或普通的间歇厌氧消化池。
说明书
一种高浓度有机废水的厌氧处理工艺
技术领域
本发明涉及对轻工、食品、制药和化工等领域的生产过程中产生的大 量高浓度有机废水的厌氧处理工艺技术，高效利用了废水中的营养物质产 生生物能源—沼气，同时大幅度降低了废水中COD以及废水的处理成本。 属于水污染治理技术领域。
背景技术
目前，轻工、食品、制药和化工等领域的生产过程中产生的大量高浓 度有机废水，其处理方法一般都是单级厌氧反应器进行处理，最常见的厌 氧反应器为上流式厌氧污泥床反应器(UASB)。对于较难降解或浓度很高的 有机废水单级厌氧反应器的处理效率及处理过程的稳定性较差。在1971 年，有学者根据厌氧处理废水过程的四阶段的理论提出两阶段厌氧工艺(亦 称两相厌氧工艺)的概念，即将发酵、酸化细菌与产甲烷细菌分两个反应 器(水解酸化阶段和产甲烷阶段)提供个自的适宜的生长条件进行培养。 自此以后，各国学者开始对两阶段厌氧工艺进行了研究和工业性试验，其 处理高浓度有机废水的效率及运行的稳定性有较大的改善，但对于处理较 高COD浓度且含有一定量的难降解物质的废水其处理效率受到一定的限 制。其缘由是产甲烷细菌的生长条件比较严格，特别是对废水中的氧化还 原电位、有毒物质的含量以及微量元素等条件，单级厌氧反应器内以及两 阶段厌氧工艺中的产甲烷阶段很难完全满足产甲烷细菌生长条件，也就是 难以达到优势产甲烷细菌的优势生长和发挥最佳效率。因此，这两种厌氧 工艺的处理容积负荷不高，水力停留时间较长，反应器容积较大，处理效 率不高，处理设施一次性投资较大等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对轻工、食品、制药和化工等领域的生产过程中产 生的高浓度有机废水采用厌氧处理的新工艺，以提高厌氧处理效率，降低 厌氧出水COD浓度，减轻后续好氧处理的有机负荷，以便降低整个处理过 程的处理运行费用。
本发明的技术方案为：在两阶段厌氧工艺中的水解酸化阶段(或简称 酸化阶段)与产甲烷阶段之间插入由铁屑与活性炭粒(或炭粒)混合组成 的微电解(或称内电解)物化处理单元，形成水解酸化阶段+微电解阶段 +产甲烷阶段的三阶段厌氧处理工艺。
高浓度或较高浓度的有机废水按照不同水力停留时间依次经过水解酸 化反应器、微电解槽、集水槽和产甲烷反应器，各个阶段按照各自的处理 机理发挥各自的最佳处理功效。
水解酸化反应器可以用普通的水解酸化器，出水经普通辐流式沉淀槽 澄清进入后续阶段，污泥部分回流至酸化器，剩余污泥外排;此外，水解 酸化器也可以用连续酸化澄清器或上流式厌氧污泥床反应器(UASB)。
微电解槽就是常用的微电解槽或内电解槽，槽内的中部填有铁屑与碳 粒混合物床层，偏酸性水解酸化出水自微电解槽底部再次澄清后上流，经 过铁屑与碳粒混合物床层，从上部溢出进入一体的半封闭集水槽，在集水 槽上部可加入少量的碱液调节pH值至6.0～7.0。
产甲烷反应器可用常用的上流式厌氧污泥床反应器(UASB)或内循环 式厌氧反应器(IC)，也可用普通的间歇厌氧消化池。
具体原理如下：
经中和调节pH值为中性的高浓度有机废水进入水解酸化阶段的反应器 与其内的发酵、酸化细菌(活性水解酸化污泥)接触，废水中的有机物质 发生水解、产酸等生化反应，使碳氢和碳水化合物降解为可挥发性的脂肪 酸VFA、CO2、H2O，如：乙酸、丙酸、乳酸和丁酸等，蛋白质分解为氨基酸、 VFA、CO2、H2O和NH3等，进入反应器内的废水中的挥发性脂肪酸(以下简 称VFA)含量随停留时间逐渐升高，其pH值逐渐下降。同时废水中对产甲 烷细菌有害物质也有所降解，其氧化还原电位(以下简称eh)降至-100mV 左右。要达到-330mV以下的产甲烷菌生长电位，依靠兼性菌的作用太慢。
经水解酸化处理的出水中VFA浓度较高，pH值在3.5～6.0。进入微电 解槽后即可进行氧化还原反应，进一步对难降解的物质和对甲烷菌有害的 物质进行加氢或氧化，使其厌氧产甲烷的可生化性进一步提高。
此外，产甲烷菌的生长条件十分严格，是专一的严格厌氧菌。这是因 为产甲烷菌的细胞内有许多低氧化还原电位的酶系，当废水体系中氧化态 物质的标准电位高或浓度大时，这些酶系将被高电位不可逆转的氧化破坏， 使产甲烷菌的生长受到抑制，从而，使厌氧酶生化反应速率在较低的情况 下进行。经过微电解处理的产甲烷阶段进水的氧化还原电位eh降低至- 300mV左右，接近或达到产甲烷菌的生长电位，再加上产甲烷阶段内仍然 有部分兼性菌的作用，很快就达到-330mV以下的产甲烷菌的最佳生长电 位。因此，此条件下厌氧产甲烷菌内的酶具有很高的活性，酶催化反应的 速率就高，也就是厌氧产甲烷的速度就高。
在微电解内的氧化还原反应过程中，有少量的铁屑溶解而进入废水， 同时铁屑中的同一过渡元素微量的Co和Ni等也以离子状态进入废水中， 对后续的产甲烷阶段十分有益。