申请日1992.12.03
公开(公告)日1993.05.12
IPC分类号C02F3/28; C12M1/107
摘要
本发明涉及玉米淀粉废水两级发酵处理法及其设备。本发明通过两级升流式厌氧污泥床反应器对含硫酸盐和亚硫酸盐的高浓度玉米淀粉废水进行两级发酵处理，使II级UASB反应器中浓度高、甲烷球菌含量多而成熟的污泥回流到I级UASB反应器中，从而又提高了I级反应器的处理能力，并减少加碱量。本发明方法及其设备的COD去除率90— 93%，COD总容积达14—20kg/m3·d，产气率高，具有相当高的经济效益和社会效益。
権利要求書
1、玉米淀粉废水两级发酵处理法，用二台结构和尺寸大小完全相同的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器，所说的废水在配水箱中用蒸汽将水温提高到35℃±1℃并加以搅拌，加入碱，使其PH值提高到5.0左右后，在Ⅰ级UASB反应器中发酵，发酵后的废水由上部出水口流入中间配水槽，在该槽中加碱，使废水PH值达到6.8左右，从底部引入Ⅱ级UASB反应器，并在其中完全发酵，其特征在于：
a)Ⅱ级UASB反应器发酵较好的污泥向Ⅰ级UASB反应器回流，污泥回流量是UASB反应器内废水量的10～15(重量)%;
b)在每台UASB反应器上部各设有由倒圆锥帽和设于UASB反应器内壁、截面呈M形的挡环所构成的三相分离器，使水相、气相和固相物质分离;
c)废水进入UASB反应器底部后由带穿孔排管的配水管平均配水;
d)在UASB反应器上部水面上设有压力反冲管，对水面固体物或泡沫喷吹，防止污水出水口被堵塞。
2、权利要求1所说的玉米淀粉废水两级发酵方法所用设备，由配水箱、中间配水槽、二台结构和尺寸完全相同的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器组成，其特征在于：
a)所说的Ⅰ级和Ⅱ级UASB反应器，小型者其高度对直径比为6～4∶1;大型者高度为4～6米，直径不限;
b)在二台UASB反应器一侧分别设有多个作为测取污泥和加碱的管口，以在Ⅱ级UASB反应器中部偏上的该管口作为污泥回流管口，将污泥从Ⅱ级UASB反应器送入Ⅰ级UASB反应器内;
c)在每台UASB反应器上部设有三相分离器，所说的三相分离器由倒圆锥形帽和设于UASB反应器内壁、截面呈M形的挡环构成，倒圆锥形帽底角处于挡环M形空档内，该倒圆锥形帽等腰底部倾角α为50～60°，挡环的M型截面上侧斜面与该倒圆锥形底腰平行，并且其间的污泥回流缝宽度α为5～10cm，大型反应器可达20cm，档环的M形截面双峰端与倒圆锥形帽底角尖之间，在反应器纵向方向上的距离为b=5～20cm，在三相分离器上端垂直设有排气管;
d)在反应器下设有带穿孔排管的配水管，该配水管由一根进水直管和两翼带有一组平行排管并与该进水直管垂直的配水直管组成，在各排管上设有多个孔;
e)在UASB反应器水面上20cm处设有压力反冲管，该管呈环形，在该环形管上设有多个孔;
3、按照权利要求2所说的设备，其特征在于：在d)和e)中所说的孔，其截面直径为6～12mm，孔与孔之间距为6mm，各孔交错向下45°排列。
说明书
本发明涉及废水处理领域，特别涉及厌氧生物处理玉米淀粉废水的两级发酵法及其设备。
国内外对高浓度废水厌氧处理正处于开发利用阶段，特别是荷兰、爱尔兰(小麦淀粉)已较大规模应用在工业生产中，但用升流式厌氧污泥床(UASB)时，其有机负荷均较低，一般7～9kg COD/m3·d(COD为化学需氧量)。美国在土豆加工业处理废水时，虽有机负荷高，达25～40kg COD/m3·d，但COD去除率仅为84%。在我国中国科学院广州能源研究所对糖蜜水进行了两段厌氧消化生产性试验，其有机物负荷是10kg COD/m3·d，产气率为3.48m3/m3·d，COD去除率为77.8%，液体总停留时间长达3.33天。日本专利申请特开平-2-111408公开了一种降低在甲烷发酵中调整pH用碱的方法，该方法采用两段升流式厌氧污泥床反应器，但未采取污泥回流工艺，因而不能保证污泥的活性和浓度，同时加碱量较高，因此，TOC(总有机碳量)和BOD(生化需氧量)的去除率只在75%左右。在其二级反应器之间设有膜式分离装置，以加强气体分离效果，使在甲烷槽中不能处理的、甚至在该槽中不需要的成分分离出去，然后使返回酸发酵槽，这种膜式分离装置设备成本较高。该专利申请所处理的污水pH值并不太低，而加碱量也不少，另外其产气率只有3N1/1左右。
此外，US 4948509所公布的厌氧发酵方法是二段处理法，由厌氧发酵反应器和浮槽组成。在反应器下部采用动力机械搅拌的方法，因而增加能耗与成本;在浮槽中采用自然状态下汽、液、固分离方式，这种操作要求严格控制，否则容易产生浮泡结壳，排气困难或堵塞，有时甚至出现设备爆炸的危险;二段之间没有污泥回流，同时所处理的是一般污水，而不是含有难降解的硫酸盐和亚硫盐的高浓度淀粉废水，不需加碱。
SU 912682公开了一种高浓度污水的除气与净化装置，所用设备不是升流式厌氧反应器而是折流式反应器，这种装置容积大，污水在反应器内停留时间长，基建投资高，也没有污泥回流措施，并且维修不便。
US 4735723公布了对含有硫酸盐和有机物的废水厌氧纯化法，所用装置为1000毫升的试验室小试装置，其目的在于将污水中80%的硫酸盐转变成硫化氢，并至少除去硫化氢量的70%，用加酸而不是加碱，是流化床工艺而不是升流式污泥床工艺，消耗动能大，营运费用高。
对于玉米淀粉废水来说，含有机物浓度高，并且由于含有硫酸盐和亚硫酸盐，废水的pH值一般为3.8～4.5，而甲烷球菌的生长条件一般在中性和偏碱性范围如pH 7.0～7.5，为此，必须加碱调节废水的pH值，一般工业用碱如碳酸钠价格较高，降低加碱量才能降低废水处理成本。
本发明目的在于：提供一种处理玉米淀粉废水的两级发酵处理法及其装置，用以处理含硫酸盐及亚硫酸盐的玉米淀粉废水，该方法和设备能提高厌氧反应的有机物容积负荷，提高污水处理效率，缩短废水在反应中的停留时间和减少加碱量，降低处理成本。
本发明目的是这样实现的：在两级发酵处理中，使Ⅱ级UASB反应器发酵较好的污泥向Ⅰ级UASB反应器回流，在每台UASB反应器上部各设有三相分离器，废水进入UASB反应器底部后由带有穿孔排管的配水管平均配水，在UASB反应器上部水面上设有压力反冲器，防止浮渣结壳，从而本发明目的就完全达到了。