一種高濃度有機廢水的厭氧生物處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高濃度有機廢水的厭氧生物處理方法，屬于有機廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]現階段，在高濃度難降解有機廢水、污水處理技術領域中，由于高濃度難降解有機廢水具有污染物濃度高、成分復雜、毒性大、鹽份高等特性，廢水可生化性差難被微生物分解作用。因此采用常規的廢水處理方法難以凈化或無法滿足這類廢水凈化處理的技術和經濟要求。伴隨著現代環保型污水處理技術的不斷發展，高濃度有機廢水的治理是現階段國內外環境保護技術領域亟待解決的一個難題，如何有效、經濟地解決高濃度難降解有機廢水，已經成為當今環境工程領域最迫切、最需要解決的問題。厭氧生物處理技術是有機廢水處理中的重要技術之一。而厭氧反應器是厭氧生物處理技術的核心。特別是伴著UASB、EGSB, SMPA, ABR、ASBR、LARAN等新技術、新工藝的出現，使厭氧污水處理技術重新受到人們的關注，特別是隨著能源危機、水質污染日趨復雜、節能、高效的厭氧處理技術又成為人們的新一輪的研究熱點。
[0003]傳統的厭氧反應器包括UASB、厭氧過濾床、厭氧流化床等。目前，這些厭氧反應器廣泛應用于廢水處理行業，但常出現能承受有機負荷低，不能承受較大的沖擊負荷，運行穩定性較差，濾床易堵，污泥易流失，反應器體積大，維護困難等缺點。近年來發展的IC厭氧反應器、EGSB厭氧反應器，在UASB上得到了一些突破并解決了一些問題。但是，這類改進型厭氧反應器仍存在一些問題，包括:(I)處理含懸浮物、鈣、鎂等廢水時顆粒污泥易結垢，導致反應器堵塞和處理效率急劇下降，嚴重時需停機清理后重新添加活性污泥。(2)啟動時形成內循環困難，啟動時間長，且集氣槽下易聚集大量浮泥，堵塞集氣槽，難以維持穩定的高效提升。(3)在處理含有毒物質的有機廢水時，傳統的單相厭氧反應器中產甲烷菌群直接接觸有毒物質，其增殖速率常常低于衰亡速率，導致厭氧處理過程不能保持長期的高效。(4)目前三相分離器在較高流速下不能有效實現三相分離，厭氧反應器易出現污泥嚴重流失。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是針對上述缺陷，提供一種高濃度有機廢水的厭氧生物處理方法。該方法實現了厭氧微生物分相分離，具有顆粒化效果好、微生物量高且活性強、反應器負荷高且啟動快等優點。可以最大限度地保留高活性污泥，形成最佳的微生物群落結構，強化生物降解能力，達到同時分解有機物和污泥的目的。
[0005]本發明解決其技術問題采用的技術方案如下:一種高濃度有機廢水的厭氧生物處理方法，包括以下步驟:
[0006]I) 一部分廢水由進水栗從兩相內循環厭氧反應器的底部經第一布液器進入錐形筒體內，另一部分由第二布液器經底部進液支管從底部垂直向上進入錐形筒體內，兩部分廢水在提升器的作用下螺旋升流進入厭氧反應器的酸化反應室，在酸化反應室內的總高度的四分之一、二分之一和四分之三處各安裝一臺攪拌裝置，三臺攪拌裝置兩兩之間正交設置，三臺攪拌裝置交替運行，單臺攪拌裝置運行5?6h后，閑置2h，而后再繼續運行3?4h，如此反復，以保證污水和污泥的充分接觸；
[0007]2)在酸化反應室降解后形成的酸化基質出水與厭氧反應器中的緩沖溶液的回流液在反應罐中相混合，并通過蒸汽投加管道和投酸/堿管道投加蒸汽和酸、堿藥劑的方式使其出水滿足、厭氧反應器對于進水溫度和PH值的要求；
[0008]3)反應罐出水在兩臺一級提升水栗的作用下，由旋流配水裝置均勻配水后，進入厭氧反應器的主反應區，在主反應區內污水和厭氧顆粒污泥充分接觸，聚集在厭氧顆粒污泥上的產甲烷菌利用生物代謝分解和轉化作用把步驟2)中產生的酸化基質轉化為甲烷從而使水中的有機污染從水相中得以去除；污水、污泥在水力作用沿反應器高度方向旋流上升，部分污水和污泥上升至反應器上部后，沿回流管線回到反應罐中；另一部分污水和污泥繼續上升，到達設置于回流管線上方的一級三相分離器，在集氣罩碰撞作用與污泥收集槽的水吸作用下實現污水、污泥、沼氣的分離；污水繼續上升，匯集到位于一級三相分離器上部的出水堰中排出主反應區；沼氣由一級三相分離器中的集氣罩收集后，通過過濾孔進入后續的沼氣回收利用裝置中進一步處理；污泥靠重力作用回落至反應器底部的主反應區，繼續發揮生物降解作用；
[0009]4)主反應區的出水在兩臺二級提升水栗的作用下，由旋流配水裝置均勻配水后進入第二反應區；在第二反應區內污水和厭氧顆粒污泥充分的接觸，水中的有機污染物質被厭氧微生物代謝分解，最終以沼氣的形式從水相中得以分離；污水、污泥在水力作用下沿反應器高度方向旋流上升，部分污水和污泥上升至反應器上部后，沿回流管線回到二級提升水栗的吸水管路中；另一部分污水和污泥繼續上升，在設置于回流管線上方的二級三相分離器的作用下實現污水、污泥、沼氣的分離；污水繼續上升，匯集到位于二級三相分離器上部的出水堰中排出第二反應區；沼氣由二級三相分離器中的集氣罩收集后，進入后續的沼氣回收利用裝置中進一步處理；污泥靠重力作用回落至反應器底部的主反應區，繼續發揮生物降解作用；
[0010]5)第二反應區的出水由鋸齒形溢流堰整流后進入排水管，一部分由回流管進入布液器，再次進入酸化反應室，另一部分由厭氧反應器上部排出進入下一處理單元。
[0011]優選的，該方法中使用的兩相內循環厭氧反應器的筒體是由多塊切割的鋼材相互焊接而成，接著在其內外表面進行防腐處理，然后將兩相內循環厭氧反應器內的各配件進行裝配，裝配完成后對該兩相內循環厭氧反應器進行性能檢驗和調試，最終投入使用。
[0012]在上述任一方案中優選的是，步驟I)中的第一布液器由上下兩層等間距排列的各三根排水管組成；第二布液器由單層等間距排列的兩根排水管組成。
[0013]在上述任一方案中優選的是，步驟I)中在酸化反應室中水力停留時間控制在
1.8?2.5h，pH值控制在5.2?5.6，水溫控制在31?33°C，容積負荷控制在3.0?3.5kgC0D/ (m3.d)。
[0014]在上述任一方案中優選的是，在步驟2)的酸化反應室中，復雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作用下，首先被分解成簡單的有機物，繼而這些簡單的有機物在產酸菌的作用下經過厭氧發酵和氧化轉化成以乙酸為主，以丙酸、丁酸等為輔的揮發性脂肪酸(VFA)和醇類，參與該階段的水解發酵菌主要是厭氧菌和兼性厭氧菌；而后，產氫產乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第一階段產生的中間產物轉化成乙酸、比和CO 2。
[0015]在上述任一方案中優選的是，步驟2)中的所述有機物是簡單的糖類、氨基酸、月旨肪酸和甘油；所述中間產物為丙酸、丁酸和醇類。
[0016]在上述任一方案中優選的是，在步驟3)的主反應區中水溫嚴格控制在33?34°C;pH值控制在7.1?7.3 ;其回流比控制在800%?850% ;表面上升流速控制在10.5?
11.5m/h ;容積負荷控制在22?24kgC0D/(m3.d)，其中的COD去除率達到78%?88%。
[0017]在上述任一方案中優選的是，在步驟4)的第二反應區中水溫控制在30?32°C;pH值控制在7.0?7.2 ;其回流比控制在410%?460%;表面上升流速控制在6.5?6.8m/h ；容積負荷控制在4.5?5.5kgC0D(m3.d)；
[0018]在上述任一方案中優選的是，步驟5)中在污泥沉降區設置順流層和斜板，并利用電控排泥閥定期定量地將污泥沉降區中的大部分污泥排入污泥收集桶。
[0019]此外，本發明中還可連接好氧處理裝置，經厭氧反應器處理后的污水在提升栗的作用下通過進水管導入到好氧兼沉淀池，好氧兼沉淀池中設有曝氣裝置，曝氣裝置外接有風機，空氣通過風機進入曝氣裝置，污水在曝氣反應區