專利名稱：有機(jī)廢水的處理方法及其厭氧污泥床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)廢水處理的方法及其厭氧污泥床反應(yīng)器，尤其是用于釀造、食品、造紙、化工、榨油等廢水處理的處理方法及其厭氧污泥床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
有機(jī)廢水處理的厭氧污泥床反應(yīng)器主要用于將廢水中含有的有機(jī)污染物，通過微生物的作用將污染物分解而形成沼氣、污泥等，從而達(dá)到凈化的目的。目前，有機(jī)廢水處理所使用的厭氧反應(yīng)器主要有普通厭氧消化池、厭氧接觸工藝、厭氧濾床(AF)、厭氧流化床反應(yīng)器、厭氧生物轉(zhuǎn)盤、上流式厭氧污泥床(UASB)、上流式膨脹污泥床(EGSB)、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IC)、厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)、厭氧復(fù)合反應(yīng)器(AF+UASB)等(《UASB工藝的理論與工程實(shí)踐》，作者王凱軍等，中國環(huán)境科學(xué)出版社，2000年)，其中尤以UASB、EGSB、IC這三種反應(yīng)器應(yīng)用最為廣泛，它們的共同特征是能在反應(yīng)器內(nèi)形成沉淀性能良好的、以甲烷菌為主體的顆粒污泥，因而能夠在反應(yīng)器內(nèi)保留較高的污泥濃度，但上述反應(yīng)器中顆粒污泥的類型以及分布形式不理想，對(duì)反應(yīng)器的污水處理能力影響甚大。下面以具有代表性的UASB反應(yīng)器為例(《環(huán)境科學(xué)工具書庫(光盤版)，中國環(huán)境科學(xué)出版社》環(huán)境污染防治類《廢水厭氧生物處理工程》，主編張希衡)，來加以說明。
經(jīng)許多學(xué)者的研究，發(fā)現(xiàn)UASB反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污泥有三種類型，即A型、B型和C型。其中A型和B型兩種顆粒污泥主要由菌體構(gòu)成，而C型顆粒污泥則是由菌體附著于惰性固體顆粒表面而形成的生物粒子。A型顆粒污泥是以巴氏甲烷八疊球菌為主體的球狀顆粒污泥，外層常有絲狀產(chǎn)甲烷桿菌纏繞。它比較密實(shí)，但粒徑很小，約0.1～0.5mm。B型顆粒污泥是以絲狀的產(chǎn)甲烷桿菌為主體的顆粒污泥，故也稱桿菌顆粒。它在UASB反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)頻率極高，其表面比較規(guī)則，外層纏繞著各種形態(tài)的產(chǎn)甲烷桿菌的絲狀體。B型顆粒污泥的粒徑約1～3mm，密度約為1.033g/cm3。C型顆粒污泥是由疏松的纖絲狀細(xì)菌纏繞粘連在惰性微粒上所形成的球狀團(tuán)粒，故也稱絲菌顆粒。它類似于厭氧流化床反應(yīng)器中的生物粒子(在人工無機(jī)載體上覆蓋著生物膜的微粒)。C型顆粒污泥大而重，粒徑為1～5mm。顆粒污泥的比重約為1.01～1.05。顆粒污泥的沉降速度依比重和粒徑的不同而差異甚大，約0.2mm/s～30mm/s，一般為5～10mm/s。
不同類型的顆粒污泥的形成與廢水中化學(xué)物質(zhì)即營養(yǎng)基質(zhì)和無機(jī)物的不同、以及反應(yīng)器的工藝運(yùn)行條件—特別是水力表面負(fù)荷和產(chǎn)氣強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)UASB反應(yīng)器中的乙酸濃度很高時(shí)，以乙酸為主要基質(zhì)的少數(shù)菌種，如巴氏甲烷八疊球菌(或許還有馬氏甲烷八疊球菌)，將迅速生長繁殖，并依靠其杰出的成團(tuán)能力而形成肉眼可見的A型顆粒污泥。由于A型顆粒污泥基本上是由厭氧微生物組成，比重輕，因此它的出現(xiàn)并保持穩(wěn)定存在的必要條件是UASB反應(yīng)器中的表面水力負(fù)荷及表面產(chǎn)氣率要低，即由其產(chǎn)生的水力及氣力分級(jí)作用要弱。但是，在實(shí)際的生產(chǎn)性裝置中，難于維持高水平的乙酸濃度，故很少見到A型顆粒。此外，由于甲烷八疊球菌形成的A型顆粒污泥內(nèi)部有孔洞，常作為其它細(xì)菌棲息的場所而變形，不能穩(wěn)定存在。有研究表明B型顆粒污泥是由絲狀甲烷桿菌棲息于上述空洞中而逐漸形成的。B型顆粒的形成，破壞了A型顆粒的穩(wěn)定而使其解體。超薄切片觀察幼齡B型顆粒的結(jié)果表明，在接近邊緣的地方尚存有甲烷八疊球菌簇，而其中心則未見甲烷八疊球菌，表明B型顆粒是由A型顆粒轉(zhuǎn)型而成的。隨著幼齡B型顆粒的逐漸發(fā)展，位于外層的甲烷八疊球菌逐漸脫落，表明A型顆粒已完全解體，不復(fù)存在，而典型的B型顆粒已成熟定型，其中已不含甲烷八疊球菌了。當(dāng)UASB反應(yīng)器中存在適量的懸浮固體時(shí)，具有較好附著能力的絲狀甲烷菌可附著于固體顆粒(初級(jí)核)表面，進(jìn)而發(fā)展成C型顆粒，即在初級(jí)核表面形成生物膜。初級(jí)核可以是無機(jī)顆粒，也可以是其它生物碎片。C型顆粒發(fā)育到一定的程度，生物膜會(huì)脫落而招致C型顆粒破碎，這些碎片即成為次級(jí)核，形成新的C型顆粒污泥。
在反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)，顆粒污泥的形成與分布受到一些外界條件的制約，其中最主要的是基質(zhì)的種類和濃度，以及表面水力負(fù)荷和表面產(chǎn)氣率的分級(jí)作用。首先，基質(zhì)的種類和濃度對(duì)形成顆粒污泥的種類和質(zhì)量有著重要的影響。我們知道，乙酸是厭氧消化系統(tǒng)中最主要的供甲烷細(xì)菌吸收利用的基質(zhì)，而能利用這種基質(zhì)的甲烷細(xì)菌有巴氏甲烷八疊球菌和馬氏甲烷八疊球菌，以及常呈絲狀的孫氏甲烷絲菌。巴氏甲烷八疊球菌在乙酸濃度較高的消化液中有較快的比增殖速度(比后者快4.5倍)，因而有利于A型顆粒污泥的形成。絲狀的孫氏甲烷絲菌對(duì)乙酸有較強(qiáng)的親和力，在乙酸濃度低時(shí)，它捕獲乙酸進(jìn)行增殖的能力比前者為強(qiáng)，因而有利干B型和C型顆粒污泥的形成。環(huán)境中氫的濃度對(duì)微生物的成團(tuán)起著重要作用。氫分壓較高時(shí)，以氫為能源的產(chǎn)甲烷菌(氫營養(yǎng)型的產(chǎn)甲烷菌)在有足夠的半脫氨酸存在下，能產(chǎn)生過量的各種氨基酸，形成胞外多肽，再與厭氧細(xì)菌結(jié)合成團(tuán)粒面形成顆粒污泥。此外，在UASB反應(yīng)器中，由表面水力負(fù)荷決定的上升液流和由表面產(chǎn)氣率促成的上竄氣泡對(duì)反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥粒子產(chǎn)生的浮載作用，使大而重的污泥粒子堆積于底層，小而輕的污泥粒子浮于上層，這種使污泥粒子沿高度的分級(jí)懸浮現(xiàn)象稱為污泥粒子的水力和氣力分級(jí)作用。表面水力負(fù)荷和表面產(chǎn)氣率有時(shí)也稱為選擇壓。表面水力負(fù)荷大時(shí)，液流上升速度大，浮載能力強(qiáng)，分級(jí)作用明顯；表面產(chǎn)氣率大時(shí)，單位面積上通過的氣泡量多，對(duì)污泥粒子的卷帶浮升和分級(jí)作用也就明顯。水力和氣力分級(jí)作用強(qiáng)時(shí)，污泥粒子沿高度的分級(jí)分層作用就十分明顯。細(xì)小污泥粒子易懸浮于頂層，而粗大污泥粒子易積于底層。由此可見，分級(jí)作用特低時(shí)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)會(huì)保持大量的分散態(tài)細(xì)菌，由于其傳質(zhì)阻力小，能優(yōu)先捕獲營養(yǎng)物質(zhì)而大量繁殖，并抑制了傳質(zhì)阻力大的顆粒污泥的形成，使反應(yīng)器內(nèi)保持了低水平的處理能力。分級(jí)作用中等時(shí)，分散態(tài)細(xì)菌被迫僅存留于反應(yīng)區(qū)頂層，而讓附著型和結(jié)團(tuán)型的厭氧微生物在反應(yīng)區(qū)底部富營養(yǎng)帶內(nèi)大量滋生，從而在此區(qū)域內(nèi)形成顆粒污泥，大大提高了反應(yīng)器的處理能力。當(dāng)分級(jí)作用很大時(shí)，不僅分散態(tài)細(xì)菌大量流失，而且一些能改善出水水質(zhì)的較小顆粒污泥也頻頻流失，造成反應(yīng)器處理效能的反退。分級(jí)作用在形成顆粒污泥時(shí)的這種優(yōu)選功能，在Wijbenga等人的實(shí)驗(yàn)中得到了證明。他們以95％的絮體污泥和5％的顆粒污泥作為接種物，起動(dòng)實(shí)驗(yàn)規(guī)模的UASB反應(yīng)器。起初維持較低水平的分級(jí)作用，經(jīng)166天的運(yùn)行，終未培養(yǎng)出顆粒污泥。后來采用充氮的辦法來提高分級(jí)作用，結(jié)果在開始充氮的31天后即出現(xiàn)了顆粒污泥。分級(jí)作用的大小也影響著顆粒污泥的質(zhì)量分級(jí)作用很高時(shí)，只有附著生長或結(jié)團(tuán)至足夠大的厭氧細(xì)菌才能選擇性地滯留，其中大多是纏繞能力很強(qiáng)的絲狀甲烷細(xì)菌。甲烷八疊球菌只有在迅速結(jié)團(tuán)并達(dá)到足夠大后才能被滯留，否則難以幸存。因此，分級(jí)作用不僅影響污泥顆?；倪M(jìn)程，同時(shí)還對(duì)形成的顆粒污泥的質(zhì)量有很大的影響。分級(jí)作用低時(shí)，不利于污泥顆?；?。只有較高的分級(jí)作用，才能促進(jìn)污泥顆?；⒂欣谛纬葿、C型顆粒。因此，在反應(yīng)器運(yùn)行的起動(dòng)期間必須采用合適的表面水力負(fù)荷和表面產(chǎn)氣率。
綜上所述，既然A型、B型和C型三種顆粒污泥對(duì)主要基質(zhì)(乙酸)有著不同的生化特性，就應(yīng)該在厭氧消化器中合理配布污泥以充分發(fā)揮各自的處理功能。一般來說，應(yīng)在反應(yīng)區(qū)廢水入口處的底部附近培養(yǎng)較高濃度的A型顆粒污泥，以發(fā)揮其在乙酸濃度高時(shí)比增殖速度快的生理特性，盡量多地降解有機(jī)營養(yǎng)物；而在反應(yīng)區(qū)的中段應(yīng)培養(yǎng)濃度較高的B型和C型顆粒污泥，以發(fā)揮其在乙酸濃度低時(shí)有較強(qiáng)親和力的生理特性，充分捕獲和轉(zhuǎn)化消化液中殘存的有機(jī)營養(yǎng)物，最大限度地改善出水水質(zhì)。
但是，在實(shí)際工程中很難實(shí)現(xiàn)顆粒污泥的這種理想分布。其主要原因是UASB反應(yīng)器在起動(dòng)階段，為穩(wěn)妥起見(避免酸化)，常采用較低的負(fù)荷值，且在COD(化學(xué)需氧量，代表含碳和氮的污泥物的大小值)去除率達(dá)80％～90％后才允許增大負(fù)荷值。其結(jié)果是從一開始即維持體系中較低水平的乙酸濃度，一般只形成B型和C型顆粒污泥，而A型顆粒污泥卻無法培養(yǎng)起來，這也是UASB反應(yīng)器在提高處理能力方面的一個(gè)內(nèi)部障礙。另外，實(shí)際的UASB反應(yīng)器在起動(dòng)期由于采用低負(fù)荷而使乙酸濃度很低，在這樣的低乙酸濃度水平的環(huán)境中，產(chǎn)甲烷八疊球菌很難發(fā)揮其比增殖速度快的優(yōu)勢(shì)，因而難以迅速結(jié)成生物團(tuán)粒，被選擇滯留的機(jī)會(huì)較少，而且甲烷八疊球菌形成的A型顆粒要比B、C型顆粒小。據(jù)Lettinga等人報(bào)道，B型和C型顆粒要比A型顆粒大4～6倍，這使得甲烷八疊球菌被選擇滯留的機(jī)會(huì)更少，UASB反應(yīng)器內(nèi)的A型顆粒很少，反過來又限制了UASB反應(yīng)器的處理能力。
另外，在UASB、EGSB及IC反應(yīng)器中，為了使有機(jī)廢水均勻的進(jìn)入生化反應(yīng)區(qū)，均需在反應(yīng)器底部安裝復(fù)雜的布水系統(tǒng)；為了將分解后形成的沼氣、污泥和處理后廢水有效分離，還需在上部安裝復(fù)雜的三相分離器。因此，UASB、EGSB及IC反應(yīng)器單位容積的投資較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的有機(jī)廢水處理方法以及使用的厭氧反應(yīng)器顆粒污泥的分布不理想、A型顆粒污泥很少而限制了其處理能力的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能使反應(yīng)器內(nèi)的A、B、C型顆粒污泥合理分布的有機(jī)廢水處理方法以及厭氧污泥床反應(yīng)器。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是有機(jī)廢水的處理方法，利用在入流端均勻布水，使有機(jī)廢水從入流端以水平推流的形式流向出流端，從而在入流端形成A型顆粒污泥的高濃度區(qū)，在中間段以及出流端形成B型和C型顆粒污泥的高濃度區(qū)。
厭氧污泥床反應(yīng)器，包括由環(huán)繞閉合的周邊和底面組成的容器，其水平橫截面可以是矩形、圓形或環(huán)形等形狀，在容器上設(shè)有均勻分布在入流端的入流裝置，在距離上述入流裝置水平方向的遠(yuǎn)端設(shè)有出流裝置，而整過容器的內(nèi)部容積幾乎都成為了生化反應(yīng)區(qū)。
在反應(yīng)器啟動(dòng)階段，反應(yīng)器負(fù)荷較低，在接種污泥足夠的情況下，只在反應(yīng)器的入流裝置端附近產(chǎn)生大量沼氣，且所產(chǎn)沼氣沿垂直于水流方向逸出水面，實(shí)現(xiàn)了氣水分離。而反應(yīng)器出流裝置端很大一部分容積基本上不產(chǎn)沼氣，因而處于準(zhǔn)層流狀態(tài)，污泥在此區(qū)域內(nèi)沉淀下來，實(shí)現(xiàn)了泥水分離。廢水沿反應(yīng)器作近似水平的推流運(yùn)動(dòng)，在沼氣的攪拌的作用下作上下運(yùn)動(dòng)，使廢水能得到充分混合。在產(chǎn)氣區(qū)由于沼氣攪拌的方向與水流方向相互垂直，而對(duì)污泥的洗出作用主要靠二者的合力，所以這種洗出作用與上流式厭氧污泥床的沼氣和廢水同一方向雙重作用下的洗出作用相比，要弱一些。因此，平流式的厭氧污泥床反應(yīng)器可以采用比UASB更大的負(fù)荷和流速，而將污泥洗出量控制在允許范圍內(nèi)，不致使反應(yīng)器退化。由于反應(yīng)器入流裝置端的COD容積負(fù)荷相對(duì)于出流裝置端COD容積負(fù)荷高，沼氣對(duì)于污泥的攪拌作用也就很強(qiáng)，因而對(duì)污泥的選擇作用就很強(qiáng)。這種情況下顆粒污泥最容易形成，因此反應(yīng)器入流裝置端很快最先形成顆粒污泥，反應(yīng)器入流裝置端的污水中的乙酸濃度保持在較高的水平，而后隨水流方向逐漸降低，因而可在反應(yīng)器前端形成A型顆粒污泥而在反應(yīng)器后端形成B型、C型顆粒污泥，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)的A、B、C型顆粒污泥合理分布的目的。
在反應(yīng)器啟動(dòng)完成的運(yùn)行階段，反應(yīng)器內(nèi)已形成分布合理的A、B、C型顆粒污泥，反應(yīng)器負(fù)荷雖較高，也只在反應(yīng)器前端產(chǎn)生大量沼氣，且所產(chǎn)沼氣沿垂直于水流方向逸出水面，實(shí)現(xiàn)了氣水分離。而反應(yīng)器出流裝置端附近產(chǎn)沼氣量很小，因而處于準(zhǔn)層流狀態(tài)，污泥在此區(qū)域內(nèi)沉淀下來，實(shí)現(xiàn)了泥水分離，使反應(yīng)器內(nèi)能夠保留較高濃度的污泥。
本發(fā)明的有益效果是，由于采用了上述在入流端形成A型顆粒污泥的高濃度區(qū)，在中間段以及出流端形成B型和C型顆粒污泥的高濃度區(qū)的方法及其使其廢水沿反應(yīng)器作近似水平的推流運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，使得能在反應(yīng)器內(nèi)形成沉淀性能良好的、以甲烷菌為主體顆粒污泥，且有利于反應(yīng)器中A、B、C型顆粒污泥的形成和合理配布，充分發(fā)揮三種類型顆粒污泥的優(yōu)勢(shì)，最大程度地改善出水水質(zhì)，較UASB反應(yīng)器有更大的處理能力。在反應(yīng)器內(nèi)能夠保留較高的污泥濃度，從而單位反應(yīng)器容積所能承受的有機(jī)負(fù)荷較高，因而可以使所需的反應(yīng)器的容積大大減小，單位反應(yīng)器的COD容積負(fù)荷高達(dá)數(shù)千克甚至數(shù)十千克，且不需安裝復(fù)雜的布水系統(tǒng)和復(fù)雜的三相分離器，因而投資省，單位反應(yīng)器容積的投資較UASB等節(jié)約50％左右。而且，即使在較低的負(fù)荷下，也會(huì)由于反應(yīng)器入流裝置端的COD容積負(fù)荷相對(duì)于出流裝置端COD容積負(fù)荷高，沼氣對(duì)于污泥的攪拌作用也就很強(qiáng)，因而對(duì)污泥的選擇作用就很強(qiáng)。這種情況下顆粒污泥最容易形成，因此反應(yīng)器前端很快最先形成顆粒污泥，因而反應(yīng)器完成顆粒污泥化的時(shí)問較UASB要短。隨負(fù)荷不斷提高，逐漸向反應(yīng)器后部推進(jìn)，直至顆粒污泥充滿整個(gè)反應(yīng)器。其實(shí)即使負(fù)荷不提高，隨著前端顆粒污泥的增加，也會(huì)逐漸向反應(yīng)器后端推進(jìn)。我們?cè)谏a(chǎn)規(guī)模的反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器COD容積負(fù)荷一直處于4公斤以下，都可以形成了良好的顆粒污泥，而上流式厭氧污泥床在這樣低的COD容積負(fù)荷下還未見有形成顆粒污泥的報(bào)道。


圖1是本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2A向的局部放大旋轉(zhuǎn)圖。
圖4是本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的有機(jī)廢水的處理方法，是利用在入流端均勻布水，使有機(jī)廢水從入流端以水平推流的形式流向出流端，從而在入流端形成A型顆粒污泥的高濃度區(qū)，在中間段以及出流端形成B型和C型顆粒污泥的高濃度區(qū)，從而通過A、B、C型顆粒污泥合理分布來充分發(fā)揮三種類型的顆粒污泥的優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)上述方法，本發(fā)明的厭氧污泥床反應(yīng)器，如圖1、圖2、圖3、圖4所示，包括容器1，所述容器1是由環(huán)繞閉合的周邊10和底面11組成，在容器1上設(shè)有入流裝置2，在距離上述入流裝置2水平方向的遠(yuǎn)端設(shè)有出流裝置3，入流裝置2與出流裝置3的水平距離越遠(yuǎn)越好，這樣，使整過容器的內(nèi)部容積幾乎都成為了生化反應(yīng)區(qū)，廢水沿反應(yīng)器作近似水平的推流運(yùn)動(dòng)，在沼氣的攪拌的作用下作上下運(yùn)動(dòng)，使廢水能得到充分混合。以厭氧消化污泥或其它厭氧反應(yīng)器絮狀污泥接種，即能在反應(yīng)器內(nèi)形成沉淀性能良好的、以甲烷菌為主體的顆粒污泥。有機(jī)污水從入流裝置進(jìn)入容器內(nèi)，經(jīng)過生化反應(yīng)區(qū)并經(jīng)微生物的作用將污染物分解而形成沼氣、污泥等，并在從入流端流向出流端的生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)自然的將分解后形成的沼氣、污泥和處理后廢水有效分離，沼氣從容器的上部流出，沉淀性能良好的以甲烷菌為主體的顆粒污泥逐步沉淀，而處理后廢水從出流裝置流出。
在反應(yīng)器啟動(dòng)階段，反應(yīng)器負(fù)荷較低，在接種污泥足夠的情況下，只在反應(yīng)器的入流裝置端附近產(chǎn)生大量沼氣，且所產(chǎn)沼氣沿垂直于水流方向逸出水面，實(shí)現(xiàn)了氣水分離。廢水沿反應(yīng)器作近似水平的推流運(yùn)動(dòng)，在沼氣的攪拌的作用下作上下運(yùn)動(dòng)，使廢水能得到充分混合。另一方面，盡管該反應(yīng)器沒有復(fù)雜的三相分離器，但由于啟動(dòng)階段反應(yīng)器后端基本不產(chǎn)沼氣，本質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)平流式沉淀池，而這個(gè)平流式的沉淀池的容積比三相分離器沉淀區(qū)大得多，沉淀時(shí)間也要長得多，因而除極少量的沉淀性能極差的絮狀污泥會(huì)隨出水洗出外，大部分絮狀污泥仍會(huì)停留在反應(yīng)器后端。因此，該反應(yīng)器的污泥洗出本質(zhì)上只是從反應(yīng)器前端洗到反應(yīng)器后端，而并非真正洗出了反應(yīng)器，因而在反應(yīng)器內(nèi)的污泥保有量較高。在產(chǎn)氣區(qū)由于沼氣攪拌的方向與水流方向相互垂直，而對(duì)污泥的洗出作用主要靠二者的合力，所以這種洗出作用與上流式厭氧污泥床的沼氣和廢水同一方向雙重作用下的洗出作用相比，要弱一些。因此，平流式的厭氧污泥床反應(yīng)器可以采用比UASB更大的負(fù)荷和流速，而將污泥洗出量控制在允許范圍內(nèi)，不致使反應(yīng)器退化。由于反應(yīng)器入流裝置端的COD容積負(fù)荷相對(duì)于出流裝置端COD容積負(fù)荷高，沼氣對(duì)于污泥的攪拌作用也就很強(qiáng)，因而對(duì)污泥的選擇作用就很強(qiáng)。這種情況下顆粒污泥最容易形成，因此反應(yīng)器入流裝置端很快最先形成顆粒污泥，反應(yīng)器入流裝置端的污水中的乙酸濃度保持在較高的水平，而后隨水流方向逐漸降低，因而可在反應(yīng)器前端形成A型顆粒污泥而在反應(yīng)器后端形成B型、C型顆粒污泥，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)的A、B、C型顆粒污泥合理分布的目的。
在反應(yīng)器啟動(dòng)完成的運(yùn)行階段，反應(yīng)器內(nèi)已形成分布合理的A、B、C型顆粒污泥，反應(yīng)器負(fù)荷雖較高，也只在反應(yīng)器前端產(chǎn)生大量沼氣，且所產(chǎn)沼氣沿垂直于水流方向逸出水面，實(shí)現(xiàn)了氣水分離。而反應(yīng)器出流裝置端附近產(chǎn)沼氣量很小，因而處于準(zhǔn)層流狀態(tài)，污泥在此區(qū)域內(nèi)沉淀下來，實(shí)現(xiàn)了泥水分離，從而能在反應(yīng)器內(nèi)保留較高的污泥濃度。
所述容器1的水平橫截面可以是矩形或環(huán)形，尤其以矩形的效果較佳。所述入流裝置2和出流裝置3均勻設(shè)置在容器的整個(gè)寬度方向上，使得有機(jī)污水從入流裝置均勻的進(jìn)入容器內(nèi)并在生化反應(yīng)區(qū)內(nèi)均勻的流向出流端。所述入流裝置2包括檔水墻4和底板5，檔水墻4橫貫整個(gè)容器的寬度，底板5上設(shè)置有均勻分布的潛孔6，所述潛孔6的位置在水平面7以下，所述潛孔6的形狀可以是圓形、矩形、長條形等，這樣，有機(jī)污水進(jìn)入容器內(nèi)時(shí)，即可利用上述檔水墻4和潛孔6達(dá)到均勻布水且防止因水流沖擊而形成泡沫等。同樣的道理，上述出流裝置3也最好設(shè)置在容器的整個(gè)寬度方向上，出水沿整個(gè)容器寬度溢流出反應(yīng)器，所述出流裝置3可以采用現(xiàn)有的多種形式，如自由溢流堰8等。這樣，有機(jī)廢水即可沿容器1的長度方向做近似水平的流動(dòng)，并在出流裝置3端形成準(zhǔn)層流狀態(tài)。
所述容器1的水平橫截面也可以為圓形，如圖4所示。所述入流裝置2設(shè)置在圓形的中心，所述出流裝置3均勻設(shè)置在容器1的圓形周邊上。入流裝置2、出流裝置3與上述容器的水平橫截面為矩形的反應(yīng)器相同，也可以達(dá)到同樣的效果，且有機(jī)廢水即沿容器1的圓周徑向做近似水平的流動(dòng)，并在出流裝置3端形成更加平緩的準(zhǔn)層流狀態(tài)。
上述反應(yīng)器的底面11從入流裝置2的一端至出流裝置3的一端設(shè)置有坡度，該坡度以0.01～0.02即可。入流裝置2一端的水平高度低于出流裝置3一端的水平高度，這樣有利于顆粒污泥有效的向入流端回流，從而達(dá)到更好的微生物生化反應(yīng)效果，有利于有機(jī)污染物的有效徹底的分解。
如果需要收集厭氧處理過程中產(chǎn)生出的沼氣，所述容器1的頂部可以覆蓋蓋板9進(jìn)行密閉，所述蓋板9與水平面7之間留有距離，用以收集、集中產(chǎn)生的沼氣，蓋板9上設(shè)置有出氣口12，用以將收集的沼氣排出并加以利用。
為了排放厭氧處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥，可在水平橫截面為矩形的容器1的周邊10的兩側(cè)的側(cè)壁的底部或底面11上設(shè)置排泥管13，以及在水平橫截面為園形的容器1的底面11上設(shè)置排泥管13，所述排泥管13可以采用沿污水流動(dòng)方向間隔一定的距離均勻布置的方式，使得剩余污泥的排放均勻。
實(shí)施例本發(fā)明的有機(jī)廢水的處理方法，是利用在入流端均勻布水，使有機(jī)廢水從入流端以水平推流的形式流向出流端，從而在入流端形成A型顆粒污泥的高濃度區(qū)，在中間段以及出流端形成B型和C型顆粒污泥的高濃度區(qū)，從而通過A、B、C型顆粒污泥合理分布來充分發(fā)揮三種類型的顆粒污泥的優(yōu)勢(shì)。
按照上述方法，本發(fā)明的厭氧污泥床反應(yīng)器，按照上述具體實(shí)施方式
，如圖1、圖2、圖3所示，將容器1做成水平橫截面為矩形的容器，其長24米、寬5米、深2米(池長12米處)，底面11的坡度為0.02，容積為240立方米的厭氧污泥床反應(yīng)器。在容器1的寬度方向上的一端設(shè)置入流裝置2，另一端設(shè)置出流裝置3。入流裝置2包括檔水墻4和底板5，檔水墻4橫貫整個(gè)容器的寬度，底板5上設(shè)置有均勻分布的潛孔6，所述潛孔6的位置在水平面7以下，所述潛孔6的形狀采用圓形；出流裝置3也設(shè)置在容器的整個(gè)寬度方向上，出水沿整個(gè)容器寬度溢流出反應(yīng)器，所述出流裝置3采用現(xiàn)有的自由溢流堰8。
利用該厭氧污泥床反應(yīng)器處理釀酒生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，以處理同類廢水的UASB反應(yīng)器絮狀污泥接種，在反應(yīng)器內(nèi)形成了沉淀性能良好的顆粒污泥，進(jìn)水COD濃度14882mg/dm3，出水COD濃度1416mg/dm3，單位反應(yīng)器容積負(fù)荷高達(dá)3.6Kg以上，廢水COD去除率高達(dá)90％以上。
權(quán)利要求
1.有機(jī)廢水的處理方法，利用在入流端均勻布水，使有機(jī)廢水從入流端以水平推流的形式流向出流端，在入流端形成A型顆粒污泥的高濃度區(qū)，在中間段以及出流端形成B型和C型顆粒污泥的高濃度區(qū)。
2.利用權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢水的處理方法制造的厭氧污泥床反應(yīng)器，包括容器(1)，其特征是所述容器(1)是由環(huán)繞閉合的周邊(10)和底面(11)組成，在容器(1)上設(shè)有均勻分布在入流端的入流裝置(2)，在距離上述入流裝置(2)水平方向的遠(yuǎn)端設(shè)有出流裝置(3)。
3.如權(quán)利要求2所述的厭氧污泥床反應(yīng)器，其特征是所述容器(1)的水平橫截面為矩形，所述入流裝置(2)和出流裝置(3)均勻設(shè)置在容器的整個(gè)寬度方向上。
4.如權(quán)利要求2或3所述的厭氧污泥床反應(yīng)器，其特征是所述入流裝置(2)包括檔水墻(4)和底板(5)，檔水墻(4)橫貫整個(gè)容器的寬度，底板(5)上設(shè)置有均勻分布的潛孔(6)，所述潛孔(6)的位置在水平面(7)以下。
5.如權(quán)利要求2所述的厭氧污泥床反應(yīng)器，其特征是所述容器(1)的水平橫截面為圓形，所述入流裝置(2)設(shè)置在圓形的中心，所述出流裝置(3)均勻設(shè)置在容器(1)的圓形周邊上。
6.如權(quán)利要求5所述的厭氧污泥床反應(yīng)器，其特征是所述入流裝置(2)包括檔水墻(4)和底板(5)，檔水墻(4)呈封閉的園環(huán)形，底板(5)上設(shè)置有均勻分布的潛孔(6)，所述潛孔(6)的位置在水平面(7)以下
7.如權(quán)利要求2所述的厭氧污泥床反應(yīng)器，其特征是所述底面(11)從入流裝置(2)的一端至出流裝置(3)的一端設(shè)置有坡度，入流裝置(2)一端的底面(11)的水平高度低于出流裝置(3)一端的底面(11)的水平高度。
8.如權(quán)利要求2所述的厭氧污泥床反應(yīng)器，其特征是所述容器(1)的頂部覆蓋有蓋板(9)，所述蓋板(9)與水平面(7)之間有距離，蓋板(9)上設(shè)置有出氣口(12)。
9.如權(quán)利要求2所述的厭氧污泥床反應(yīng)器，其特征是所述周邊(10)的側(cè)壁底部或底面(11)上設(shè)置有排泥管(13)。
10.如權(quán)利要求9所述的厭氧污泥床反應(yīng)器，其特征是所述排泥管(13)在入流裝置(2)與出流裝置(3)之間均勻間隔布置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)廢水的處理方法及其厭氧污泥床反應(yīng)器，利用在入流端均勻布水，使有機(jī)廢水從入流端以水平推流的形式流向出流端，在入流端形成A型顆粒污泥的高濃度區(qū)，在中間段以及出流端形成B型和C型顆粒污泥的高濃度區(qū)。按照上述方法，厭氧污泥床反應(yīng)器的容器水平橫截面做成矩形或圓形，在容器上設(shè)有均勻分布在入流端的入流裝置，在距離入流裝置水平方向的遠(yuǎn)端設(shè)有出流裝置，可在反應(yīng)器前端形成A型顆粒污泥而在反應(yīng)器后端形成B型、C型顆粒污泥的合理分布，從而較UASB反應(yīng)器有更大的處理能力，單位反應(yīng)器的COD容積負(fù)荷高達(dá)數(shù)千克甚至數(shù)十千克，且單位反應(yīng)器容積的投資較UASB等節(jié)約50％左右。
文檔編號(hào)C02F3/28GK1539761SQ20031011081
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者周永奎, 范建中, 湯勇 申請(qǐng)人:四川省宜賓五糧液集團(tuán)有限公司