一種高效電解脫硫厭氧反應器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高效電解脫硫厭氧反應器，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)厭氧處理效率降低，吹脫氣量不易控制，設(shè)備成本昂貴，運行成本高的問題，其解決的技術(shù)方案是，進水管與進水泵相連通，進水泵與伸入?yún)捬跖蛎洿卜磻鲀?nèi)底部的第一穿孔布水管相連接，第一穿孔布水管下面平行相對設(shè)有第二穿孔布水管，第二穿孔布水管與回流泵相連接，回流泵經(jīng)回流水管與沉淀池相連通，厭氧膨脹床反應器內(nèi)上部經(jīng)集氣支管裝有若干三相分離器，集氣支管與集氣總管相連通，集氣總管上方設(shè)有出水三角堰，集氣總管與沼氣收集罐相連通，本發(fā)明開發(fā)容積小、投資少、占地省、運行穩(wěn)定、處理高效，使用效果好，是厭氧反應器上的創(chuàng)新。
【專利說明】
一種高效電解脫硫厭氧反應器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，特別是一種高效電解脫硫厭氧反應器。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，我國的水污染問題中，富含硫酸鹽的廢水是主要的污染來源之一，硫酸 鹽廢水具有污染面積大、潛伏周期長、難以治理等特點。目前，我國很多城市的地下水已經(jīng) 受到了不同程度的硫酸鹽污染。特別是近年來，硫酸鹽廢水的污染日趨嚴重，很多生產(chǎn)領(lǐng)域 涌現(xiàn)出大量的含高濃度硫酸鹽的工業(yè)廢水，如化工、制藥、制革、造紙、發(fā)酵、食品加工和采 礦行業(yè)等。由于這些廢水中同時含有大量的硫酸鹽和高濃度有機污染物，在去除有機物過 程中必然受到硫酸鹽還原反應中諸多因素的影響，如菌種間的基質(zhì)競爭、硫化物的毒害抑 制作用等，故采用一般的厭氧生物處理效果并不理想。因此，尋求行之有效的硫酸鹽廢水處 理工藝已經(jīng)成為環(huán)境工程界普遍關(guān)注的問題。
[0003] 目前，使用厭氧法處理高濃度有機廢水是最為經(jīng)濟高效的方法。但是，在有大量硫 酸鹽存在的情況下，傳統(tǒng)厭氧系統(tǒng)受到硫酸鹽還原菌對產(chǎn)甲烷菌的基質(zhì)競爭性抑制和SO 42^ 還原產(chǎn)生H2S的毒性抑制作用，使微生物受到毒性抑制作用，導致厭氧處理效率降低，甚至 不能正常運行。
[0004] 采用氣提吹脫的方法去除SO42-還原產(chǎn)生H2S是提高厭氧系統(tǒng)處理效率的關(guān)鍵所 在。單相厭氧吹脫工藝是在單相厭氧處理系統(tǒng)中安裝惰性氣體吹脫裝置，將H 2S不斷地從反 應器中吹脫掉，從而改善反應器的運行性能，但吹脫氣體一般采用較穩(wěn)定的氮氣或沼氣。內(nèi) 部吹脫的單相厭氧工藝的最大缺點是吹脫氣量不易控制，吹脫的風機必須防爆、防漏，設(shè)備 成本昂貴，運行成本高。
[0005] 綜上，開發(fā)容積小、投資少、占地省、運行穩(wěn)定、處理高效的硫酸鹽有機廢水處理裝 置是目前亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述情況，為解決現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種高效電解脫 硫厭氧反應器，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)厭氧處理效率降低，吹脫氣量不易控制，設(shè)備成本昂 貴，運行成本高的問題。
[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括進水管、厭氧膨脹床反應器、三相分離器和沼氣收 集罐，進水管與進水栗相連通，進水栗與伸入?yún)捬跖蛎洿卜磻鲀?nèi)底部的第一穿孔布水管 相連接，第一穿孔布水管下面平行相對設(shè)有第二穿孔布水管，第二穿孔布水管與回流栗相 連接，回流栗經(jīng)回流水管與沉淀池相連通，厭氧膨脹床反應器內(nèi)上部經(jīng)集氣支管裝有若干 三相分離器，集氣支管與集氣總管相連通，集氣總管上方設(shè)有出水三角堰，集氣總管與沼氣 收集罐相連通，沼氣收集罐經(jīng)沼氣輸送管分別與厭氧組合式沉淀器的收集氣管、沼氣總管 相連通，厭氧膨脹床反應器經(jīng)外壁上設(shè)置的出水輸送管與厭氧組合式沉淀器相連接。
[0008] 本發(fā)明采用直流電壓電解，利用負極電解產(chǎn)生H2,強化擾動快速地溢出H2S氣體以 減少毒性，同時電解產(chǎn)生的[Η]也可以加速硫酸鹽還原菌對電子供體的還原速率，更可以加 快酸化反應單元中硫酸鹽還原菌的繁殖速度，從而使系統(tǒng)實現(xiàn)高效穩(wěn)定運行，開發(fā)容積小、 投資少、占地省、運行穩(wěn)定、處理高效，使用效果好，是厭氧反應器上的創(chuàng)新。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明的穿孔布水管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明圖1的A-A剖面圖。
[0012] 圖4為本發(fā)明反應器硫化物去除效果圖。
【具體實施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0014] 由圖1-3給出，本發(fā)明包括進水管、厭氧膨脹床反應器、三相分離器和沼氣收集罐， 進水管1與進水栗2相連通，進水栗2與伸入?yún)捬跖蛎洿卜磻?內(nèi)底部的第一穿孔布水管4a 相連接，第一穿孔布水管4a下面平行相對設(shè)有第二穿孔布水管4b，第二穿孔布水管4b與回 流栗25相連接，回流栗25經(jīng)回流水管24與沉淀池28相連通，厭氧膨脹床反應器6內(nèi)上部經(jīng)集 氣支管8裝有若干三相分離器7,集氣支管8與集氣總管9相連通，集氣總管9上方設(shè)有出水三 角堰10,集氣總管9與沼氣收集罐11相連通，沼氣收集罐11經(jīng)沼氣輸送管12分別與厭氧組合 式沉淀器29的收集氣管14、沼氣總管26相連通，厭氧膨脹床反應器6經(jīng)外壁上設(shè)置的出水輸 送管13與厭氧組合式沉淀器29相連接。
[0015] 為了保證使用效果，所述的厭氧組合式沉淀器29由吹脫室19、緩沖室15、陰極板 20、陽極板21和沉淀池28構(gòu)成，收集氣管14與置于沉淀池28內(nèi)的緩沖室15相連通，緩沖室15 下方設(shè)有相連通的吹脫室19,吹脫室19底部設(shè)有陰極板20,陰極板20與陰極線22相連接，吹 脫室19外環(huán)繞懸浮設(shè)置有填料18,沉淀池28上部設(shè)有陽極板21，陽極板21與陽極線23相連 接，沉淀池28上部在陽極板21上方連接有排水管16,沼氣總管26與氣體預處理罐27相連，緩 沖室15與出水輸送管13相連通;厭氧組合式沉淀器進行固液分離，并在沉淀器中心吹脫室 內(nèi)采用懸浮填料，形成第二級厭氧反應區(qū)，以有效攔截少量難以沉淀的污泥，并加強反應器 的處理效果，提高出水質(zhì)量。
[0016] 所述的進水栗2經(jīng)第一法蘭3a與第一穿孔布水管4a連接在一起。
[0017]所述的第二穿孔布水管4b經(jīng)第二法蘭3b與回流栗25連接在一起。
[0018]所述的厭氧膨脹床反應器6、厭氧組合式沉淀器29均為豎立圓柱體或長方體。
[0019 ]所述的厭氧膨脹床反應器6內(nèi)裝有厭氧污泥5。
[0020]所述的第一穿孔布水管4a、第二穿孔布水管4b上均勻分布有通孔17。
[0021]本發(fā)明的使用情況是，實施例：某皮革廢水，經(jīng)過預處理后，其生化進水⑶D為 8700-12300mg/L，S042^為2700-3200 mg/L，采用一般的厭氧反應器進行處理，由于高硫酸鹽 厭氧還原產(chǎn)生的H2S不斷積累，毒害厭氧泥，結(jié)果導致厭氧酸敗。通過本高效電解脫硫厭氧 反應器的實施，高硫酸鹽有機廢水通過進水管1，經(jīng)過穿孔布水管4進行布水，在厭氧膨脹床 反應器6進行生化反應，主要發(fā)生水解酸化、硫酸還原和產(chǎn)甲烷反應，產(chǎn)生甲烷、有機酸和 H2S,廢水經(jīng)過三相分離器7進行廢水、厭氧泥及沼氣進行分離，厭氧泥回流到反應器中，沼 氣經(jīng)過集氣支管8和集氣總管9,進入沼氣收集罐11，廢水進入出水三角堰10,廢水由出水輸 送管13,進入二級厭氧組合式沉淀器中吹脫室19,在吹脫室中經(jīng)過恒壓電流電解的陰極板 20電解產(chǎn)生的H2對廢水中的H 2S進行吹脫，廢水在沉淀池28進行泥水分離，沉淀的厭氧泥由 回流水管24和回流栗25,通過進水管穿孔17,回到厭氧膨脹床反應器6中，一部分出水經(jīng)過 厭氧填料18進一步厭氧反應降低COD，二級厭氧出水有陽極21產(chǎn)生氧氣，進一步氧化H 2S，降 低廢水中的硫化物對后續(xù)好氧菌的毒害。本案例中，硫酸鹽還原主要由一級厭氧完成，一級 厭氧出水硫化物濃度高于二級厭氧，所以系統(tǒng)最高硫化物濃度應在一級厭氧反應器中。
[0022] 經(jīng)測試，由硫酸鹽還原量計算所得的一級厭氧出水硫化物濃度高于實際出水 中的濃度，外加氣提吹脫后的回流水硫化物濃度最低，說明硫化物的去除受一級厭氧產(chǎn) 氣擾動和外加氣提兩方面作用。根據(jù)試驗監(jiān)測得到原水的SOA濃度[SO 42I，一級厭氧出水 的S042_濃度[S042_]e及硫化物濃度Se，回流水硫化物濃度Sr，再由回流比例r經(jīng)式
可計算出一級厭氧出水理論上的最高硫化物濃度So。So、S e和Sr三 者之間差值分別表示一級厭氧產(chǎn)氣擾動和外加氣提吹脫的脫硫作用。
[0023] 實施例中進水硫酸鹽2700-3200 mg/L，在運行201~210 d和241~250 d的SQ、Se、Sr 分別為19.3、18.1、14.111^/1和73.6、52.4、39.5 11^/1。如圖4所示，3()^的變化規(guī)律基 本與前兩個階段相同，都是在硫酸鹽還原率最佳時達到最高值。
[0024] 厭氧產(chǎn)氣過程去除了 So中18%~30%的硫化物，外加氣提吹脫去除了 So中15%~20%的 硫化物。測試結(jié)果顯示，一級厭氧反應器的出水回流及循環(huán)吹脫使So遠低于硫化物產(chǎn)量，這 是系統(tǒng)沒有明顯受到硫化物毒性影響的關(guān)鍵?；亓魉♂屃讼到y(tǒng)中產(chǎn)生的硫化物，使硫化 物濃度大幅降低;反應器自身厭氧產(chǎn)氣過程中，硫酸鹽還原產(chǎn)生的硫化物一部分已隨沼氣 溢出，同時通過調(diào)節(jié)外加氣提吹脫的氣量，可以使反應器中硫化物濃度的得到穩(wěn)定的控制， 因此整套處理系統(tǒng)能夠長期保持穩(wěn)定狀態(tài)。
[0025]本發(fā)明電場強化兩相厭氧反應器，其一級厭氧器結(jié)構(gòu)為豎立圓柱體或長方體，它 的主要作用是厭氧酸化作用，也就是將廢水中的硫酸鹽在硫酸還原菌的作用下還原成硫化 氫，同時去除一定的C0D，其單元主要分為布水器、三相分離器和水收集槽（出水三角堰）。布 水器保證均勻布水和一定的上升流速;三相分離保證水、氣、固高效分離，防止污泥流失;收 集槽收集廢水。
[0026]第二級厭氧組合式沉淀器，由填料18,吹脫室19,陰極板20,陽極板21，陰極線22， 陽極線23,回流水管24,回流栗25,沼氣總管26,氣體預處理罐27,緩沖室15,收集氣管14,排 水管16,沉淀池28及恒壓電場組成，其結(jié)構(gòu)為豎立圓柱體或長方體，其主要是對一級厭氧出 水，采用電解氣提吹脫的方法去除循環(huán)水中的硫化氫，降低循環(huán)水中的硫含量，減少其毒性 作用。由于大比例出水循環(huán)必然會對一級厭氧膨脹床反應器的上升流速產(chǎn)生影響，使其在 大于正常流速的情況下工作，造成三相分離器作用大大減弱、厭氧污泥大量流失，因此，使 用組合式沉淀器能夠保證厭氧泥回到一級厭氧反應器中，并且在沉淀器中心降流室內(nèi)采用 電解產(chǎn)生的氫氣能夠?qū)ρh(huán)水進行氣提吹脫。因為沉淀器外圍的上流速度為原水的進水速 度，遠低于循環(huán)水的流速，所以提供了良好的泥水分離條件。同時，在組合沉淀器中加入懸 浮填料層(不堵塞)形成第二級厭氧反應區(qū)，不僅可以有效攔截少量難以沉淀的污泥，而且 可以加強反應器的處理效果，提高出水質(zhì)量。其單元主要包括厭氧填料、吹脫室、陰極板、陽 極板、回流栗和恒壓電場。
[0027]本發(fā)明的工作原理：高效電解脫硫厭氧反應器的厭氧膨脹床反應器單元中，高濃 度硫酸鹽廢水被栗抽入反應器的底部和適當回流循環(huán)水經(jīng)過布水器中的布水頭均勻地分 布在反應單元中，在酸化反應室中產(chǎn)生劇烈擾動使該反應區(qū)內(nèi)污泥呈膨脹狀態(tài)，加強了泥 水的混合接觸，傳質(zhì)的限制因素很小，使污泥保持很高的活性。第二級厭氧組合式沉淀器外 加電場的作用使得硫酸鹽還原菌還原電子供體結(jié)合還原速率比一般加快1.7-2.1倍，更有 研究表明在一定的電場電流(I=1.5mA )下，電化學對生物過程的強化機制可能是電場/磁場 促進硫酸鹽還原菌增殖、提高酶活性及代謝活性。另外，電解產(chǎn)生的氫氣可以將H 2S不斷地 從反應器中吹脫掉，以減輕其對甲烷菌和其他厭氧菌的抑制作用，從而改善反應器的運行 性能。
[0028]本發(fā)明反應器適用于處理高濃度硫酸鹽有機廢水，主要由厭氧膨脹床反應器、組 合式厭氧沉淀器、恒壓電場組成。其中，厭氧膨脹床反應器由進水管、布水器、內(nèi)回流管、三 相分離器組成；組合式厭氧沉淀器由沉降室、懸浮填料、電解吹脫組成;恒壓電場裝置包括 恒壓直流電源、正負兩極板。處理后出水可以直接進行好氧進一步處理。本反應器采用兩級 厭氧與循環(huán)電解吹脫相結(jié)合的工藝，以高效的厭氧膨脹床反應器為主體，對其出水進行大 比例外循環(huán)以降低進水中高濃度硫酸鹽和有機物對厭氧污泥的影響，并采用電場的正、負 極在一定電壓下分解成氧氣和氫氣，負極產(chǎn)生的氫氣對硫酸還原菌產(chǎn)生的H 2S等有毒氣體 進行氣提吹脫，同時對反應器中的厭氧泥產(chǎn)生攪拌作用，減輕了有毒氣體的積累。
[0029]本發(fā)明為兩相厭氧生物處理反應器，一級厭氧反應器為厭氧膨脹床反應器，其良 好的混合條件以及水力上升流速保證硫酸鹽還原的正常進行，第二級厭氧組合式沉淀器結(jié) 合先進的恒壓電場，能夠有效地去除有機物并且最大程度吹脫出H 2S氣體，兩級厭氧可以很 好地將酸化單元與甲烷單元的菌群分開防止相互影響，使出水水質(zhì)穩(wěn)定并且達到更高要 求，本發(fā)明主要應用于高濃度硫酸鹽有機廢水的生物處理，具有提高容積負荷、加快反應速 率、減少占地面積、降低運行費用、提高處理效果等優(yōu)點，兼顧厭氧、沉淀、厭氧泥回流和電 解吹脫除硫的功能，是厭氧反應器上的創(chuàng)新，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。
【主權(quán)項】
1. 一種高效電解脫硫厭氧反應器，包括進水管、厭氧膨脹床反應器、三相分離器和沼氣 收集罐，其特征在于，進水管（1)與進水栗(2)相連通，進水栗(2)與伸入?yún)捬跖蛎洿卜磻?(6)內(nèi)底部的第一穿孔布水管(4a)相連接，第一穿孔布水管(4a)下面平行相對設(shè)有第二穿 孔布水管(4b)，第二穿孔布水管(4b)與回流栗(25)相連接，回流栗(25)經(jīng)回流水管(24)與 沉淀池(28)相連通，厭氧膨脹床反應器(6)內(nèi)上部經(jīng)集氣支管(8)裝有若干三相分離器(7)， 集氣支管(8)與集氣總管(9)相連通，集氣總管(9)上方設(shè)有出水三角堰（10)，集氣總管(9) 與沼氣收集罐（11)相連通，沼氣收集罐（11)經(jīng)沼氣輸送管（12)分別與厭氧組合式沉淀器 (29)的收集氣管（14)、沼氣總管(26)相連通，厭氧膨脹床反應器(6)經(jīng)外壁上設(shè)置的出水輸 送管（13)與厭氧組合式沉淀器(29)相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效電解脫硫厭氧反應器，其特征在于，所述的厭氧組合式沉 淀器(29)由吹脫室（19)、緩沖室（15)、陰極板(20)、陽極板(21)和沉淀池(28)構(gòu)成，收集氣 管（14)與置于沉淀池（28)內(nèi)的緩沖室（15)相連通，緩沖室（15)下方設(shè)有相連通的吹脫室 (19)，吹脫室（19)底部設(shè)有陰極板(20)，陰極板(20)與陰極線(22)相連接，吹脫室（19)外環(huán) 繞懸浮設(shè)置有填料（18)，沉淀池（28)上部設(shè)有陽極板(21)，陽極板(21)與陽極線（23)相連 接，沉淀池（28)上部在陽極板(21)上方連接有排水管（16)，沼氣總管（26)與氣體預處理罐 (27)相連，緩沖室（15)與出水輸送管（13)相連通。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效電解脫硫厭氧反應器，其特征在于，所述的進水栗(2)經(jīng) 第一法蘭(3a)與第一穿孔布水管(4a)連接在一起。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效電解脫硫厭氧反應器，其特征在于，所述的第二穿孔布水 管(4b)經(jīng)第二法蘭(3b)與回流栗(25)連接在一起。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效電解脫硫厭氧反應器，其特征在于，所述的厭氧膨脹床反 應器(6)、厭氧組合式沉淀器(29)均為豎立圓柱體或長方體。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效電解脫硫厭氧反應器，其特征在于，所述的厭氧膨脹床反 應器(6)內(nèi)裝有厭氧污泥(5)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效電解脫硫厭氧反應器，其特征在于，所述的第一穿孔布水 管(4a)、第二穿孔布水管(4b)上均勻分布有通孔(17)。
【文檔編號】C02F3/28GK105858879SQ201610264967
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】周巖, 和兵, 黃旭鋒, 晁紅霞
【申請人】鄭州市環(huán)境保護監(jiān)測中心站