[发明专利]一种零价铁两相厌氧反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理技术，特别是一种零价铁两相厌氧反应器。

背景技术

化工、制药、焦化等许多工业行业都要排放中、高浓度难降解废水，这类废水有机负荷高、生物降解性差，多数含有毒性物质，排放到水体后对环境和人类健康产生较大威胁，一直是废水处理中的难题。

厌氧污水处理工艺由于不受溶解氧的制约，在处理中、高浓度废水时优势明显：容积负荷高、水力停留时间短、能耗小、产生沼气等。厌氧工艺的容积负荷可达到十几到几十kg COD/m³d，是一般好氧工艺的十倍以上，是中、高浓度有机废水的适宜处理工艺之一。

但厌氧工艺在实际运行中容易受到酸化干扰，严重影响污水处理效果。造成这一结果的主要原因是，水解、发酵菌代谢能力强、繁殖速度快、对环境的适应性较强。产甲烷细菌繁殖速度较慢，且受环境因素如pH值、温度、抑制物质的影响较大。在正常运行的厌氧反应器内，以上阶段维持着某种程度的动态平衡。一旦条件发生变化，则首先表现为对甲烷化的抑制，结果会导致有机酸的积累，并进一步恶化产甲烷菌的生长条件，甚至导致整个消化过程停滞。众所周知，产甲烷是厌氧污水处理有机物的主要矿化途径。一旦产甲烷过程受阻，污水处理效率必然下降。

为了提高厌氧污水处理的稳定性，必须控制厌氧的酸性。目前，人们采用增加进水碱度、在反应器中投加碱液等方式控制pH。这些做法除了增加操作的复杂性外，在加药点或进水点的碱液浓度显著高于其他部位，长期、连续投加将对厌氧处理系统构成严重伤害。因此，在调控pH时，同样应考虑在其它方面为厌氧产甲烷菌创造适宜的生长环境。

零价铁作为一种廉价、环境友好的还原剂，近些年来在污染控制领域受到较多关注。据报道，零价铁在缺氧的地下水中，不仅可以直接作为电子供体分解有机氯，还可为产甲烷菌提供电子，促进产甲烷菌的代谢，从而加快有机氯的矿化。目前，按照这一原理设计的可渗透性活性格栅(PRB)已经在地下水和土壤污染修复中得到应用。在废水处理方面，零价铁则主要被用在生物处理之前的预处理，目的是提高废水的可生化性。我们在专利申请号为200910012293.4的《一种零价铁的污水处理方法》中，将零价铁置于厌氧反应器中，零价铁缓慢释放的亚铁离子，可有效压缩胶体污泥的双电层，降低Zeta电位，加速污泥颗粒化的进程。除此之外，零价铁可显著降低厌氧反应器内的氧化还原电位，缓解酸性，有助于厌氧微生物的生长。

该方法在运行一段时间后，由于微生物的附着，零价铁床层的活性可能会受到影响。另一方面，厌氧水解酸化产物作为产甲烷菌的底物，其酸化产物的种类与产量无疑对后续产甲烷过程有巨大影响。研究表明，产甲烷菌对乙酸的利用率较高，而丙酸等对产甲烷有抑制作用。而反应器的pH、氧化还原电位、底物浓度等对水解过程都有重要影响。显然，在单一的厌氧反应器内，适合于产甲烷的环境未必适于水解酸化的进行，也无法调控形成有利于甲烷化的底物类型。因此，形成有利于产甲烷的酸化产物对于提高厌氧处理性能有重要意义。

现有的两相厌氧处理工艺，其主要目标是提高产甲烷段的效率，缺乏针对水解酸化过程调控的有效方法。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种既可以提高产甲烷段的效率、又针对水解酸化过程进行有效调控的零价铁强化的厌氧两相反应器。

本发明采用的技术方案是：一种零价铁两相厌氧反应器，包括圆筒形的厌氧水解酸化反应器、进水泵、调节池、循环泵和厌氧产甲烷反应器，所述的厌氧水解酸化反应器的下部通过进水管道与进水泵连接，厌氧水解酸化反应器的上部出水管道与调节池连接，循环泵则将调节池中的污水通过进水管道输入至厌氧产甲烷反应器；在所述的厌氧水解酸化反应器的中部设置2～4个零价铁填充层。

本发明所述的零价铁填充层的最低处位于厌氧水解酸化反应器有效高度H的1/2处，零价铁填充层的高度为厌氧水解酸化反应器有效高度H的10％～15％，零价铁填充层的底板和围壁上设有筛孔；在零价铁填充层中装填有2/3高度的零价铁粒状材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：