[发明专利]有机基质的厌氧分解法及其设备

说明书

本发明是关于含有机基质废水的厌氧分解或降解的方法及其设备。废水中的有机基质，是以向下流动方式通过安置在处理区（即反应器）的过滤床而被处理。过滤床作为载体在其中或其上沉降有微生物，在过滤床中至少被部分处理过的基质，从处理区的底部或较低区域向顶部循环，再次通过此处理区以便进一步被处理或降解。

在这类用厌氧微生物转化，即降解有机基质使其主要成为甲烷和二氧化碳的典型方法中，有一个不容忽视的问题，因为在复杂基质材料的情况下，用COD表示的部分有机负荷，是以难以代谢的形式存在着的，如：不溶的固体、聚合物或芳香族缩聚物。例如从食品工业或从事复杂物质如油脂、蛋白质、碳氢化合物和脂肪酸等的化学工业中就会产生这类废水。

这些物质必须首先被分解成较小的部分或物质，然后才能被酵母菌破坏。由于这两步反应，结果是，反应时间较长，并且需要大体积的反应器。因此，为了缩短反应时间，就需要使用高效的厌氧反应器，本着这一原则，将其设计成向上流动式的污泥床反应器，或向下流动式的过滤床反应器。这两种反应器，都需要大体积才能达到足够的分解能力，因为只有在其中最大程度地保持厌氧微生物的缓慢繁殖，才能达到这种分解能力。

R.E.Speece在Environm.Sci.Technol.（环境科学与技术）Vol.17.No.9（1983），P416～427中给出了最近使用的厌氧方法和厌氧反应器的综述。

在使用上流式污泥反应器的情况下，特别是当液压负荷较高和/或有较高的单位气体产量时，就会有使反应器的效率下降的危险，这是由于在排放时从顶部倾卸出污泥，导致活性微生物的损失，从而降低了效率。对酒厂废水的研究表明，气体的单位体积产率超过4m³/m³反应器体积时，污泥损失量就增大。此外，高浓度污泥床的获得取决于粒状污泥沉降的有效性，这种污泥沉降性好，但在这种类型的反应器中，无法控制这种污泥的形成。

在使用向下流过式过滤床时，大部分微生物被牢固地固定在支撑元件的表面，如果使用微孔元件，微生物则固定在支撑元件内部。为得到充分的混合，防止堵塞和/或在大负荷时平衡其负荷，占加料流量大部分的液流，要从过滤床的底部向顶部循环。与上流式反应器相反，在向下流动式操作中，加负荷的优点是不发生消泡过程。其缺点是大部分未固定的即悬浮的微生物，将随同净化后的排出水一起，从反应器中被冲洗出去。这样，便损害了反应器的分解性能。此外，其结果是，出水中脂肪酸的含量相对增加了（与上流式反应器相比），由于加料流不可能全部被循环，所以加料中的一部分只有在反应器中停留很短的时间，因不能得到充分完全的降解，结果就产生了一种讨厌的气味。

因此本发明的目的是提供一种上述类型的方法，以简单经济的方式，克服了上述缺点，并且能在高操作稳定性下具有处理大体积负荷的能力，这几方面结合就能达到较高的降解效率。

本发明的另一个目的，是提供一种设备，来实施本发明的方法。

对本发明说明书和所附权利要求书进一步研究后，该技术领域的那些专业人员，将会进一步发现本发明的更多有用的目的和优点。

根据本发明，含有机基质的废水，被厌氧微生物降解或分解。废水通过排布在处理区或反应器中的过滤床。过滤床作为载体在其中和/或其上沉降亦即载带有上述微生物，已处理液流连同待处理的基质部分循 环通过过滤床，再返回到处理区或反应器的入口。

改进之处在于将待处理含有机基质的废水以向下流动方式通过过滤床，以处理有机基质。将含有基质的部分处理过的废水，在处理区的底部分离出部分液流送往顶部以进行循环。至少部分被处理过的基质的另一部分液流以向上流动方式通过作进一步的处理，同时从所述另一部分液流分出的处理过的出水，在净化的条件下，从处理区的顶部附近排出。

按此方式实施的方法，与向下流动操作方式相比，优点之一在于，在仅仅部分处理的条件下，一部分进料从处理区被除去的可能性大大降低了。另一方面，也可以保证未固定的微生物留在处理区内，这样，固定的和未固定处于悬浮的微生物的总浓度，将保持很高的值。与先有技术的向下流动式固定床反应器相比，使用本发明，由于改进了未固定微生物的保留，可使反应器内活性微生物的总浓度提高10～20%。这样，按照本发明操作的处理区比前面讨论的常规流程，其负荷可提高15～20%，或者可把反应器设计成较小的尺寸，因此，大大提高了单位体积的分解性能。