一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器的製作方法

2023-10-06 13:40:44

專利名稱：：一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器的製作方法
技術領域：
：本發明屬於環境生物
技術領域：
，涉及一種用於處理農產品加工有機廢水的新型反應器及其運行工藝。
背景技術：
：我國是農產品生產加工大國，農產品加工業是我國農業的重要組成部分。農產品深加工廢水年排放量達幾十億噸，這些廢水有機物濃度較高，富含大分子蛋白質，小分子寡糖、有機酸和鹽類等，比其它廢水更易於生化處理，也極易腐敗。妥善處理好農產品深加工廢水是保護水環境及農產品加工業可持續發展的前提。在眾多生化處理方法中，活性汙泥法因其具有操作簡單的特點應用最為廣泛，但是隨著汙水處理量的增加，處理標準的提高和處理功能的拓展，汙泥的產生量大幅度地增加。目前對於這些大量產生的剩餘汙泥一般都是經過絮凝沉澱，脫水乾燥後焚燒或者填埋，還有就是將臭氧、氯氣或其它的化學試劑投加到剩餘汙泥中，對汙泥中的微生物細胞進行破碎釋放出其中的有機物，然後再進行處理。從目前的文獻報導來看，這種後處理方法可以在一定程度上減少汙泥的產生，但是汙泥處理的投資和運行費用巨大，可佔整個汙水廠投資及運行費用的40%-60%。因此，開發一種同步實現水質淨化和剩餘汙泥減量化的反應器具有很好的經濟和社會效益。
發明內容本發明的目的是為了解決傳統活性汙泥法處理農產品加工有機廢水剩餘汙泥產生量大的問題，提供一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量化反應器，在處理廢水的同時，實現剩餘汙泥的原位減量。本發明的目的是通過下述技術方案實現的。本發明是一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量化反應器，包括移動床生物膜反應器和耦合反應器。其中，移動床生物膜反應器包括進水管、曝氣裝置、懸浮載體、格柵和篩板組成；移動床生物膜反應器主體為圓柱狀，可以用鋼筋混凝土，不鏽鋼或者有機玻璃製成；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧，曝氣砂頭或穿孔管曝氣；懸浮載體為密度略小於水的聚乙烯或者聚丙烯塑料；格柵由間距小於懸浮載體直徑的不鏽鋼或有機玻璃製成；篩板用不鏽鋼、有機玻璃製成，篩板開孔直徑小於懸浮載體直徑；其連接關係為篩板設置在移動床生物膜反應器底部，篩板上側安裝曝氣裝置，移動床生物膜反應器內部填充懸浮載體，上部出水口處安裝格柵實現懸浮載體和廢水的分離。移動床生物膜反應器底部的篩板可以有效地將懸浮載體上老化脫落的生物膜進行分離從而較好的保證反應器內的流化狀態，通過底部的排泥口，老化脫落的生物膜可直接排放至後段耦合反應器進行厭氧消化；耦合反應器包括缺氧區，厭氧區，耦合區，擋板和曝氣裝置。耦合反應器各區域間由兩塊擋板分割開，同時擋板一側開口，保證各區域間廢水的流通，各區域分別填充固體廢3渣作為載體。耦合反應器主體及擋板，可以用鋼筋混凝土，不鏽鋼或者有機玻璃製成；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧，曝氣砂頭或穿孔管曝氣；填料可以是爐渣、碎石、建築垃圾等。耦合區內載體懸空設置，一側安裝曝氣裝置，在曝氣動力的推動下可以實現廢水圍繞載體形成環流，同時在耦合區設置出水管。其處理過程為由生產車間排放的農產品深加工廢水進入緩衝池，廢水由緩衝池在進水泵的作用下通過進水管道從移動床生物膜反應器底部進水口進入，廢水與載體上的生物膜在曝氣動力的作用下充分接觸，進行反應。在移動床生物膜反應器內經過一定時間的處理後，廢水由其出水口在格柵的作用下和懸浮載體分離後從耦合反應器缺氧區後側進水口進入，在缺氧區經過一定時間的處理後從第一擋板和反應器之間的空隙中流入厭氧區，在厭氧區處理後再從第二擋板和反應器間的空隙中流入耦合區，在耦合區域在曝氣的作用下廢水圍繞該區域懸空設置的載體形成環流，在耦合區處理完畢後處理好的廢水由出水口排出。在整個處理過程中，在移動床生物膜反應器段，反應器體系內廢水中的汙染物和懸浮載體上的生物膜充分接觸，處於良好的全混流狀態，處理效率高且具有很高的生物量。另外，由於移動床生物膜反應器中懸浮載體的存在，附著在載體上的生物膜不會隨著廢水的排放而流失，從而使汙泥停留時間遠遠大於水力停留時間，更多的微生物參與了廢水中有機物的代謝，而水中的有機物含量是一定的，在營養匱乏的情況下微生物在滿足自身生命活動的情況下，沒有多餘的能量用來合成新的個體，在該段處理過程中實現了部分有機物的去除和剩餘汙泥同步減量化。移動床生物膜反應器採用密度略低於水的懸浮載體，載體填充率控制在25%_50%之間，溶解氧濃度控制在3.5-5.5mgL—、在此階段的處理時間可以根據實際水質情況進行調整。經過移動床生物膜反應器的充分反應後，廢水經過格柵濾除載體後和懸浮微生物以及脫落的生物膜一起進入耦合反應器，在耦合反應器的缺氧區好氧微生物由於環境條件的改變和胞外酶的作用下死亡裂解，釋放出的胞內有機物和廢水一起進入厭氧區，在缺氧區移動床生物膜反應器中排出的好氧汙泥發生了裂解也實現了剩餘汙泥的減量化的功能。進入厭氧區的廢水在厭氧微生物的作用下進行厭氧消化，實現部分有機物去除的功能。厭氧消化完成後沒有被去除的部分有機物隨廢水進入耦合區，由於耦合區設置有曝氣裝置，同時也有填料的存在(懸空設置，填充率50%-80%)，這就造成了耦合區同時存在好氧和厭氧兩種不同的環境。耦合區廢水在曝氣動力的推動下圍繞填料形成環流，廢水中的顆粒狀物質及脫落的生物膜在流離的作用下被捕獲在載體之間的空隙中，進行厭氧消化，不但可以實現廢水的固液分離保證出水較低的汙泥濃度(0-25mgL—0，也不會因為好氧生物膜的脫落導致反應器的堵塞。有益效果本發明所涉及的農產品深加工有機廢水的好氧-厭氧耦合新工藝及其設備具有以下幾方面的特點該工藝處理過程中，在水流方向上不斷交替出現的好氧-厭氧環境以及同一區域內好氧、厭氧環境的存在可以在去除水中汙染物的同時實現剩餘汙泥的減量化，該反應器處理農產品加工有機廢水的表觀汙泥產率為0.15，傳統的活性汙泥法的汙泥產率為0.4-0.6。與活性汙泥法相比減少了20%_65%剩餘汙泥的產生，避免了由於剩餘汙泥所產生的二次汙染問題，從而節省了用於處理剩餘汙泥的40%_60%成本；由於反應器後段耦合區域的存在，在流離原理的作用下，懸浮物都被流離在載體件的縫隙內，這就使得該工藝的出水懸浮物濃度控制在0-25mgL—1的範圍內，因此該工藝與傳統的活性汙泥法相比，不需設置二級沉澱池便能直接排放，能夠減少水處理的基建投資；由於本反應器的設計特性，其耐衝擊負荷能力強，可以滿足不同種類農產品深加工廢水的處理需求，能夠在有機負荷波動較大的工況條件下運行。圖1反應器示意圖；圖2耦合反應器俯視圖。圖中，1-緩衝池、2_進水泵、3_移動床生物膜反應器、4_懸浮載體、5_篩板、6-曝氣裝置、7_格柵、8_耦合反應器載體、9_缺氧區UO-厭氧區、11_耦合區、12_第一擋板、13-第二擋板。具體實施例方式下面的詳細說明僅為闡述本發明的普遍原理，在實際的應用過程中可根據處理對象水質狀況和環境條件的不同進行合理的調整和修改。實施例1室溫下，在總有效體積為50L的反應器中(移動床生物膜反應器IOL，耦合反應器40L)，對大豆深加工廢水厭氧出水進行處理。其中，移動床生物膜反應器和耦合反應器均用有機玻璃加工製成；移動床生物膜反應器採用密度為0.96-0.98Kg.m3的短管狀，內設十字筋，外有溝槽的聚乙烯作為懸浮載體；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧，曝氣砂頭曝氣；格柵和篩板材料均為有機玻璃，格柵間距為0.8cm，篩板開孔直徑為0.6cm;耦合反應器載體採用直徑為3-5cm的爐渣；大豆深加工廢水厭氧出水由緩衝池在進水泵的作用下通過進水管道從移動床生物膜反應器底部進水口進入，廢水與載體上的生物膜在曝氣動力的作用下充分接觸，溶解氧濃度控制為3.5-4.5mgL—1下進行反應，懸浮載體填充率為30%。在移動床生物膜反應器內經過O.26d的處理後，廢水由其出水口在格柵的作用下和懸浮載體分離後從耦合反應器缺氧區後側進水口進入，在缺氧區經過處理後從擋板1和反應器之間的空隙中流入厭氧區，在厭氧區處理後再從擋板2和反應器間的空隙中流入耦合區，在耦合區域在曝氣的作用下廢水圍繞該區域懸空設置的載體形成環流，耦合區溶解氧濃度為2.5-4.0mgL—1在耦合區處理完畢後，處理好的廢水由出水口排出。耦合區以爐渣為載體，缺氧區和厭氧區填充率為100%，耦合區填充率為60%。在總水力停留時間1.3天時進行連續化處理，進水負荷如表1所示，出水水質見表2所示，化學需氧量(C0D)，生化需氧量(BOD)，氨氮(NH4-N)平均去除率分別為96%、97%、93%，出水水質各項指標均優於國家汙水綜合排放二級標準；經過301天的運行通過計算得出表觀汙泥產率為0.1571，為活性汙泥法的31.4%，具備良好的汙泥減量化特性。表l大豆深加工廢水厭氧出水水質formulaseeoriginaldocumentpage6室溫下，在總有效體積為50L的反應器中(移動床生物膜反應器IOL，耦合反應器40L)，對大豆深加工廢水厭氧出水進行處理。其中，移動床生物膜反應器和耦合反應器均用有機玻璃加工製成；移動床生物膜反應器採用密度為0.96-0.98Kg.m3的短管狀，內設十字筋，外有溝槽的聚乙烯作為懸浮載體；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧，曝氣砂頭曝氣；格柵和篩板材料均為有機玻璃，格柵間距為0.8cm，篩板開孔直徑為0.6cm;耦合反應器載體採用直徑為3-5cm的爐渣；大豆深加工廢水厭氧出水由緩衝池在進水泵的作用下通過進水管道從移動床生物膜反應器底部進水口進入，廢水與載體上的生物膜在曝氣動力的作用下充分接觸，溶解氧濃度控制為4.5-5.5mgL—1下進行反應，懸浮載體填充率為40%。在移動床生物膜反應器內經過O.42d的處理後，廢水由其出水口在格柵的作用下和懸浮載體分離後從耦合反應器缺氧區後側進水口進入，在缺氧區經過處理後從擋板1和反應器之間的空隙中流入厭氧區，在厭氧區處理後再從擋板2和反應器間的空隙中流入耦合區，在耦合區域在曝氣的作用下廢水圍繞該區域懸空設置的載體形成環流，耦合區溶解氧濃度為3.0-4.5mgL—1在耦合區處理完畢後處理好的廢水由出水口排出。耦合區以爐渣為載體，缺氧區和厭氧區填充率為100%，耦合區填充率為70%。在總水力停留時間2.1天時進行連續化處理，進水負荷如表3所示，出水水質見表4所示，化學需氧量(COD)，生化需氧量(BOD)，氨氮(NH4-N)平均去除率分別為93%、96%、93%，出水水質各項指標均優於國家汙水綜合排放二級標準；經過120天的運行通過計算得出表觀汙泥產率為0.1482，為活性汙泥法的29.6%，具備良好的汙泥減量化特性。表3大豆深加工廢水厭氧出水水質_COD/mg.L—1BOD/mg.L—1NH4-N/mg.L—1pH2500-3000210040-504.0-5.0表4處理後出水水質COD/mg.L—1BOD/mg.L—1NH4-N/mg.L—1SS/mg.L—ipH87.929.5<524.77.0-8.06實施例3室溫下，在總有效體積為30L的反應器中(移動床生物膜反應器6L，耦合反應器24L)，對番茄醬加工有機廢水進行處理。其中，移動床生物膜反應器和耦合反應器均用有機玻璃加工製成；移動床生物膜反應器採用密度為0.96-0.98Kg.m3的短管狀，內設十字筋，外有溝槽的聚乙烯作為懸浮載體；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧，曝氣砂頭曝氣；格柵材料為不鏽鋼，間距為0.8cm;篩板材料為有機玻璃，開孔直徑0.6cm;耦合反應器載體採用直徑為3-5cm的爐渣；番茄醬加工有機廢水由緩衝池在進水泵的作用下通過進水管道從移動床生物膜反應器底部進水口進入，廢水與載體上的生物膜在曝氣動力的作用下充分接觸，溶解氧濃度控制為1.5-3.0mgL—1下進行反應，懸浮載體填充率為30%。在移動床生物膜反應器內經過O.2d的處理後，廢水由其出水口在格柵的作用下和懸浮載體分離後從耦合反應器缺氧區後側進水口進入，在缺氧區經過處理後從擋板1和反應器之間的空隙中流入厭氧區，在厭氧區處理後再從擋板2和反應器間的空隙中流入耦合區，在耦合區域在曝氣的作用下廢水圍繞該區域懸空設置的載體形成環流，耦合區溶解氧濃度為1.0-2.0mg*L—、在耦合區處理完畢後處理好的廢水由出水口排出。耦合區以爐渣為載體，缺氧區和厭氧區填充率為100%，耦合區填充率為50%。在總水力停留時間l天時進行連續化處理，進水負荷如表5所示，出水水質見6所示，化學需氧量(C0D)，生化需氧量(B0D)，總磷(T-P)平均去除率分別為95%、96%、88%，出水水質各項指標均優於國家汙水綜合排放二級標準；經過120天的運行通過計算得出表觀汙泥產率為0.1239，為活性汙泥法的24.7%，具備良好的汙泥減量化特性。表5番茄醬加工有機廢水進水質_COD/mg.L—1BOD/mg.L—1TN/mg.L—1TP/mg.L—1SS/mg.L1pH12498001.505.0924.0-5.0表6番茄醬加工有機廢水出水水質COD/mg.L—1BOD/mg.L—1TN/mg.L—1TN/mg.L—1SS/mg.L1pH57.523.1<0.50.7121.07.0-8.0實施例4室溫下，在總有效體積為30L的反應器中(移動床生物膜反應器6L，耦合反應器24L)，對番茄醬加工有機廢水進行處理。其中，移動床生物膜反應器和耦合反應器均用有機玻璃加工製成；移動床生物膜反應器採用密度為0.96-0.98Kg.m3的短管狀，內設十字筋，外有溝槽的聚乙烯作為懸浮載體；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧，曝氣砂頭曝氣；格柵材料為不鏽鋼，間距為0.8cm;篩板材料為有機玻璃，開孔直徑0.6cm;耦合反應器載體採用直徑為3-5cm的爐渣；番茄醬加工有機廢水由緩衝池在進水泵的作用下通過進水管道從移動床生物膜反應器底部進水口進入，廢水與載體上的生物膜在曝氣動力的作用下充分接觸，溶解氧濃7度控制為1.0-2.Omg*L—工下進行反應，懸浮載體填充率為30X。在移動床生物膜反應器內經過O.16天的處理後，廢水由其出水口在格柵的作用下和懸浮載體分離後從耦合反應器缺氧區後側進水口進入，在缺氧區經過處理後從擋板1和反應器之間的空隙中流入厭氧區，在厭氧區處理後再從擋板2和反應器間的空隙中流入耦合區，在耦合區域在曝氣的作用下廢水圍繞該區域懸空設置的載體形成環流，耦合區溶解氧濃度為1.0-2.OmgL—1在耦合區處理完畢後處理好的廢水由出水口排出。耦合區以爐渣為載體，缺氧區和厭氧區填充率為100%，耦合區填充率為50%。在總水力停留時間l天時進行連續化處理，進水負荷如表5所示，出水水質見6所示，化學需氧量(COD)，生化需氧量(BOD)，總磷(T-P)平均去除率分別為94%、96%、83%，出水水質各項指標均優於國家汙水綜合排放二級標準；經過120天的運行通過計算得出表觀汙泥產率為0.1189，為活性汙泥法的23.8%，具備良好的汙泥減量化特性。表7番茄醬加工有機廢水進水質tableseeoriginaldocumentpage8本反應器除了對大豆深加工廢水和番茄醬加工廢水具備良好的處理性能外，因其較強的抗衝擊負荷能力，還能滿足其他不同的農產品加工廢水的處理需求，具有廣泛的適用性。權利要求一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器，其特徵在於該反應器包括移動床生物膜反應器和耦合反應器；其中，移動床生物膜反應器包括進水管、曝氣裝置、懸浮載體、格柵和篩板組成；其連接關係為篩板設置在移動床生物膜反應器底部，篩板上側安裝曝氣裝置，移動床生物膜反應器內部填充懸浮載體，上部出水口處安裝格柵實現懸浮載體和廢水的分離；移動床生物膜反應器底部的篩板將懸浮載體上老化脫落的生物膜進行分離，保證反應器內的流化狀態，通過底部的排泥口，老化脫落的生物膜直接排放至後段耦合反應器進行厭氧消化；耦合反應器包括缺氧區，厭氧區，耦合區，擋板、載體和曝氣裝置；耦合反應器各區域間由兩塊擋板分割開，同時擋板一側開口，保證各區域間廢水的流通，各區域分別填充固體廢渣作為載體；耦合區內載體懸空設置，一側安裝曝氣裝置，在曝氣動力的推動下可以實現廢水圍繞載體形成環流，同時在耦合區設置出水管。2.根據權利要求1所述的一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器，其特徵在於移動床生物膜反應器主體為圓柱狀；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧、曝氣砂頭或穿孔管曝氣；懸浮載體為密度略小於水的聚乙烯或者聚丙烯塑料；格柵由間距小於懸浮載體直徑的不鏽鋼或有機玻璃製成；篩板為不鏽鋼、有機玻璃，篩板開孔直徑小於懸浮載體直徑。3.根據權利要求1所述的一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器，其特徵在於移動床生物膜反應器採用密度略低於水的懸浮載體，載體填充率控制在25%_50%之間，溶解氧濃度控制在3.5-5.5mgL-、4.根據權利要求1所述的一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器，其特徵在於耦合反應器主體及擋板的材料為鋼筋混凝土，不鏽鋼或者有機玻璃；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧，曝氣砂頭或穿孔管曝氣。5.根據權利要求1所述的一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器，其特徵在於移動床生物膜中的懸浮載體為聚乙烯或者聚丙烯塑料。6.根據權利要求1所述的一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器，其特徵在於耦合反應器中的載體為爐渣、碎石、建築垃圾。全文摘要本發明涉及一種用於處理農產品加工有機廢水的同步汙泥減量反應器，屬於環境生物
技術領域：
。本發明包括移動床生物膜反應器和耦合反應器。移動床生物膜反應器包括進水管、曝氣裝置、懸浮載體、格柵和篩板組成；耦合反應器包括缺氧區，厭氧區和耦合區，各區域間由擋板分割並保證各區域間廢水的流通。移動床生物膜反應器主體為圓柱狀；曝氣裝置採用空氣壓縮機供氧、曝氣砂頭或穿孔管曝氣；懸浮載體為密度略小於水的聚乙烯或者聚丙烯塑料；格柵由間距小於懸浮載體直徑的不鏽鋼或有機玻璃製成；篩板開孔直徑小於懸浮載體直徑。本發明具有剩餘汙泥排放少、出水汙泥濃度低、無需設置二級沉澱池、處理成本低等優點，具有明顯的經濟效益、廣泛的適用性和推廣價值。文檔編號C02F103/26GK101774691SQ20101010263公開日2010年7月14日申請日期2010年1月29日優先權日2010年1月29日發明者付偉超,吳世晗,朱毅,李春,李曉霞申請人:北京理工大學