专利名称：：一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量反应器的制作方法
技术领域：
：本发明属于环境生物
技术领域：
，涉及一种用于处理农产品加工有机废水的新型反应器及其运行工艺。
背景技术：
：我国是农产品生产加工大国，农产品加工业是我国农业的重要组成部分。农产品深加工废水年排放量达几十亿吨，这些废水有机物浓度较高，富含大分子蛋白质，小分子寡糖、有机酸和盐类等，比其它废水更易于生化处理，也极易腐败。妥善处理好农产品深加工废水是保护水环境及农产品加工业可持续发展的前提。在众多生化处理方法中，活性污泥法因其具有操作简单的特点应用最为广泛，但是随着污水处理量的增加，处理标准的提高和处理功能的拓展，污泥的产生量大幅度地增加。目前对于这些大量产生的剩余污泥一般都是经过絮凝沉淀，脱水干燥后焚烧或者填埋，还有就是将臭氧、氯气或其它的化学试剂投加到剩余污泥中，对污泥中的微生物细胞进行破碎释放出其中的有机物，然后再进行处理。从目前的文献报道来看，这种后处理方法可以在一定程度上减少污泥的产生，但是污泥处理的投资和运行费用巨大，可占整个污水厂投资及运行费用的40%-60%。因此，开发一种同步实现水质净化和剩余污泥减量化的反应器具有很好的经济和社会效益。
发明内容本发明的目的是为了解决传统活性污泥法处理农产品加工有机废水剩余污泥产生量大的问题，提供一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量化反应器，在处理废水的同时，实现剩余污泥的原位减量。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。本发明是一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量化反应器，包括移动床生物膜反应器和耦合反应器。其中，移动床生物膜反应器包括进水管、曝气装置、悬浮载体、格栅和筛板组成；移动床生物膜反应器主体为圆柱状，可以用钢筋混凝土，不锈钢或者有机玻璃制成；曝气装置采用空气压縮机供氧，曝气砂头或穿孔管曝气；悬浮载体为密度略小于水的聚乙烯或者聚丙烯塑料；格栅由间距小于悬浮载体直径的不锈钢或有机玻璃制成；筛板用不锈钢、有机玻璃制成，筛板开孔直径小于悬浮载体直径；其连接关系为筛板设置在移动床生物膜反应器底部，筛板上侧安装曝气装置，移动床生物膜反应器内部填充悬浮载体，上部出水口处安装格栅实现悬浮载体和废水的分离。移动床生物膜反应器底部的筛板可以有效地将悬浮载体上老化脱落的生物膜进行分离从而较好的保证反应器内的流化状态，通过底部的排泥口，老化脱落的生物膜可直接排放至后段耦合反应器进行厌氧消化；耦合反应器包括缺氧区，厌氧区，耦合区，挡板和曝气装置。耦合反应器各区域间由两块挡板分割开，同时挡板一侧开口，保证各区域间废水的流通，各区域分别填充固体废3渣作为载体。耦合反应器主体及挡板，可以用钢筋混凝土，不锈钢或者有机玻璃制成；曝气装置采用空气压縮机供氧，曝气砂头或穿孔管曝气；填料可以是炉渣、碎石、建筑垃圾等。耦合区内载体悬空设置，一侧安装曝气装置，在曝气动力的推动下可以实现废水围绕载体形成环流，同时在耦合区设置出水管。其处理过程为由生产车间排放的农产品深加工废水进入缓冲池，废水由缓冲池在进水泵的作用下通过进水管道从移动床生物膜反应器底部进水口进入，废水与载体上的生物膜在曝气动力的作用下充分接触，进行反应。在移动床生物膜反应器内经过一定时间的处理后，废水由其出水口在格栅的作用下和悬浮载体分离后从耦合反应器缺氧区后侧进水口进入，在缺氧区经过一定时间的处理后从第一挡板和反应器之间的空隙中流入厌氧区，在厌氧区处理后再从第二挡板和反应器间的空隙中流入耦合区，在耦合区域在曝气的作用下废水围绕该区域悬空设置的载体形成环流，在耦合区处理完毕后处理好的废水由出水口排出。在整个处理过程中，在移动床生物膜反应器段，反应器体系内废水中的污染物和悬浮载体上的生物膜充分接触，处于良好的全混流状态，处理效率高且具有很高的生物量。另外，由于移动床生物膜反应器中悬浮载体的存在，附着在载体上的生物膜不会随着废水的排放而流失，从而使污泥停留时间远远大于水力停留时间，更多的微生物参与了废水中有机物的代谢，而水中的有机物含量是一定的，在营养匮乏的情况下微生物在满足自身生命活动的情况下，没有多余的能量用来合成新的个体，在该段处理过程中实现了部分有机物的去除和剩余污泥同步减量化。移动床生物膜反应器采用密度略低于水的悬浮载体，载体填充率控制在25%_50%之间，溶解氧浓度控制在3.5-5.5mgL—、在此阶段的处理时间可以根据实际水质情况进行调整。经过移动床生物膜反应器的充分反应后，废水经过格栅滤除载体后和悬浮微生物以及脱落的生物膜一起进入耦合反应器，在耦合反应器的缺氧区好氧微生物由于环境条件的改变和胞外酶的作用下死亡裂解，释放出的胞内有机物和废水一起进入厌氧区，在缺氧区移动床生物膜反应器中排出的好氧污泥发生了裂解也实现了剩余污泥的减量化的功能。进入厌氧区的废水在厌氧微生物的作用下进行厌氧消化，实现部分有机物去除的功能。厌氧消化完成后没有被去除的部分有机物随废水进入耦合区，由于耦合区设置有曝气装置，同时也有填料的存在(悬空设置，填充率50%-80%)，这就造成了耦合区同时存在好氧和厌氧两种不同的环境。耦合区废水在曝气动力的推动下围绕填料形成环流，废水中的颗粒状物质及脱落的生物膜在流离的作用下被捕获在载体之间的空隙中，进行厌氧消化，不但可以实现废水的固液分离保证出水较低的污泥浓度(0-25mgL—0，也不会因为好氧生物膜的脱落导致反应器的堵塞。有益效果本发明所涉及的农产品深加工有机废水的好氧-厌氧耦合新工艺及其设备具有以下几方面的特点该工艺处理过程中，在水流方向上不断交替出现的好氧-厌氧环境以及同一区域内好氧、厌氧环境的存在可以在去除水中污染物的同时实现剩余污泥的减量化，该反应器处理农产品加工有机废水的表观污泥产率为0.15，传统的活性污泥法的污泥产率为0.4-0.6。与活性污泥法相比减少了20%_65%剩余污泥的产生，避免了由于剩余污泥所产生的二次污染问题，从而节省了用于处理剩余污泥的40%_60%成本；由于反应器后段耦合区域的存在，在流离原理的作用下，悬浮物都被流离在载体件的缝隙内，这就使得该工艺的出水悬浮物浓度控制在0-25mgL—1的范围内，因此该工艺与传统的活性污泥法相比，不需设置二级沉淀池便能直接排放，能够减少水处理的基建投资；由于本反应器的设计特性，其耐冲击负荷能力强，可以满足不同种类农产品深加工废水的处理需求，能够在有机负荷波动较大的工况条件下运行。图1反应器示意图；图2耦合反应器俯视图。图中，1-缓冲池、2_进水泵、3_移动床生物膜反应器、4_悬浮载体、5_筛板、6-曝气装置、7_格栅、8_耦合反应器载体、9_缺氧区UO-厌氧区、11_耦合区、12_第一挡板、13-第二挡板。具体实施例方式下面的详细说明仅为阐述本发明的普遍原理，在实际的应用过程中可根据处理对象水质状况和环境条件的不同进行合理的调整和修改。实施例1室温下，在总有效体积为50L的反应器中(移动床生物膜反应器IOL，耦合反应器40L)，对大豆深加工废水厌氧出水进行处理。其中，移动床生物膜反应器和耦合反应器均用有机玻璃加工制成；移动床生物膜反应器采用密度为0.96-0.98Kg.m3的短管状，内设十字筋，外有沟槽的聚乙烯作为悬浮载体；曝气装置采用空气压縮机供氧，曝气砂头曝气；格栅和筛板材料均为有机玻璃，格栅间距为0.8cm，筛板开孔直径为0.6cm;耦合反应器载体采用直径为3-5cm的炉渣；大豆深加工废水厌氧出水由缓冲池在进水泵的作用下通过进水管道从移动床生物膜反应器底部进水口进入，废水与载体上的生物膜在曝气动力的作用下充分接触，溶解氧浓度控制为3.5-4.5mgL—1下进行反应，悬浮载体填充率为30%。在移动床生物膜反应器内经过O.26d的处理后，废水由其出水口在格栅的作用下和悬浮载体分离后从耦合反应器缺氧区后侧进水口进入，在缺氧区经过处理后从挡板1和反应器之间的空隙中流入厌氧区，在厌氧区处理后再从挡板2和反应器间的空隙中流入耦合区，在耦合区域在曝气的作用下废水围绕该区域悬空设置的载体形成环流，耦合区溶解氧浓度为2.5-4.0mgL—1在耦合区处理完毕后，处理好的废水由出水口排出。耦合区以炉渣为载体，缺氧区和厌氧区填充率为100%，耦合区填充率为60%。在总水力停留时间1.3天时进行连续化处理，进水负荷如表1所示，出水水质见表2所示，化学需氧量(C0D)，生化需氧量(BOD)，氨氮(NH4-N)平均去除率分别为96%、97%、93%，出水水质各项指标均优于国家污水综合排放二级标准；经过301天的运行通过计算得出表观污泥产率为0.1571，为活性污泥法的31.4%，具备良好的污泥减量化特性。表l大豆深加工废水厌氧出水水质<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>室温下，在总有效体积为50L的反应器中(移动床生物膜反应器IOL，耦合反应器40L)，对大豆深加工废水厌氧出水进行处理。其中，移动床生物膜反应器和耦合反应器均用有机玻璃加工制成；移动床生物膜反应器采用密度为0.96-0.98Kg.m3的短管状，内设十字筋，外有沟槽的聚乙烯作为悬浮载体；曝气装置采用空气压縮机供氧，曝气砂头曝气；格栅和筛板材料均为有机玻璃，格栅间距为0.8cm，筛板开孔直径为0.6cm;耦合反应器载体采用直径为3-5cm的炉渣；大豆深加工废水厌氧出水由缓冲池在进水泵的作用下通过进水管道从移动床生物膜反应器底部进水口进入，废水与载体上的生物膜在曝气动力的作用下充分接触，溶解氧浓度控制为4.5-5.5mgL—1下进行反应，悬浮载体填充率为40%。在移动床生物膜反应器内经过O.42d的处理后，废水由其出水口在格栅的作用下和悬浮载体分离后从耦合反应器缺氧区后侧进水口进入，在缺氧区经过处理后从挡板1和反应器之间的空隙中流入厌氧区，在厌氧区处理后再从挡板2和反应器间的空隙中流入耦合区，在耦合区域在曝气的作用下废水围绕该区域悬空设置的载体形成环流，耦合区溶解氧浓度为3.0-4.5mgL—1在耦合区处理完毕后处理好的废水由出水口排出。耦合区以炉渣为载体，缺氧区和厌氧区填充率为100%，耦合区填充率为70%。在总水力停留时间2.1天时进行连续化处理，进水负荷如表3所示，出水水质见表4所示，化学需氧量(COD)，生化需氧量(BOD)，氨氮(NH4-N)平均去除率分别为93%、96%、93%，出水水质各项指标均优于国家污水综合排放二级标准；经过120天的运行通过计算得出表观污泥产率为0.1482，为活性污泥法的29.6%，具备良好的污泥减量化特性。表3大豆深加工废水厌氧出水水质_COD/mg.L—1BOD/mg.L—1NH4-N/mg.L—1pH2500-3000210040-504.0-5.0表4处理后出水水质COD/mg.L—1BOD/mg.L—1NH4-N/mg.L—1SS/mg.L—ipH87.929.5<524.77.0-8.06实施例3室温下，在总有效体积为30L的反应器中(移动床生物膜反应器6L，耦合反应器24L)，对番茄酱加工有机废水进行处理。其中，移动床生物膜反应器和耦合反应器均用有机玻璃加工制成；移动床生物膜反应器采用密度为0.96-0.98Kg.m3的短管状，内设十字筋，外有沟槽的聚乙烯作为悬浮载体；曝气装置采用空气压縮机供氧，曝气砂头曝气；格栅材料为不锈钢，间距为0.8cm;筛板材料为有机玻璃，开孔直径0.6cm;耦合反应器载体采用直径为3-5cm的炉渣；番茄酱加工有机废水由缓冲池在进水泵的作用下通过进水管道从移动床生物膜反应器底部进水口进入，废水与载体上的生物膜在曝气动力的作用下充分接触，溶解氧浓度控制为1.5-3.0mgL—1下进行反应，悬浮载体填充率为30%。在移动床生物膜反应器内经过O.2d的处理后，废水由其出水口在格栅的作用下和悬浮载体分离后从耦合反应器缺氧区后侧进水口进入，在缺氧区经过处理后从挡板1和反应器之间的空隙中流入厌氧区，在厌氧区处理后再从挡板2和反应器间的空隙中流入耦合区，在耦合区域在曝气的作用下废水围绕该区域悬空设置的载体形成环流，耦合区溶解氧浓度为1.0-2.0mg*L—、在耦合区处理完毕后处理好的废水由出水口排出。耦合区以炉渣为载体，缺氧区和厌氧区填充率为100%，耦合区填充率为50%。在总水力停留时间l天时进行连续化处理，进水负荷如表5所示，出水水质见6所示，化学需氧量(C0D)，生化需氧量(B0D)，总磷(T-P)平均去除率分别为95%、96%、88%，出水水质各项指标均优于国家污水综合排放二级标准；经过120天的运行通过计算得出表观污泥产率为0.1239，为活性污泥法的24.7%，具备良好的污泥减量化特性。表5番茄酱加工有机废水进水质_COD/mg.L—1BOD/mg.L—1TN/mg.L—1TP/mg.L—1SS/mg.L1pH12498001.505.0924.0-5.0表6番茄酱加工有机废水出水水质COD/mg.L—1BOD/mg.L—1TN/mg.L—1TN/mg.L—1SS/mg.L1pH57.523.1<0.50.7121.07.0-8.0实施例4室温下，在总有效体积为30L的反应器中(移动床生物膜反应器6L，耦合反应器24L)，对番茄酱加工有机废水进行处理。其中，移动床生物膜反应器和耦合反应器均用有机玻璃加工制成；移动床生物膜反应器采用密度为0.96-0.98Kg.m3的短管状，内设十字筋，外有沟槽的聚乙烯作为悬浮载体；曝气装置采用空气压縮机供氧，曝气砂头曝气；格栅材料为不锈钢，间距为0.8cm;筛板材料为有机玻璃，开孔直径0.6cm;耦合反应器载体采用直径为3-5cm的炉渣；番茄酱加工有机废水由缓冲池在进水泵的作用下通过进水管道从移动床生物膜反应器底部进水口进入，废水与载体上的生物膜在曝气动力的作用下充分接触，溶解氧浓7度控制为1.0-2.Omg*L—工下进行反应，悬浮载体填充率为30X。在移动床生物膜反应器内经过O.16天的处理后，废水由其出水口在格栅的作用下和悬浮载体分离后从耦合反应器缺氧区后侧进水口进入，在缺氧区经过处理后从挡板1和反应器之间的空隙中流入厌氧区，在厌氧区处理后再从挡板2和反应器间的空隙中流入耦合区，在耦合区域在曝气的作用下废水围绕该区域悬空设置的载体形成环流，耦合区溶解氧浓度为1.0-2.OmgL—1在耦合区处理完毕后处理好的废水由出水口排出。耦合区以炉渣为载体，缺氧区和厌氧区填充率为100%，耦合区填充率为50%。在总水力停留时间l天时进行连续化处理，进水负荷如表5所示，出水水质见6所示，化学需氧量(COD)，生化需氧量(BOD)，总磷(T-P)平均去除率分别为94%、96%、83%，出水水质各项指标均优于国家污水综合排放二级标准；经过120天的运行通过计算得出表观污泥产率为0.1189，为活性污泥法的23.8%，具备良好的污泥减量化特性。表7番茄酱加工有机废水进水质<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本反应器除了对大豆深加工废水和番茄酱加工废水具备良好的处理性能外，因其较强的抗冲击负荷能力，还能满足其他不同的农产品加工废水的处理需求，具有广泛的适用性。权利要求一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量反应器，其特征在于该反应器包括移动床生物膜反应器和耦合反应器；其中，移动床生物膜反应器包括进水管、曝气装置、悬浮载体、格栅和筛板组成；其连接关系为筛板设置在移动床生物膜反应器底部，筛板上侧安装曝气装置，移动床生物膜反应器内部填充悬浮载体，上部出水口处安装格栅实现悬浮载体和废水的分离；移动床生物膜反应器底部的筛板将悬浮载体上老化脱落的生物膜进行分离，保证反应器内的流化状态，通过底部的排泥口，老化脱落的生物膜直接排放至后段耦合反应器进行厌氧消化；耦合反应器包括缺氧区，厌氧区，耦合区，挡板、载体和曝气装置；耦合反应器各区域间由两块挡板分割开，同时挡板一侧开口，保证各区域间废水的流通，各区域分别填充固体废渣作为载体；耦合区内载体悬空设置，一侧安装曝气装置，在曝气动力的推动下可以实现废水围绕载体形成环流，同时在耦合区设置出水管。2.根据权利要求1所述的一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量反应器，其特征在于移动床生物膜反应器主体为圆柱状；曝气装置采用空气压縮机供氧、曝气砂头或穿孔管曝气；悬浮载体为密度略小于水的聚乙烯或者聚丙烯塑料；格栅由间距小于悬浮载体直径的不锈钢或有机玻璃制成；筛板为不锈钢、有机玻璃，筛板开孔直径小于悬浮载体直径。3.根据权利要求1所述的一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量反应器，其特征在于移动床生物膜反应器采用密度略低于水的悬浮载体，载体填充率控制在25%_50%之间，溶解氧浓度控制在3.5-5.5mgL-、4.根据权利要求1所述的一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量反应器，其特征在于耦合反应器主体及挡板的材料为钢筋混凝土，不锈钢或者有机玻璃；曝气装置采用空气压縮机供氧，曝气砂头或穿孔管曝气。5.根据权利要求1所述的一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量反应器，其特征在于移动床生物膜中的悬浮载体为聚乙烯或者聚丙烯塑料。6.根据权利要求1所述的一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量反应器，其特征在于耦合反应器中的载体为炉渣、碎石、建筑垃圾。全文摘要本发明涉及一种用于处理农产品加工有机废水的同步污泥减量反应器，属于环境生物
技术领域：
。本发明包括移动床生物膜反应器和耦合反应器。移动床生物膜反应器包括进水管、曝气装置、悬浮载体、格栅和筛板组成；耦合反应器包括缺氧区，厌氧区和耦合区，各区域间由挡板分割并保证各区域间废水的流通。移动床生物膜反应器主体为圆柱状；曝气装置采用空气压缩机供氧、曝气砂头或穿孔管曝气；悬浮载体为密度略小于水的聚乙烯或者聚丙烯塑料；格栅由间距小于悬浮载体直径的不锈钢或有机玻璃制成；筛板开孔直径小于悬浮载体直径。本发明具有剩余污泥排放少、出水污泥浓度低、无需设置二级沉淀池、处理成本低等优点，具有明显的经济效益、广泛的适用性和推广价值。文档编号C02F103/26GK101774691SQ20101010263公开日2010年7月14日申请日期2010年1月29日优先权日2010年1月29日发明者付伟超,吴世晗,朱毅,李春,李晓霞申请人:北京理工大学